Successfully reported this slideshow.
We use your LinkedIn profile and activity data to personalize ads and to show you more relevant ads. You can change your ad preferences anytime.

เซ็นเซอร์ตรวจติดตามไฟป่าล่าสุด VIIRSบนดาวเทียม Suomi NPP v8a

1,918 views

Published on

  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

เซ็นเซอร์ตรวจติดตามไฟป่าล่าสุด VIIRSบนดาวเทียม Suomi NPP v8a

  1. 1. เซ็นเซอร์ตรวจติดตามไฟป่า VIIRS บน ดาวเทียม Suomi NPP วีรชัย ตันพิพัฒน์ iamtanpipat@hotmail.com 081-620-4953
  2. 2. สารบัญ • ความเป็นมา • VIIRS คือ และได้แก้ข้อผิดพลาดอะไรบ้างจาก MODIS • VIIRS Active Fire Products • Forest Information for Resources Management System (FIRMS) • สรุป
  3. 3. Resolution (เรโสลูชั่น) คือความละเอียดของภาพ ทาง remote sensing หมายถึงขนาดของ pixel (พิกเซล) ของเซ็นเซอร์ Pixel (พิกเซล) คือขนาดกายภาพที่เล็กที่สุดที่ sensor (เครื่องวัด) จะจับ ภาพได้ ทั้งนี้หมายถึง Spatial resolution (ความละเอียดทางกายภาพ) ไม่ใช่ Spectral (Radiation) resolution (ความละเอียดและ คุณสมบัติของค่าสะท้อนของแสง) ที่รายละเอียดมากกว่าและสามารถจับ คุณสมบัติต่างๆที่เล็กลงกว่าขนาดของพิกเซลมาก เช่น Thermal band  ของ MODIS ตรวจจับค่าความร้อนที่ผิดปรกติได้ที่ 50 x 50 ตาราง เมตร (Giglio, L., et al., 2003) 10 x 10 ตารางเมตร (จาก field validation ส่วนควบคุมไฟป่า 2008 )  ส่วนของ VIIRS จับได้ที่ 2 x 2 ตารางเมตร (Schroeder, W et al. 2014)
  4. 4. • ความเป็นมา –US Air Force-NOAA-DMSP-OLS Since 1970s (แสง สว่างตอนกลางคืน) 1 km –NOAA-AVHRR-NOAA-since 1980s (ภูมิอากาศ) 1 km –GOES-NOAA- since 1980s (ภูมิอากาศ) 1 km –Terra-MODIS-NASA-1999 (CC และเพื่อไฟ) 1 km –Aqua-MODIS-NASA-2002 (CC และเพื่อไฟ) 1 km –Suomi-NPP-VIIRS-NASA/NOAA2011 (CC และเพื่อไฟ) แทนที่ Aqua 375 and 750 m –FireBird-DLR-2012 & 2014 (เพื่อไฟ) 150 m –Himawari-8-Jaxa 2015 (ภูมิอากาศ) 1 km –GCOM-C- SGLI-JAXA-2017 (CC และเพื่อไฟ) แทน Terra 500 m CC = Climate Change
  5. 5. • VIIRS คือ –ย่อมาจาก Visible Infrared Imaging Radiometer Suite (VIIRS) ส่งขึ้นไปบนดาวเทียมชื่อ Suomi National Polar- orbiting Partnership (NPP) เมื่อวันที่ 28 ตุลาคม พ.ศ. 2554 (2011) –VIIRS พัฒนามาจาก (Predecessor Instrument are) MODerate resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS), Advanced Very High Resolution Radiometer (AVHRR), the Defense Meteorological Satellite Program (DMSP)-Operational Line Scan (OLS), European Organization for the Exploitation of Meteorological Satellites (EUMETSAT) และ SeaStar OrbView-2 Sea-viewing Wide Field-of- view Sensor (SeaWiFS) Sources: http://viirsfire.geog.umd.edu/ และ https://www.meted.ucar.edu/satmet/viirs_intro/
  6. 6. ปรับปรุง ไม่มี data gaps อีกแล้ว จาก 250 เมตร เป็น 375 เมตร http://viirsfire.geog.umd.edu/ - 0 pixels deleted at scan angles less than 31.59 degrees - 2 pixels deleted at scan angles from 31.59 to 44.68 degrees - 4 pixels deleted at scan angles greater than 44.68 degrees ขนาด pixels เฉลี่ย เท่าๆกันจาก nadir ตรง กลางภาะถึงขอบภาพ
  7. 7. เปรียบเทียบช่วงการถ่ายภาพระหว่าง MODIS และ VIIRS Source: http://www.star.nesdis.noaa.gov/jpss/documents/meetings/2011/AMS_Seattle_2011/Poster/A- TRAIN%20%20Perf%20Cont%20%20MODIS%20Observa%20-%20Guenther%20-%20WPNB.pdf
  8. 8. เปรียบเทียบช่วงการถ่ายภาพระหว่าง MODIS และ VIIRS Source: http://www.star.nesdis.noaa.gov/jpss/documents/meetings/2011/AMS_Seattle_2011/Poster/A- TRAIN%20%20Perf%20Cont%20%20MODIS%20Observa%20-%20Guenther%20-%20WPNB.pdf
  9. 9. • VIIRS คือ http://www.raytheon.com/capabilities/products/viirs/infographic/
  10. 10. Fig. 2. VIIRS 375 m swath (satellite projection; top left) and resampled (geographic projection; top right) data acquired on 15 August 2013 20:16– 20:21UTC over part of Mexico and United States. Lower panel comprises swath data subset (red rectangle) showing the striped pattern created by bowtie deletion (fill values) coincident with second and third image sections. ปรับปรุง Bowtie effect น้อยลงโดยการลบข้อมูลที่บันทึกก่อนส่งลงมา
  11. 11. • จุดเด่นของ VIIRS – ผ่านเส้นศูนย์สูตร ราวๆ บ่ายโมงครึ่ง และ ตีหนึ่งครึ่ง ผ่านประเทศไทย บ่าย 2 รอบ หลังเที่ยงคืน 2 รอบ – ถ่ายภาพกว้าง 3,040 กิโลเมตร ถ่ายทั้งโลกภายใน 12 ชม. – มี 375 เมตร 5 แบน high resolution Imagery channels (I- bands), และ 750 เมตร 16 moderate resolution channels (M-bands) and a Day/Night Band (DNB). – ไม่มีช่องว่างของข้อมูลอีกต่อไป – ลบข้อมูลส่วนเกิดเวลาบันทึกเป็นผลให้ข้อมูลซ้าซ่อนน้อยลง – ออกแบบให้ทางานได้นานกว่าปรกติ 2 เท่า – มี band ที่ได้ออกแบบมาเพื่อตรวจจับไฟโดยเฉพาะ – มี Bands ที่จับความร้อน อยู่ที่ 375 เมตร และ 750 เมตร ทาให้ตรวจหาไฟ ได้ดีกว่าอย่างน้อย 3 เท่าตามรายละเอียดทางกายภาพ spatial resolution https://earthdata.nasa.gov/earth-observation-data/near-real-time/firms/viirs-i-band-active-fire-data
  12. 12. http://www.jpss.noaa.gov/pdf/earth_at_night_2012.pdf VIIRS’ Day/Night Band sensor captured the widely popular and beautiful ‘Earth at Night’ Black Marble image
  13. 13. http://www.jpss.noaa.gov/instruments_interactive.html Afternoon Constellation or A-Train http://atrain.nasa.gov/images/historical/A-Train_w- Time_Mar2008.jpg
  14. 14. • Active Fire Products – เราใช้ข้อมูล active fire hotspots จาก Forest Information for Resources Management System (FIRMS) จากระบบ Email Alert (https://firms.modaps.eosdis.nasa.gov/) ที่ใครๆก็ สามารถเข้าไปใช้งานได้ – เริ่มพัฒนาโดยมหาวิทยาลัยแมร์ลี่แลนด์ จากเงินทุนของ NASA และ FAO – ใช้ข้อมูลจากดาวเทียมสองดวงคือ Terra และ Aqua เซ็นเซอร์ชื่อ MODIS – กาลังเพิ่มข้อมูลใหม่จากดาวเทียม Suomi-NPP เซ็นเซอร์ชื่อ VIIRS – ปัจจุบัน ระบบรันอยู่ที่ Global Fire Information Management System (GFIMS) UN FAO (http://www.fao.org/nr/gfims/en/) และ NASA-LANCD- EarthData (https://firms.modaps.eosdis.nasa.gov/) Source: https://earthdata.nasa.gov/earth-observation-data/near-real-time/firms
  15. 15. Fig. 3. (a) VIIRS 375 m visible RGB composite (channels 3-2-1) subset acquired at ~04:22UTC on 04 January 2013 over southern Tasmania/Australia showing a large active fire complex, which is zoomed in (b–d) to show details. (c) VIIRS I4 channel (d) VIIRS I5 channel
  16. 16. Fig. 6. Regional subsets used for the estimation of VIIRS 375 m active fire algorithm commission errors. Boxes describe the date and time of the data subset used for each region, the number of detections sampled, and the confirmed false alarm rate.
  17. 17. • Active Fire Products • VIIRS active fire hotspots ตรวจจับไฟที่ความละเอียด 375 และ 750 เมตร (improve spatial) โดย contextual algorithm โดยใช้ MODIS Collection 4 and 5 active fire algorithm เป็นพื้นฐาน • ยังไม่มี sub-pixel Fire Relative Power (FRP) products • โดยภาพต้องไม่มีเมฆ หมอกควันที่หนาเกินไป เรือนยอด บดบังระหว่าง ดาวเทียมและไฟบนพื้นล่าง (กรณีประเทศไทยเป็นไฟผิดดิน) • ตัวเซนเซอร์มีการปรับปรุงการตรวจวัดรังสีที่มีความละเอียดอ่อนมากขึ้น (improve spectral resolution)
  18. 18. • Active Fire Products ใช้ 375 เมตร ทั้ง 5 ช่อง ในการตรวจจับไฟ และใช้ ช่อง 750 เมตร เป็นฐานใน กรณีที่ค่าความเชื่อมั่นต่า Source: 375 m Active Fire Detection Algorithm User’s Guide, Suomi National Polar-orbiting Partnership Visible Infrared Imaging Radiometer Suite S-NPP/VIIRS, NASA/NOAA, December 2015
  19. 19. • Active Fire Products Source: 375 m Active Fire Detection Algorithm User’s Guide, Suomi National Polar-orbiting Partnership Visible Infrared Imaging Radiometer Suite S-NPP/VIIRS, NASA/NOAA, December 2015 31 ขั้นตอนในการตรวจจับไฟ
  20. 20. • Active Fire Products Source: 375 m Active Fire Detection Algorithm User’s Guide, Suomi National Polar-orbiting Partnership Visible Infrared Imaging Radiometer Suite S-NPP/VIIRS, NASA/NOAA, December 2015 31 ขั้นตอนในการตรวจจับไฟ
  21. 21. Fig. 8. VIIRS 375 mand 750 mfire detection data acquired at 14:28 h PDT on 06 August 2013 and at 2:50 h PDT on 07 August 2013 over the Power Fire in California. USDA- Forest Service NIROPS airborne data acquired at 21:36 h PDT on 06 August 2013 shows the mapped fire perimeter as well as the areas showing intense heat.
  22. 22. Active fire detection Landsat 8-OLI and SNPP-VIIRS detection, Northern Australia Schroeder et al. 2014
  23. 23. • Active Fire Products – สามารถหา rate of spread ได้ เพราะสามารถตรวจพบ fire front ได้และ ชัดเจนขึ้น เมื่อใช้ร่วมกับ ดัชนีความรุนแรงไฟ (FWI) และพฤติกรรมไฟ (FB) จะมี ประโยชน์ในการบริหารจัดการไฟป่าให้มีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น Daily fire spread mapped by 1km Aqua/MODIS (left), 750m VIIRS (center) and 375m VIIRS (right) data at the Taim Ecological Reserve in southern Brazil. The data cover the period 26 -31 March 2013. The white outline shows represents the burned area mapped using 30m Landsat-7 on 31 March. Source: https://earthdata.nasa.gov/earth-observation-data/near-real-time/firms/viirs-i-band-active-fire-data 1 km 750 m 375 m
  24. 24. • Active Fire Products เจอไฟที่มีขนาดเล็กลงมาก http://earthobservatory.nasa.gov/IOTD/ view.php?id=87111&src=eoa-iotd A Clearer View of Fire December 8, 2015
  25. 25. เทียบกับ MODIS Aqua เจอ active fire hotspots มากกว่า
  26. 26. ตัวอย่าง วันที่ 29 ธันวาคม 2558 เปรียบเทียบ active fire Hotspots C5, C6 และ VIIRS
  27. 27. Source: http://www.n2yo.com/passes/?s=37849# Suomi NPP Passes Prediction เห็นประเทศไทยช่วงบ่าย 2 ครั้ง ช่วงหลัง เที่ยงคืน 2 ครั้ง โดยห่างกันราวๆ 1 ชม. ครึ่ง แต่อีเมล์เตือนจะมาห่างกันแค่ 10-15 นาที
  28. 28. Source: http://www.n2yo.com/passes/?s=37849# Suomi NPP Passes Prediction มาก่อนหรือหลัง Aqua 5-15 นาที
  29. 29. https://firms.modaps.eosdis.nasa.gov/ Collection 6 Rapid mode เหลือเวลา 1:15-1:30 ชม. เปลี่ยน C5 เป็น C6 และเพิ่ม VIIRS ช่วงอาทิตย์ ที่ 9 ก.พ. 59
  30. 30. สร้าง Email Account กรอกใส่ระบบ
  31. 31. เลือกประเทศและ อุทยานฯที่ต้องการ
  32. 32. 1. เลือก buffer 2. ตั้งชื่อ 3. เลือกความละเอียดของแผนที่ 4. เลือกภาษา 5. เลือกชนิดของข้อมูล 6. เลือกเวลาการรับข้อมูล 7. เลือกประเภทอีเมล์ที่จะรับ 8. เลือกว่าต้องการข้อมูลพิกัดหรือเปล่า 9. ตรวจสอบว่าอีเมล์ถูกต้อง 10. กด SAVE
  33. 33. แสดงสถานที่ที่เลือก พร้อมรายละเอียดที่ต้องการจะรับ
  34. 34. ข้อสังเกต 1. ระบบ Rapid alert สาหรับประทศไทยจะให้ข้อมูลเบื้องต้นไม่ครบถ้วน จะได้บางส่วนที่ใกล้ประเทศเขมรก่อนเพราะ การprocess เป็น granule แล้วสักพักหลังจากนั้นถึงจะส่งภาพรวมมา แต่การรับข้อมูล ASAP คือสิ่งที่เราต้องการ 2. ระบบ Rapid alert ใช้ข้อมูลที่ยังมิได้ทา full processing ฉะนั้น ตัวเลขสุดท้ายของจานวนควรใช้จาก Daily alert (ตอนนี้ยังมีปัญหา อยู่เพราะช่วงกลางวันไม่ได้รวมเข้าไปมีแต่กลางคืนเป็นหลัก) 3. ระบบ Rapid alert ทางกรมอุทยานฯควรใช้แบบเลือกขอบเขตพื้นที่ อนุรักษ์ในการปฏิบัติงานจะดีที่สุด เพราะจะบอกเฉพาะภายในพื้นที่ เล็กๆที่ granule ที่มีขนาดใหญ่กว่ามากมีโอกาสน้อยมากที่จะไม่ ครอบคลุมทั้งพื้นที่อนุรักษ์นั้น
  35. 35. VIIRS Boat Detection (VBD) Data for all detections (PROTOTYPE) http://www.ngdc.noaa.gov/eog/viirs/download_total_boat.html
  36. 36. สรุป • ความเป็นมา • VIIRS คือ และได้แก้ข้อผิดพลาดอะไรบ้างจาก MODIS • VIIRS Active Fire Products • Forest Information for Resources Management System (FIRMS)
  37. 37. สรุป (ต่อ) 1. VIIRS ตรวจวัดไฟได้ดีกว่า MODIS อย่างน้อย 3-4 เท่า ฉะนั้น จานวน active fire hotspots (มิใช่ใช้แค่คาว่า hotspot เท่านั้นต้อง เปลี่ยนเป็น fire hotspot active fire product active หรือ fire hotspot) ที่เจอ จะมากกว่า MODIS เป็นเงาตามตัว การนา จานวนมาเปรียบเทียบจึงไม่สามารถทาได้ โดยจะต้องทาการศึกษาและความ เข้าใจ 2. VIIRS ตรวจวัดไฟที่เล็กกว่าและอุณหภูมิต่ากว่า MODIS (MODIS 100 ตรม. ตามที่ validated VIIRS 4 ตรม. ตาม เอกสารทางวิชาการ) 3. VIIRS จะเจอไฟเป็นแบบ fire front มีหลายๆจุดเรียงกันเป็นแนวไฟ ซึ่ง อาจจะนับเป็นไฟเพียงหนึ่งจุดของ MODIS ก็ได้ ซึ่งสามารถให้รายละเอียด ในการปฏิบัติงานได้มากกว่า การทาแผนที่ไฟจะถูกต้องและมีรายละเอียดมา กว่า อีกทั้งสามารถดูอัตราและลักษณะการขยายตัวของไฟได้
  38. 38. สรุป (ต่อ) 4. ระบบ Active Fire Email Alert ของ FIRMS ยกเลิก MODIS C5 เปลี่ยนเป็น C6 (ก.พ. 59 แต่จะเก็บ C5 ไว้จนถึง กลางปี) และเพิ่ม VIIRS ด้วย ใครๆสามารถเข้าไปสมัครเพื่อรับข้อมูลเองได้โดยอีเมล์ 5. MODIS C6 ลดเวลา Rapid Alert เหลือ 1:15-1:30 ชม. เกือบ เท่าสถานีรับที่อยู่ที่ 50-60 นาที แต่ VIIRS ยังอยู่ที่ 3 ชม. 6. Suomi-NPP-VIIRS มาก่อนหรือหลัง Aqua-MODIS 5-15 นาที 7. เห็นประเทศไทย กลางวันช่วงบ่าย 2 ครั้ง (บ่ายโมง ถึง บ่ายสาม) ช่วงหลังตี หนึ่ง 2 ครั้ง (ตีหนึ่ง ถึงตีสาม) 8. ภาพที่ถ่ายโดย VIIRS จะไม่มีช่องว่างอีก ตัดปัญหาเรื่องข้อมูลไม่มีซึ่งเป็นเหตุ ให้จานวน fire hotspot ที่เจอน้อยลงอย่างรวดเร็ว แต่จริงๆแล้วไม่ใช่ 9. ขนาด pixels จะเท่าๆกันทั่วภาพ ไม่บานออกเหมือน MODIS 10.มี Bowtie effect น้อยลง ลบก่อน downlink 11.มีการพัฒนา spectral resolution ที่ดีขึ้น
  39. 39. สรุป (ต่อ) 12.ยังคงมีปัญหาเดิม คือถ้ามีเมฆบัง ควันหนามาก หรือใต้เรือนยอดที่มีใบไม้มาก จะไม่สามารถตรวจจับไฟได้ (ปัญหาของระบบ optical) 13.การใช้ข้อมูลจากดาวเทียมพึ่งให้คิดอยู่ในใจเสมอว่า ตัวดาวเทียมที่เราใช้นั้น เป็นชนิดที่บินผ่านบริเวณต่างๆเพียงแค่เสียววินาทีมิได้อยู่กับที่ (ตัวที่อยู่กับที่มี ความละเอียดไม่ถึง ต้องเป็นไฟที่ใหญ่พอสมควร) จึงไม่สามารถที่จะตรวจจับ ไฟที่เกิดขึ้นทั้งหมดได้ สามารถตรวจจับได้แค่ ณ เวลาใดเวลาหนึ่งเท่านั้น อีก ทั้งข้อมูลจากดาวเทียมมิใช่คาตอบสุดท้าย เพียงแต่เป็นข้อมูลประกอบการ ตัดสินใจเท่านั้น 14.จงจาไว้ในใจเสมอว่า ดาวเทียมไม่ใช่ทาได้ทุกอย่าง หากผู้ใช้ไม่ทาความเข้าใจ กับข้อมูลที่ได้รับมาอย่างถ่องแท้ แล้วนาไปใช้ต่อผิดๆ ข้อมูลดาวเทียมนั้น ย่อมจะให้โทษมากกว่าคุณแก่ผู้ใช้นั้น ที่สาคัญผู้ที่รับรู้ข่าวสารที่ผิดๆย่อมจะ ได้รับโทษมากกว่าผู้ใช้ข้อมูลผิดๆเสียด้วยซ้า 15.สามารถใช้ดูเรือประมงและแท่นเจาะในทะเลได้

×