锡林郭勒盟防灭火遥感监控平台的建设及应用

玉 刚，郑 琳，王宇宸，吴 昊，闫默茹，迎 春

(1.锡林郭勒盟气象局；2.锡林浩特国家气候观象台，内蒙古 锡林浩特 026000)

草原火蔓延速度快，受风速、风向、温度影响较大，是草原地面的主要灾害之一[1]。近些年来，随着我国对草原防火工作重视程度增加，我国境内出现草原火的次数逐渐减少，但中蒙边界火发生频次仍较高[2]。蒙古国地域辽阔且防火能力较弱，对于发生的火情无法及时的扑救造成火情蔓延至我国境内，威胁我国边境地区人民的生命财产安全和北方生态屏障[3-5]。锡林郭勒盟位于我国正北方，草地类型多样、植被种类丰富，是“京津冀”生态文明建设的重要屏障。锡林郭勒盟土地面积20.3万 km2，其中可利用草场占88.7%，森林覆盖率达到7.1%，含国家级和自治区级自然保护区9处。在牧草返青期、黄枯期，出现草原火情风险高、影响大，同时锡林郭勒盟北部与蒙古国接壤，在发生边境火时需要各扑火部门快速反应、分秒必争，草原防灭火工作责任艰巨、意义重大。对此，锡林郭勒盟气象局创新研发锡林郭勒盟防灭火遥感监控平台，此平台基于葵花8号、风云4号静止卫星数据，与包含FY-3B/C/D卫星在内的多源极轨卫星数据，能够对全盟及周边地区、中蒙边境外高风险火源区域的森林草原火点进行实时自动判别、监测、示警，并可通过网页端平台和App同时监测。锡林郭勒盟火情监视平台替代原有手动判识、人工合成产品的服务方式，10 min一次连续监测，数据延迟压缩在30 min内，实现了自动化、精准化、智能化火点判识与气象服务，为森林草原火灾扑救争取到宝贵的时间。

1 锡林郭勒盟防灭火遥感监控平台的建设

锡林郭勒盟防灭火遥感监控平台是基于多源卫星遥感，能够实时、自动、智能地进行火场监测判别，并辅助值班人员快速进行火场服务，一键生成专题图和服务产品，提供火场关键气象信息。

1.1 多源卫星监测模块

共接收NOAA19、TERRA、AQUA、NPP、FY-3B、FY-3C、FY-3D、NOAA18等8颗极轨卫星数据和HIMAWARI-8(葵花8号)、风云4号静止卫星数据。

引入多源卫星监测后，森林草原火情监测时间分辨率提高到10 min一次，成像范围覆盖锡林郭勒盟地区和蒙古国部分地区，能够实时、自动、智能地进行火场监测判别，所用卫星遥感数据处理完成并示警的时间基本能控制在30 min左右。

1.2 火情判识模块

利用遥感技术进行火点监测判识的原理是根据高温热点在红外光谱段与周围环境背景像元异常以及与远红外亮温差异的特点。对自动识别到的火点，可自动提取火点经纬度、锡林郭勒盟境内地理区划、火场邻近地区风向风速、火场面积(指像素点总面积)、亚像元面积(指小型火场中评估出的火点面积，仅供参考)、境外火炬边境线距离、境内火炬重点地区距离，并可一键生成专题图和专题报告。

1.3 地理信息叠加模块

对境内火点所处行政区划位置识别详细至嘎查村，并标注到重点防火区域距离，对于境外火场能够自动提取火场到边境线距离，并可查找附近的边境界碑，方便森林官兵和地方扑火队员快速定位到重点边境处，并添加了城镇、湿地、水体、保护区的地理信息，为启动森林草原火情应急响应时做参考。

1.4 火险等级预报模块

平台留有火险等级预报生成、展示功能，将挂载锡林郭勒盟气象局根据本地区情况自主研制的逐日火险等级预报算法，可实现未来10天逐日火险等级形势预报。使用数据包括IMLDAS数据、卫星遥感的植被覆盖度数据和气象站历史插值数据。未来10天逐日火险等级形势预报数据可形成相关产品，为盟防火部门、森林消防支队、锡林郭勒盟森林草原局等提供决策气象服务。

2 火情案例分析

2.1 案例一

通过锡林郭勒盟防灭火遥感监控平台监测，2020年10月16日13时50分，FY-3B卫星遥感判识到锡林郭勒盟锡林浩特市朝克乌拉苏木阿日高勒嘎查和西乌珠穆沁旗吉仁高勒镇巴彦乌拉嘎查交界处火场(经度116.423 333，纬度44.375 833至16时发展至经度116.520 833纬度44.404 444)具有火点。期间火场地面风向为偏西风，风速5级～6级，极大风速17.6 m/s，风力较大，火场呈由西向东发展趋势，高温区总面积约40 km2。

经同高分图像分析比对，此平台算法对火场判识的位置一致性较强，过火区判识同火烧迹地范围基本符合。经高分6号卫星10月17日遥感图像判别，火场详细位置在锡林浩特市朝克乌拉苏木与西乌珠穆沁旗吉仁高勒镇交界处，过火区域中心点处经度116.454 894，纬度44.404 444，受火场影响嘎查共6个，为毛登牧场、宝拉格嘎查、阿日高勒嘎查、巴彦乌拉嘎查、都日布勒吉嘎查、夏那嘎音宝力格嘎查。经计算，火场总面积为26.11 km2。

2.2 案例二

通过锡林郭勒盟防灭火遥感监控平台监测，于2021年4月18日13时在阿巴嘎旗、东乌珠穆沁旗与蒙古国边境外(阿巴嘎旗巴彦图嘎苏木北部至东乌珠穆沁旗区域附近)发现火情，此次火情从发生到结束总历时18 h，过火区总面积约为1 170 km2，东西跨度约为70 km，南北跨度约为30 km，与我国边境相邻火线长约63 km。通过锡林郭勒盟防灭火遥感监控平台能准确地判断火场准确位置、对应实时气象信息，能够帮助值班人员对火场发展形势进行准确研判，为前线扑火人员提供有效的信息，但是云覆盖会影响火点判识。通过该平台监测到每时次的火场情况，见表1。

表1 分时次火场情况

2.3 案例三

通过锡林郭勒盟防灭火遥感监控平台监测，于2021年10月25日08时监测到蒙古国境内距东乌珠穆沁旗萨麦苏木陶森宝拉格嘎查北30 km处出现草原火情，此次火情从发生到结束历时13个小时，火场过火总面积为740 km2，过火区东部、南部同锡林郭勒盟边界相接，基本未侵入境内超过1 km，与边境线相接长度为38 km。该平台能够很好地判识出此次火情的具体位置、蔓延方位、火场面积及火场气象要素等信息，但是当温度降低时，火点判识较为困难成为此平台的一个弊端。通过该平台监测到每时次的火场情况，见表2。

表2 分时次火场情况

3 结束语

利用遥感技术进行火点监测判识是应对草原火灾较为有效的办法，锡林郭勒盟防灭火遥感监控平台不仅能够对境内外发生的火情进行准确的判识，同时具备提取火场信息的自动化处理功能，提升了草原火情监测时效、准确度，为锡林郭勒盟防火气象服务工作打到“提前量”，为防火工作提供新思路，但在气温较低的情况下调节火点判识灵敏度以及在云覆盖时如何滤云去判识火点为本平台下一步研究的内容。