Авторы
Матвеев А. М. (1)
Балашов И. В. (1)
Барталев С. А. (1)
Егоров В. А. (1)
Балашов И. В. (1)
Барталев С. А. (1)
Егоров В. А. (1)
Организации
(1) Институт космических исследований РАН
Секция
Дистанционное зондирование Земли
Научный руководитель
Барталев С. А.
Место работы научного руководителя
Институт космических исследований РАН
Текст тезисов
В большинстве случаев при валидации пройденных огнём территорий, полученных по данным продуктов ДЗЗ, рассчитываются общие показатели точности: ложно выявленные и пропущенные участки, систематическое отклонение оценки площади участка и F1 score. Более полную картину может дать оценка метрик точности в зависимости от площади отдельных пройденных огнём участков [Campagnolo et al., 2021; Oliva et al., 2011]. Возможен более детальный анализ характеристик ложно выявленных и пропущенных площадей повреждённых участков [Franquesa et al., 2022; Oliva et al., 2011; Zhu et al., 2017]. Необходим также учёт систематической ошибки, которая может быть вызвана недоучётом невыгоревших участков в границах выделенных периметров пожаров [Kolden et al., 2012; Sparks et al., 2015].
В данной работе рассмотрены подробные характеристики точности картографирования пройденных огнём площадей на территории России по данным продуктов ДЗЗ низкого пространственного разрешения (250–500 м): ИКИ РАН (или SRBA) [Барталев и др., 2012, п. 2.2], FireCCI51 [Lizundia-Loiola et al., 2020], FireCCIS311 [Lizundia-Loiola et al., 2022], MCD64A1 C6 [Giglio et al., 2018] и VNP64A1 C2 [Giglio et al., 2024]. Анализ проводится по обобщённым типам растительного покрова продукта ИКИ РАН v5.7.1 [Барталев и др., 2016]. В качестве опорных данных используются выборка [Glushkov et al., 2021] (Sentinel-2 MSI, вся территория России, 2020 г.) и контуры пройденных огнём участков (2010–2024 гг.), выделенных экспертами по снимкам Landsat/Sentinel-2 MSI в ходе эксплуатации системы ИСДМ-Рослесхоз [Барталев и др., 2012, п. 2.3; Барталев и др., 2014; Стыценко и др., 2016].
В рамках работы были выполнены следующие исследования:
1. Выполнена оценка систематической ошибки определения площади затронутых огнём участков в опорной выборке [Glushkov et al., 2021], связанной с наличием невыгоревших «островов» внутри выделенных контуров
2. Проведена оценка эффективности алгоритмов рассмотренных продуктов ДЗЗ на основе критерия близости к границе Парето-оптимума [Boschetti et al., 2004]
3. Проведено сравнение точности рассмотренных продуктов ДЗЗ в зависимости от площади отдельных повреждённых участков и типа растительного покрова
4. Рассчитаны подробные характеристики ложно выявленных и пропущенных площадей повреждённых участков.
Работа выполняется при поддержке Минобрнауки РФ (тема «Мониторинг», госрегистрация № 122042500031-8) с использованием возможностей Центра коллективного пользования «ИКИ-Мониторинг» [Лупян и др., 2019].
1. Барталев С. А., Егоров В. А., Ефремов В. Ю., Лупян Е. А., Стыценко Ф. В., Флитман Е. В. Оценка площади пожаров на основе комплексирования спутниковых данных различного пространственного разрешения MODIS и Landsat-TM/ETM+ // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2012. Т. 9. № 2. С. 9–26.
2. Барталев С. А., Лупян Е. А., Стыценко Ф. В., Панова О. Ю., Ефремов В. Ю. Экспресс-картографирование повреждений лесов России пожарами по спутниковым данным Landsat // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2014. Т. 11. № 1. С. 9–20.
3. Барталев С. А., Егоров В. А., Жарко В. О., Лупян Е. А., Плотников Д. Е., Хвостиков С. А., Шабанов Н. В. Спутниковое картографирование растительного покрова России. М.: ИКИ РАН, 2016. 208 c.
4. Лупян Е. А., Прошин А. А., Бурцев М. А. и др. Опыт эксплуатации и развития центра коллективного пользования системами архивации, обработки и анализа спутниковых данных (ЦКП «ИКИ-Мониторинг») // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2019. Т. 16. № 3. С. 151–170. DOI: 10.21046/2070-7401-2019-16-3-151-170.
5. Стыценко Ф. В., Барталев С. А., Иванова А. А. и др. Возможности оценки площадей лесных пожаров в регионах России на основе данных спутникового детектирования активного горения // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2016. Т. 13. № 6. С. 189–298. DOI: 10.21046/2070-7401-2016-13-6-289-298.
6. Boschetti L., Flasse S. P., Brivio P. A. Analysis of the conflict between omission and commission in low spatial resolution dichotomic thematic products: The Pareto Boundary // Remote Sensing of Environment. 2004. V. 91. Issue 3–4. P. 280–292. DOI: 10.1016/j.rse.2004.02.015.
7. Campagnolo M. L., Libonati R., Rodrigues J. A., Pereira J. M. C. A comprehensive characterization of MODIS daily burned area mapping accuracy across fire sizes in tropical savannas // Remote Sensing of Environment. V. 252. 2021. Article 112115. DOI: 10.1016/j.rse.2020.112115.
8. Franquesa M., Stehman S. V., Chuvieco E. Assessment and characterization of sources of error impacting the accuracy of global burned area products // Remote Sensing of Environment. V. 280. 2022. Article 113214. DOI: 10.1016/j.rse.2022.113214.
9. Giglio L., Boschetti L., Roy D. P. et al. The Collection 6 MODIS burned area mapping algorithm and product // Remote Sensing of Environment. 2018. V. 217. P. 72–85. DOI: 10.1016/j.rse.2018.08.005.
10. Giglio L., Hall J. V., Humber M., Argueta F., Boschetti L., Roy D. P. Collection 2 VIIRS Burned Area Product User’s Guide. Version 1.1. 2024. 32 p. https://ladsweb.modaps.eosdis.nasa.gov/archive/Document Archive/Science Data Product Documentation/VIIRS_C2_BA_User_Guide_1.1.pdf.
11. Glushkov I., Zhuravleva I., McCarty J. L. et al. Spring fires in Russia: results from participatory burned area mapping with Sentinel-2 imagery // Environmental Research Letters. 2021. V. 16. Issue 12. Article 125005. DOI: 10.1088/1748-9326/ac3287.
12. Kolden C. A., Lutz J. A., Key C. H. et al. Mapped versus actual burned area within wildfire perimeters: Characterizing the unburned // Forest Ecology and Management. 2012. V. 286. P. 38–47. DOI: 10.1016/j.foreco.2012.08.020.
13. Lizundia-Loiola, J., Otón, G., Ramo, R., Chuvieco, E. A spatio-temporal active-fire clustering approach for global burned area mapping at 250 m from MODIS data // Remote Sensing of Environment. 2020. V. 236. Article 111493. DOI: 10.1016/j.rse.2019.111493.
14. Lizundia-Loiola, J., Franquesa, M., Khairoun, A., Chuvieco, E. Global burned area mapping from Sentinel-3 Synergy and VIIRS active fires // Remote Sensing of Environment. 2022. V. 282. Article 113298. DOI: 10.1016/j.rse.2022.113298.
15. Oliva P., Martín P., Chuvieco E. Burned area mapping with MERIS postfire image // International Journal of Remote Sensing. V. 32. Issue 15. P. 4175–4201. DOI: 10.1080/01431161.2010.489062.
16. Sparks A. M., Boschetti L., Smith A. M. S. et al. An accuracy assessment of the MTBS burned area product for shrub–steppe fires in the northern Great Basin, United States // International Journal of Wildland Fire. 2015. V. 24. P. 70–78. DOI: 10.1071/WF14131.
17. Zhu C., Kobayashi H., Kanaya Y., Saito M. Size-dependent validation of MODIS MCD64A1 burned area over six vegetation types in boreal Eurasia: Large underestimation in croplands // Nature Scientific Reports. 2017. V. 7. Issue 1. Article 4181. DOI: 10.1038/s41598-017-03739-0.
В данной работе рассмотрены подробные характеристики точности картографирования пройденных огнём площадей на территории России по данным продуктов ДЗЗ низкого пространственного разрешения (250–500 м): ИКИ РАН (или SRBA) [Барталев и др., 2012, п. 2.2], FireCCI51 [Lizundia-Loiola et al., 2020], FireCCIS311 [Lizundia-Loiola et al., 2022], MCD64A1 C6 [Giglio et al., 2018] и VNP64A1 C2 [Giglio et al., 2024]. Анализ проводится по обобщённым типам растительного покрова продукта ИКИ РАН v5.7.1 [Барталев и др., 2016]. В качестве опорных данных используются выборка [Glushkov et al., 2021] (Sentinel-2 MSI, вся территория России, 2020 г.) и контуры пройденных огнём участков (2010–2024 гг.), выделенных экспертами по снимкам Landsat/Sentinel-2 MSI в ходе эксплуатации системы ИСДМ-Рослесхоз [Барталев и др., 2012, п. 2.3; Барталев и др., 2014; Стыценко и др., 2016].
В рамках работы были выполнены следующие исследования:
1. Выполнена оценка систематической ошибки определения площади затронутых огнём участков в опорной выборке [Glushkov et al., 2021], связанной с наличием невыгоревших «островов» внутри выделенных контуров
2. Проведена оценка эффективности алгоритмов рассмотренных продуктов ДЗЗ на основе критерия близости к границе Парето-оптимума [Boschetti et al., 2004]
3. Проведено сравнение точности рассмотренных продуктов ДЗЗ в зависимости от площади отдельных повреждённых участков и типа растительного покрова
4. Рассчитаны подробные характеристики ложно выявленных и пропущенных площадей повреждённых участков.
Работа выполняется при поддержке Минобрнауки РФ (тема «Мониторинг», госрегистрация № 122042500031-8) с использованием возможностей Центра коллективного пользования «ИКИ-Мониторинг» [Лупян и др., 2019].
1. Барталев С. А., Егоров В. А., Ефремов В. Ю., Лупян Е. А., Стыценко Ф. В., Флитман Е. В. Оценка площади пожаров на основе комплексирования спутниковых данных различного пространственного разрешения MODIS и Landsat-TM/ETM+ // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2012. Т. 9. № 2. С. 9–26.
2. Барталев С. А., Лупян Е. А., Стыценко Ф. В., Панова О. Ю., Ефремов В. Ю. Экспресс-картографирование повреждений лесов России пожарами по спутниковым данным Landsat // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2014. Т. 11. № 1. С. 9–20.
3. Барталев С. А., Егоров В. А., Жарко В. О., Лупян Е. А., Плотников Д. Е., Хвостиков С. А., Шабанов Н. В. Спутниковое картографирование растительного покрова России. М.: ИКИ РАН, 2016. 208 c.
4. Лупян Е. А., Прошин А. А., Бурцев М. А. и др. Опыт эксплуатации и развития центра коллективного пользования системами архивации, обработки и анализа спутниковых данных (ЦКП «ИКИ-Мониторинг») // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2019. Т. 16. № 3. С. 151–170. DOI: 10.21046/2070-7401-2019-16-3-151-170.
5. Стыценко Ф. В., Барталев С. А., Иванова А. А. и др. Возможности оценки площадей лесных пожаров в регионах России на основе данных спутникового детектирования активного горения // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2016. Т. 13. № 6. С. 189–298. DOI: 10.21046/2070-7401-2016-13-6-289-298.
6. Boschetti L., Flasse S. P., Brivio P. A. Analysis of the conflict between omission and commission in low spatial resolution dichotomic thematic products: The Pareto Boundary // Remote Sensing of Environment. 2004. V. 91. Issue 3–4. P. 280–292. DOI: 10.1016/j.rse.2004.02.015.
7. Campagnolo M. L., Libonati R., Rodrigues J. A., Pereira J. M. C. A comprehensive characterization of MODIS daily burned area mapping accuracy across fire sizes in tropical savannas // Remote Sensing of Environment. V. 252. 2021. Article 112115. DOI: 10.1016/j.rse.2020.112115.
8. Franquesa M., Stehman S. V., Chuvieco E. Assessment and characterization of sources of error impacting the accuracy of global burned area products // Remote Sensing of Environment. V. 280. 2022. Article 113214. DOI: 10.1016/j.rse.2022.113214.
9. Giglio L., Boschetti L., Roy D. P. et al. The Collection 6 MODIS burned area mapping algorithm and product // Remote Sensing of Environment. 2018. V. 217. P. 72–85. DOI: 10.1016/j.rse.2018.08.005.
10. Giglio L., Hall J. V., Humber M., Argueta F., Boschetti L., Roy D. P. Collection 2 VIIRS Burned Area Product User’s Guide. Version 1.1. 2024. 32 p. https://ladsweb.modaps.eosdis.nasa.gov/archive/Document Archive/Science Data Product Documentation/VIIRS_C2_BA_User_Guide_1.1.pdf.
11. Glushkov I., Zhuravleva I., McCarty J. L. et al. Spring fires in Russia: results from participatory burned area mapping with Sentinel-2 imagery // Environmental Research Letters. 2021. V. 16. Issue 12. Article 125005. DOI: 10.1088/1748-9326/ac3287.
12. Kolden C. A., Lutz J. A., Key C. H. et al. Mapped versus actual burned area within wildfire perimeters: Characterizing the unburned // Forest Ecology and Management. 2012. V. 286. P. 38–47. DOI: 10.1016/j.foreco.2012.08.020.
13. Lizundia-Loiola, J., Otón, G., Ramo, R., Chuvieco, E. A spatio-temporal active-fire clustering approach for global burned area mapping at 250 m from MODIS data // Remote Sensing of Environment. 2020. V. 236. Article 111493. DOI: 10.1016/j.rse.2019.111493.
14. Lizundia-Loiola, J., Franquesa, M., Khairoun, A., Chuvieco, E. Global burned area mapping from Sentinel-3 Synergy and VIIRS active fires // Remote Sensing of Environment. 2022. V. 282. Article 113298. DOI: 10.1016/j.rse.2022.113298.
15. Oliva P., Martín P., Chuvieco E. Burned area mapping with MERIS postfire image // International Journal of Remote Sensing. V. 32. Issue 15. P. 4175–4201. DOI: 10.1080/01431161.2010.489062.
16. Sparks A. M., Boschetti L., Smith A. M. S. et al. An accuracy assessment of the MTBS burned area product for shrub–steppe fires in the northern Great Basin, United States // International Journal of Wildland Fire. 2015. V. 24. P. 70–78. DOI: 10.1071/WF14131.
17. Zhu C., Kobayashi H., Kanaya Y., Saito M. Size-dependent validation of MODIS MCD64A1 burned area over six vegetation types in boreal Eurasia: Large underestimation in croplands // Nature Scientific Reports. 2017. V. 7. Issue 1. Article 4181. DOI: 10.1038/s41598-017-03739-0.