未来天玑|美国加州火灾卫星遥感监测分析

卫星应用 2025-03-12 10:00:00 国际资讯 1968 0

美国加州火灾卫星遥感监测分析

一、加州火灾概况

自2025年1月7日，美国加利福尼亚州（简称“加州”）洛杉矶大都市区及其周边地区发生了火灾。由于强风和干旱，火势迅速蔓延，吞噬了大片住宅区和森林地带，造成了严重的人员伤亡和财产损失。消防部门虽然全力扑救，但在极端天气条件下，火势难以得到有效控制，当地居民被迫紧急撤离。截至2025年1月20日，加州南部仍有5处大火。得到控制的有赫斯特（Hurst）大火、文图拉县（Ventura）大火。勉强控制的是帕利塞德（Palisades）大火，其仍有79%的地区火势在蔓延。洛杉矶县东部的伊顿（Eaton）大火，着火面积超过57平方千米

图1 野火位置分布

为了进一步观测和了解火灾进展情况，了解火灾发生蔓延过程，本文应用多源卫星遥感数据和遥感技术从火灾发生发展过程、火线变化、消防作业、灾害损失情况等多个角度对美国加州火灾情况开展分析。

二、加州火灾监测

截至2025年1月17日，自火灾发生以来共收集到帕利塞德、伊顿、赫斯特三处较大火灾区域8个不同时期的卫星影像，根据收集到的卫星影像追踪美国加州火灾情况。1．火灾过程监测帕利塞德火灾发生在2025年1月7日中午，是此次大火发生最早区域。2025年1月2日，哨兵二号（Sentinel-2）卫星影像（图2）显示，帕利塞德区域尚未起火，一切正常。而2025年1月7日哨兵二号影像（图3）显示，帕利塞德区域开始出现起火点，卫星影像上可以明显看到起火点上空飘起的烟雾，烟雾位于彼德拉·莫拉达路旁的一处民宅后方，那里坐落于树木茂密的河谷之上。

图2 帕利塞德火灾发生前 Sentinel-2卫星影像（2025年1月2日）

图3 帕利塞德火灾Sentinel-2 卫星影像（2025 年1月7日）

2025年1月8日，“水”（Aqua）卫星影像（图4）显示，整个火灾区域进一步蔓延，火势变大，帕利塞德和伊顿火灾区域可见明显的火点，烟雾向西南方向飘散。

图4 帕利塞德和伊顿火灾Aqua卫星影像（2025年1月8日）

2025年1月10日，吉林一号高分03D（JL-1 GF03D）卫星影像（图5）显示，帕利塞德火灾区域浓烟四起，向西南方向海面飘散，烟雾覆盖了整个区域上空，浓度非常大，几乎看不到地面情况。烟雾覆盖区域东侧，依稀可见烟雾下的洛杉矶市西侧高端社区太平洋帕利塞德（PacificPalisades）。

图5 帕利塞德火灾JL-1GF03D卫星影像（2025年1月10日）

2025年1月11日，吉林一号高分03D卫星影像（图6）显示，帕利塞德火灾区域烟雾浓度明显降低，火势得到部分控制。但是相比1月10日的火线，北部火线仍然明显，并向北、向东推进。相比1月10日，烟雾飘散方向有所改变，由原来的西南向改为南向飘散。

图6 帕利塞德火灾JL-1GF03D卫星影像（2025年1月11 日）

2025年1月12日，哨兵二号卫星影像（图7）显示，帕利塞德区域上空几乎看不到明显的烟雾，火灾蔓延势头有所遏止，在卫星影像上可以看到过火区域基本覆盖了整片山区（红线范围内），过火区域呈现明显的焦灰色，且在影像上明显可见喷洒的红色阻燃剂。

图7 帕利塞德火灾Sentinel-2卫星影像（2025年1月12日）

2025年1月14日和1月17日的伊顿火灾区域的吉林一号高分03D卫星影像（图8）上显示已经无烟雾，火灾得到有效控制。大火过后的山地呈现明显的焦黑色；帕萨迪纳市北部阿尔塔迪纳居民区，被大火吞噬后，靠近伊顿火灾区域的建筑被严重烧毁，阿尔塔迪纳南部建筑较为完好。

图8 伊顿火灾后JL-1GF03D卫星拼接影像（2025年1 月14日和1月17日）

2．火线变化2025年1月10日和1月11日，吉林一号高分03D卫星拍摄的帕利塞德区域火灾的火线图（图9）中可以看出，1月10日火势较为剧烈，可以看到明显的火线，且火线上空的烟雾浓度较大，烟雾之下几乎无法看到地表地物；1月11日火线整体上有所收拢，表现为地面火线连续性明显下降。

图9 帕利塞德火灾火线JL-1GF03D卫星影像放大细节图（2025年1月10日和11日）

将吉林一号高分03D卫星拍摄到的2025年1月10—11日的火线变化（图10）进行对比分析，可以发现，火线整体向北方向推移，火线西侧部分推移距离较小，东侧部分推移距离较大。红色为1月10日火线，粉色为1月11日火线。对火线变化距离进行量测，测量结果显示变化最小距离约112m，而变化的最大距离达2km。

图10 帕利塞德火灾JL-1GF03D卫星影像火线变化示意图（2025年1月10—11日）

3．消防作业在火灾控制过程中，当地政府采取了一系列消防措施，吉林一号高分03D卫星影像在2025年1月10日、1月11日分别拍摄到了救援飞机投放水和粉红色阻燃剂灭火，图11可见不同机型的飞机，在林地上空和居民地上空正在进行消防作业。

图11 不同机型救援飞机作业JL-1GF03D卫星影像图

当地政府使用救援飞机主要用于投水和投放阻燃剂灭火，以控制火灾的蔓延。其中投放的粉红色阻燃剂可在吉林一号卫星影像上清晰识别（图12），分布于过火区域周围，对火灾的蔓延起到了一定的阻断作用。

图12 JL-1 GF03D卫星遥感影像上分布的粉红色阻燃剂

在吉林一号卫星影像上提取了1月10日和1月11日火线周围的阻燃剂分布位置（图13），黄色和红色为10日与11日火线，蓝色为阻断剂分布线。可以看到，右下阻燃剂分布线较好地贴合了火线，且后续还有第二道阻燃剂分布，使得1月10日的火线不再向右扩散，便于后续火情防控。

图13 通过JL-1 GF03D卫星影像提取的火线和阻燃剂位置关系

2025年1月10日的火线长度约为19.996km，经过当地消防部门的努力后，11日的火线长度减少61.82%至7.635km，火势控制效果比较明显（图14）。

图14 火线长度变化

此外，通过统计阻燃剂分布线的长度（图15），4处阻燃剂分布线中，有3处的长度超过了2km，仅1处小于1km，说明在控制10km量级火线的实际任务中，于合适的位置布撒1～2km的阻燃剂即可对火线推移和蔓延起到一定遏止作用。

图15 阻燃剂分布线长度统计图

4．灾害损失情况在帕利塞德大火、伊顿大火、赫斯特大火三处较大火灾监测中，帕利塞德区域卫星影像覆盖范围最全。以该区域为例开展灾害损失的卫星遥感监测分析。在过火面积上，根据该地区过火前后变化，提取该地区的受灾范围（图16）。根据统计，该区域总过火面积约为106km^{2，其中居民区面积为11.8km^{2，山区及林地面积约为94.2km^2。}}