Мониторинг лесных пожаров: им сверху видно всё

В России продолжает развиваться четырёхуровневая система мониторинга лесных пожаров. Помимо уже существующих наземного, авиационного и космического мониторинга, относительно недавно появился четвёртый уровень — видеомониторинг, основная цель которого заключается в повышении оперативности обнаружения лесных пожаров.

Во всех ли регионах применение видеокамер для выявления возгораний одинаково эффективно? Обсуждению этого вопроса был посвящён круглый стол «Системы мониторинга лесных пожаров», который прошёл в декабре в рамках форума «Российский лес» в Вологде.

Заместитель начальника управления охраны лесов от пожаров — начальник отдела мониторинга, анализа и прогнозирования лесных пожаров Федерального агентства лесного хозяйства
Евгений Писаревский, выступивший модератором площадки, сообщил, что на конец 2022 года в регионах установлено около 1 600 видеокамер, которые используются для выявления пожаров на землях лесного фонда.

Подключены они к двум системам: «Лесной дозор», которая разработана по инициативе департамента лесного комплекса Нижегородской области и получила распространение главным образом в этом регионе, и «Лесохранитель» — она на сегодняшний день охватывает 57 субъектов РФ.

Как работают системы мониторинга лесных пожаров?

Обе системы работают по схожему алгоритму: камеры видеонаблюдения, установленные на вышках операторов GSM-связи и направленные на участки лесного фонда, фиксируют изображения, похожие на дым. Это сигнал для систем: если есть дым, значит, в этой зоне присутствует возгорание.

Процесс полностью автоматизирован: искусственный интеллект обрабатывает отснятые кадры и отделяет изображения дыма от похожих, например, от изображений облаков, тумана и пыли. Таким образом, диспетчер задействован только в процессе подтверждения и классификации пожара.

В некоторых регионах внедрение системы видеомониторинга началось более 10 лет назад, и специалисты отмечают их высокую эффективность. Например, в Нижегородской области, где резиденты бизнес-инкубатора по заказу местного лесного департамента предложили решение для мониторинга лесных пожаров, сходное с технологией отслеживания пробок на дорогах. Для научных разработок по обнаружению дыма в атмосфере в 2012 году компания получила грант от фонда «Сколково».

«Круглосуточно контролируем обстановку с помощью системы видеомониторинга, которой охвачено 100% лесного фонда региона. Задействованы и стационарные камеры, и квадрокоптеры, и авиационные средства обнаружения пожаров. Благодаря этому до 70% пожаров удаётся выявлять на ранней стадии.

Вся информация стекается в Центр мониторинга лесных пожаров. По эффективности видеомониторинга Нижегородская область первая в ПФО и третья в России», — рассказал в своём Telegram-канале губернатор Глеб Никитин.

Стоит отметить, что первый опыт использования видеонаблюдения за лесными пожарами в регионе был не очень удачный: бывший директор департамента лесного хозяйства Нижегородской области Николай Горелов вспоминал, что камеры, установленные в 2008–2009 годах, не позволяли качественно отслеживать лесную территорию. Однако технические возможности современных видеокамер намного выше: они могут увеличивать изображение объекта без потери качества, а сама техника более устойчива к погодным изменениям.

Где будем камеру ставить?

Главное условие эффективности видеомониторинга — правильно проведённое предварительное проектирование, которое позволяет определить, какие участки леса будут под охраной, сколько леса можно покрыть заданным количеством камер и насколько надёжно те будут работать.

Разработчики системы «Лесной Дозор» отмечают, что качество покрытия зависит от многих факторов, включая высоту подвеса, рельеф местности, прозрачность атмосферы, характеристики выбранного оборудования, процент загораживаемой опорой территории и многое другое.

«Если не учитывать эти параметры, может сложиться ситуация, когда от системы ожидают существенно большего, чем она может обеспечить, и реальная эффективность гораздо ниже заявленной. Новые технологии оптимизации покрытия позволяют получить абсолютно предсказуемый результат, максимально соответствующий требованиям заказчика.

На практике это означает, что при проектировании приоритетными могут стать территории с лесными массивами или засаженные наиболее пожароопасными породами деревьев, такими как сосна.

При оптимизации покрытия также можно учитывать статистику по пожарам за несколько лет, что даёт представление о наиболее уязвимых перед пожарами территориях. Всё это работает на достижение максимального экономического эффекта, когда при минимуме затрат нужно обнаружить максимум пожаров», — говорится в руководстве пользователя системы «Лесной дозор».

В регионах при выборе мест, где устройства видеонаблюдения размещают в первую очередь, обычно ориентируются на статистику предыдущих пожароопасных сезонов. Так, начальник региональной диспетчерской службы красноярского Лесопожарного центра Артём Хребтов, комментируя развитие системы видеонаблюдения в крае, отмечал, что в первую очередь камеры устанавливали вблизи населённых пунктов в густонаселённых районах в центре и на юге региона, где весной возникает больше всего лесных пожаров. Следующим этапом стало покрытие видеонаблюдением восточных и северных территорий.

В начале пути: первые результаты видеомониторинга

Вологодская область пока делает первые шаги на пути к тому, чтобы охватить земли лесного фонда видеомониторингом. В прошлом году в регионе установили 38 камер, подключённых к системе «Лесохранитель», потратив 22,5 млн рублей из регионального бюджета. Как пояснил первый заместитель губернатора — председатель правительства Вологодской области Антон Кольцов, устройства видеонаблюдения разместили в 10 самых горимых районах, в которых за последние 20 лет произошло 70% лесных пожаров по количеству и 88% по площади.

Первые результаты эксплуатации системы порадовали: в период пожароопасного сезона в 2022 году на Вологодчине было зарегистрировано 34 лесных пожара общей площадью более 37 га, и четверть из них специалисты обнаружили благодаря системе видеомониторинга.

Поэтому было принято решение продолжить установку камер, чтобы следить за обстановкой во всех лесах региона круглосуточно. До 2024 на эти цели ежегодно будут выделять по 20 млн рублей.

Однако на семинаре в Вологде заместитель начальника Департамента лесного комплекса Вологодской области Сергей Назаров отметил, что пока рано делать выводы об эффективности использования видеомониторинга.

«Посмотрим, как это будет работать, как повлияет на скорость обнаружения и тушения лесных пожаров. Коллеги из Псковской, Брянской областей — у них, насколько я знаю, почти вся территория покрыта видеомониторингом. Интересно услышать их опыт и понять каждому региону, есть ли смысл вкладываться в это направление. Потому что оно достаточно дорогостоящее на сегодняшний день», — отметил замглавы департамента.

Дорогое удовольствие

Действительно, решение не бюджетное, и не все регионы готовы к таким инвестициям, тем более что видеомониторинг всё же не основной способ выявления пожаров в лесных массивах. Например, в Коми большую часть возгораний на землях лесного фонда обнаруживают в ходе авиапатрулирования, отметил директор регионального лесопожарного центра Виталий Рябов.

По его словам, систему видеонаблюдения для мониторинга лесных пожаров в Коми применяют с 2011 года, за прошедшее время было установлено 27 камер, подключённых к системе «Лесохранитель», которые охватывают 1,5 тыс. га — 4% общей площади земель лесного фонда. Расширять эту сеть в регионе пока не планируют.

«Учитывая отсутствие прямого экономического эффекта от камер видеонаблюдения и значительные прямые затраты на их текущее обслуживание, дальнейшее развитие без целевого финансирования было приостановлено.

В отличие от Вологды у нас отсутствует инфраструктура для установки дополнительных камер, чтобы покрыть всю территорию республики, и финансово её создание очень дорогостоящее», — пояснил глава лесопожарного центра.

Специалисты из Коми не отрицают преимуществ использования видеомониторинга для обнаружения лесных пожаров: в их числе Виталий Рябов отметил получение дополнительной информации до начала авиапатрулирования и после его окончания, защиту населённых пунктов в местах установки камер, автоматическую фиксацию и оповещение о потенциально опасных объектах в дневное и ночное время за счёт интеграции камер с информационно-аналитической системой «Лесные пожары в Республике Коми».

Но есть и существенные недостатки, главный из которых, по мнению г-на Рябова, — отсутствие нормативной базы по применению видеокамер в целях обнаружения лесных пожаров для субъектов РФ. Кроме того, как уже говорилось, это дополнительная финансовая нагрузка для региона, и довольно значительная, при том что видеомониторинг не отменяет применение авиационного патрулирования и не снижает его кратность в местах расположения камер.

Поэтому в Коми видеонаблюдение рассматривают исключительно как дополнительную составляющую комплекса мероприятий по мониторингу пожарной опасности на территории лесного фонда.

Ставка на камеры

В Псковской области система «Лесохранитель» работает с 2010 года, на вышках установлены 93 камеры, они охватывают более 90% площади лесного фонда региона, которая составляет почти 2,4 млн га.

По словам руководителя региональной диспетчерской службы противопожарного лесного центра Псковской области Михаила Дербана, система видеонаблюдения является одним их основных инструментов в работе специалистов, контролирующих лесопожарную обстановку в регионе.

«Основные функции системы для нас — обнаружение лесных пожаров, как визуально, так и с использованием программного обеспечения, контроль лесопожарной обстановки, учёт мест тушения лесных пожаров, контроль за проведением авиационного мониторинга, сбор и накопление статистической информации по лесопожарному сезону.

Система позволяет совмещать данные, полученные не только с камер, но и из других источников, например, сообщения от населения, данные спутникового мониторинга, наземного патрулирования и другие», — рассказал Михаил Дербан.

Он подчеркнул, что за последние годы более 60% пожаров в регионе специалисты противопожарного центра обнаруживают с использованием системы «Лесохранитель». По данным организации, в период с 2002 по 2011 гг. средняя площадь ликвидации пожаров составляла 2,35 га, а с 2012 по 2022 гг., когда в регионе действовала система видеомониторинга, показатель снизился до 1,58 га.

По словам руководителя региональной диспетчерской службы, это показывает, что система эффективно работает на территории Псковской области. Специалистов не смущает даже размер затрат на её содержание: контракт на обслуживание действующих камер на период 2021–2023 гг. обошёлся в 12 млн рублей.

При этом они не отрицают и некоторых её недостатков. Например, Михаил Дербан отметил, что качество съёмки может снижаться из-за погодных условий: при низкой облачности, тумане или с появлением испарений, когда после жары проходят дожди, обнаружение лесных пожаров бывает затруднено.

Доказательством того, что камеры не панацея в борьбе с лесными пожарами, стала ситуация в Якутии в августе 2021 года: огнём было охвачено более 1,5 млн га леса, а дымовая завеса распространилась за пределы региона и накрыла соседний Красноярский край. В результате сотрудники краевой лесопожарной службы не могли определить с помощью видеонаблюдения очаги возгорания в своих лесах, поскольку все они были окутаны дымом от якутских пожаров.

«Сейчас очаги пожара люди в основном могут определить только непосредственно на месте, потому что камеры не могут в такой дымке определять новые источники. Обычно вот в этом столбце периодически появляются уведомления, но сейчас нет ничего. Просто потому что не видно», — комментировал изображение на экране местному видеоканалу начальник региональной диспетчерской службы красноярского Лесопожарного центра Артём Хребтов.

Объять необъятное

Возникают сложности и с установкой камер: в некоторых случаях конструктивные особенности сооружений не позволяют разместить устройства слежения в самых высоких точках либо обзор оказывается частично перекрыт. Во втором случае их настраивают таким образом, чтобы соседние камеры захватывали выпадающие площади. Также развитие системы ограничено территориями, где есть вышки сотовой связи.

В Псковской области, как уже говорилось, видеонаблюдением охвачено более 90% земель лесного фонда, но достигнуть максимального показателя невозможно из-за отсутствия объектов инфраструктуры на некоторых участках, в том числе в заказниках, заповедниках и на других охраняемых природных территориях.

Примечательно, что, несмотря на эти сложности, Рослесхоз предлагает развивать видеомониторинг лесных пожаров именно на этих участках лесного фонда. Соответствующее поручение было дано регионам в рамках подготовки к пожароопасному сезону — 2023 в ходе заседания Федерального штаба по координации деятельности по тушению лесных пожаров в октябре 2022 года.

«Необходимо развивать на особо охраняемых природных территориях систему видеомониторинга, позволяющую в режиме реального времени отслеживать возникновение лесных пожаров.

Работники, занимающиеся ликвидацией возгораний, должны проходить обучение по программам подготовки руководителей тушения лесных пожаров. Дирекциям заповедников необходимо заблаговременно решить вопрос с привлечением сил и средств в рамках тушения лесных пожаров.

Задача у всех одна — минимизировать ущерб от лесных пожаров, повысить оперативность их ликвидации. Поэтому важна качественная подготовка к следующему пожароопасному сезону», — подчеркнул начальник Управления по охране лесов от пожаров Рослесхоза Михаил Козлов.

Природозащитники считают, что развитие видеомониторинга лесных пожаров перспективно, но подходит не для всех районов.

«Естественно, эта система хорошо работает там, где можно поставить много камер и где они будут с разных точек видеть один пожар. В более населённых регионах с развитой дорожной сетью и многочисленными вышками сотовой связи это работает эффективно», — считает эколог Григорий Куксин.

Его слова приводит портал «Ямал-Медиа» в публикации, касающейся расширения системы видеомониторинга в Ямало-Ненецком автономном округе. В 2022 году в регионе установили дополнительные камеры, увеличив их общее число до 67. Сказано, что за три последних года благодаря устройствам видеонаблюдения в ЯНАО удалось обнаружить более 50% всех случаев возникновения пожаров. При этом основной акцент при размещении камер в регионе сделан на места с развитой инфраструктурой.

«В целях оперативного выявления чрезвычайных ситуаций вблизи населённых пунктов необходим комплексный подход, частью которого и станет система видеомониторинга. Надеюсь, что в ближайшем будущем она будет создана в каждом населённом пункте и станет эффективным инструментом контроля безопасности в лесах, а также сохранности окружающей среды», — прокомментировал первый заместитель директора департамента недропользования и природных ресурсов Югры Егор Збродов.

Цифровой подход

Систему раннего обнаружения лесных пожаров, аналогичную «Лесохранителю» и «Лесному дозору», используют в Беларуси. Причём разработана она на российской земле компанией ITV, резидентом Фонда «Сколково». В 2019 году система успешно прошла испытания в одном из белорусских лесничеств и с тех пор активно распространяется по территории республики.

В основе технологии видеомониторинга лежит использование поворотных камер, совмещённых с тепловизорами и установленных на пожарных вышках, а также нейросетевых детекторов дыма. Точность локализации очага возгорания составляет несколько сотен метров. Эта система пришла на смену предыдущей, которая хорошо себя зарекомендовала, но не использовала нейросетевые методы анализа изображений, имела меньшую дальность и точность обнаружения задымления.

По словам Григория Куксина, быстрое обнаружение возгорания очень важно для предотвращения масштабного пожара. Задержка всего на несколько часов может стать решающей, ведь с каждым часом увеличивается количество сил и ресурсов, которые понадобятся для тушения пожара. И в этом контексте видеонаблюдение может давать более оперативную картину, чем авиационное или наземное патрулирование.

Можно пойти дальше и обучить искусственный интеллект выявлять не только действующие пожары, но и потенциально опасные места, в которых возгорания могут появиться с большой долей вероятности. Примеры таких технологических решений уже есть.

В октябре 2019 года компания CrowdAI представила программу FireNet, которая использует искусственный интеллект для прогнозирования лесных пожаров. Алгоритм анализирует изображения, поступающие с цифровых беспилотников, которые патрулируют леса и делают снимки со скоростью 20 кадров в секунду.

Искусственный интеллект анализирует данные в режиме онлайн и определяет места с высокой вероятностью возгорания. Для его обучения разработчики использовали десятки тысяч кадров из видеороликов с пожарами, и благодаря такой «насмотренности» программа может выявлять потенциальные термоточки и определять границы пожаров с точностью более 90%.

При этом авторы технологии подчеркнули, что цифровые инструменты, подобные FireNet, не стоит применять в качестве единственного способа для слежения за пожарами. Программные продукты могут служить дополнением к другим системам мониторинга и способствовать сокращению объёма ручной работы, поскольку искусственный интеллект определяет пожары намного быстрее, чем люди. Однако, как показывает опыт работы лесопожарных структур, в основе успеха лежит комплексный подход.

---

Текст: Мария Кармакова