【情报课堂】使用NASA火灾数据监测战区

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上图：2021年8月，FIRMS卫星在土耳其博德鲁姆附近发现大量热点和活跃火灾。图片来源：美国宇航局公司。下图：来自同一地点和日期的卫星图像，显示与FIRMS卫星检测到的火锋相对应的烟，图片来源：欧盟。

根据所使用的仪器，像素表示不同的比例。在MODIS中，一个像素代表大约一公里，而在VIIRS中，一个像素代表大约375米。因此，后者通常提供更好的分辨率和更大的响应，以捕获相对较小的区域内的火灾。

模数（粉红色）和 VIIRS（红色）像素大小的比较。VIIRS 375m分辨率提供了比MODIS更精细的结果，并且根据FIRS的说法，在相对较小的区域内提供更大的响应来检测火灾。屏幕抓取来源：美国宇航局公司。

从太空探测火灾的概率与燃料类型、火灾大小和温度密切相关。这些仪器检测到的火灾的典型最小尺寸在100到1，000平方米之间，这意味着可能并不总是检测到较冷或较小的火灾。

FIRMS网站包括一个“高级模式”，可以在图层和仪器之间切换，以显示热数据，地图和卫星图像的不同组合。

这是一个特别有用的功能，因为不同的仪器可能能够拾取不同的数据。但是，不幸的是，不能保证所有卫星在您需要的时间都位于感兴趣的区域上方。如果没有卫星覆盖，则可能无法捕获已发生的热事件或火灾。

尽管如此，FIRMS每天都会提供有关世界各地火灾和热异常的数据，并计划在卫星观测后三小时内提供数据。火灾地图每五分钟更新一次。

使用数据

使用 FIRMS 数据时需要牢记一些重要的注意事项。首先，并非所有战区发生的火灾和热异常都代表军事活动或冲突引起的火灾。它们也可能由热烟，工业过程，野火和农业活动引起。

例如，水泥窑不使用明火，但是，它们的金属外壳可以达到 高达400°C的温度，这会产生 FIRMS 可以检测为热点的读数（见下图）。

乌克兰的水泥窑的例子显示为NASA公司的热点。这种工业过程的热量输出可以被美国宇航局检测到。卫星图像：谷歌地球 - CNES/空中客车。

其他热异常可能太小，太冷，持续的时间不够长，或者离最低点（即地面和卫星之间的视线）太远，无法在卫星通过时被捕获。由于明亮的反射表面（如金属结构），也可能发生误报。

也可能发生数据缺失或未知事件。火灾可以在卫星观测之间燃烧，或者在仪器无法操作的场合燃烧。对地点和冲突的背景和地理知识是有效使用FIRS数据并了解其潜在含义的关键。

FIRMS 检测到的每个热点都伴随着与数据质量相关的置信水平值以及火灾辐射功率 （FRP） 值，该值与火灾的严重程度相关，可用于优化可疑的火灾实例。

VIIRS 像素具有低、标称和高置信度值，而 MODIS 像素置信度表示为 0-100%。可在此处找到有关检测算法如何工作的解释性指南。FRP用于测量火灾强度，单位为兆瓦（MW）。它提供有关辐射热输出的信息，该信息与捕获信号时消耗的燃料量相关联。

根据正在调查的事件的类型和规模，您可能对置信度较高的热点感兴趣，以避免误报，但FRP也较高，这可能与大火有关。虽然之前显示的水泥窑标称FRP值高达2兆瓦，但以下示例显示了乌克兰东部的火灾和热点，FRP高达500兆瓦，置信度值为100%。

如果要跟踪该地区的战斗，则下面屏幕截图中红色像素的位置将值得进一步调查。

一个使用火辐射功率（FRP）和置信水平来筛选监测战争冲突时感兴趣的数据点的例子。2022年7月6日至12日乌克兰东部的例子。屏幕抓取来源：美国宇航局公司。

同样，火灾数据不是一把冒烟的枪，但它可以产生重要的线索，当与其他开源相结合时，可以证明在监测战区时很有用。使用火灾和热异常数据时遵循的两种主要研究策略是：

策略1：涉及火灾的冲突事件的镜头的地理定位和时间分配。

策略2：监测火灾信号，以揭示或核实冲突事件（例如战斗、袭击、部队调动和焦土战术）。

本文的其余部分将重点介绍开源研究人员使用策略2来监控和验证冲突的案例研究，并详细介绍了该过程适用且富有成效的一些场景。

提格雷燃烧：使用 FIRMS 进行验证和监控

在努力核实实地行为者的陈述时，FIRMS数据非常有用，即使在很少或根本没有图像或镜头可用的情况下也是如此。之前调查过的埃塞俄比亚提格雷地区的冲突。

在 2020年11月冲突开始后的几个月里，记者们努力访问提格雷，以证实许多战争事件和虐待指控。在一个互联网使用率已经很低的地区，记录潜在战争罪行的能力受到 埃塞俄比亚政府实施的通信封锁的进一步阻碍。

由于社交媒体上只发布了一些镜头，研究人员在寻找其他数据点时变得更加足智多谋。通过监测火灾数据，可以根据当地报告和其他公开来源数据确定、分析和核实潜在的战区和军队调动。

今天，在阿姆哈拉地区的阿韦塔镇（11.92290，37.69374°）发现了多起火灾，今天#Ethiopia：8月25日。
⚠️该镇距离快速变化的现役战区不远。pic.twitter.com/zi8XmYM6yS

— 泰德·高尔特（@Quen10Tarantino）2021年8月25日

官方的政府报告也可以得到核实。

2020年11月12日，埃塞俄比亚总理阿比·艾哈迈德（Abiy Ahmed）表示，政府军已经控制了提格雷西北部的一个小镇Shiraro。几天后，英国广播公司报道说，政府军已经控制了夏尔，这是一个位于白郎以西的城市。

ለስግብግቡ ጁንታ ግፍ እስትንፋሱ፣ ጭካኔ ነፍሱ ነው። ጀግናው የመከላከያ ሠራዊታችን ሽራሮን ሲቆጣጠር፣ እጅና እግራቸውን የፊጥኝ ታሥረው የተረሸኑ የመከላከያ አባላትን አግኝቷል። ጭካኔው ልብ ሰባሪ ነበር። ዓላማው ኢትዮጵያን መስበር ነው። 1/4

— 阿比·艾哈迈德·阿里🇪🇹（@AbiyAhmedAli）2020年11月12日

在接下来的一个月的议会讲话中，阿比说，由阿贝鲍·塔德塞中将领导的埃塞俄比亚国防军（ENDF）控制着夏尔和阿克苏姆市。在 11月22日发布的一次采访中，阿贝鲍中将被看到在阿德瓦的更西边。

Abebaw中将在一次电视采访中的位置可以通过将背景中的山脉与使用Peak Visor工具获得的数据进行比较来定位。

分析师瑞安·奥法雷尔（Ryan O'Farrell）报告说，ENDF举行了新闻发布会，提供了其部队行动的细节。下图由ENDF提供，显示了部队从白郎向西推进到阿德瓦，途经夏尔和阿克苏姆。

埃塞俄比亚媒体发布的视频中的屏幕截图，描述为显示ENDF部队从白郎向阿克苏姆移动。十一月 22， 2020.

但是，这种情况如何能够被实时监控，特别是由于连接不良和互联网停电而导致研究人员很少发布社交媒体视频或镜头？

FIRMS的数据显示，在战争开始前一个月，在连接白郎 - 夏尔 - 阿克苏姆 - 阿德瓦的道路上没有看到火灾或热点。

从NASA公司拍摄的屏幕抓取 显示，在战争开始前一个月，连接白郎和阿克苏姆的道路上没有火灾。

然而，热点在冲突开始后是可见的。这些热点是在一条道路上被发现的事实表明，火灾可能是由人类活动（意外或故意）或战斗点燃的。

来自美国宇航局公司的屏幕抓取显示了连接白郎和阿克苏姆的道路上的火灾。

在NASA世界观动画中看到的热点序列显示了2020年11月11日至20日之间从白郎到夏尔和阿克苏姆的特定进展方向，这与ENDF报告的进展相关。

2020年11月11日至20日，NASA FIRMS在白郎-阿克苏姆公路上检测到的火灾事件的延时动画。资料来源：美国宇航局世界观。

数据还显示，火辐射功率（FRP）值在0-5兆瓦之间，标称置信度;而分别在阿德瓦和夏尔检测到了FRP范围为20-39兆瓦和高置信度的热点。

从 NASA 公司获取的屏幕抓取，显示激活的 FRP 和置信度值图层。

当然，FRP值之间的差异可能与多种因素有关，包括燃料类型（植被或人造材料）。关于FRP，植被类型和火灾规模之间潜在相关性的进一步分析可以在这里找到。

进一步深入研究数据

由于FIRS提供了有关可能发生感兴趣事件的地点的线索，因此，诸如Sentinel Hub EO浏览器（一个免费使用的网络平台）提供了来自全球轨道卫星的各种数据和图像等平台，可以更深入地研究数据。

特别是，Sentinel Hub允许用户创建不同的可视化效果，下载高分辨率图像并生成延时摄影。所有这些特征都可以用来搜索与NASA FIRMS分析的火灾和热点的进一步相关性，反之亦然。

例如，在哨兵中心EO浏览器中打开假彩色近红外层 ，发现从白郎到夏尔的道路上有烧焦的植被斑块，位于FIRMS检测到的热点位置。

上图：美国宇航局公司的屏幕截图显示，在战争开始前一个月，连接白郎和阿克苏姆的道路上没有发生火灾。下图：延时卫星图像显示烧焦的痕迹在14.44816，37.97409，14.43901，38.03813，14.42112，38.10888和夏尔：14.113139，38.271333附近。图片来源：欧盟。包含修改后的哥白尼哨兵数据2022，使用EO浏览器处理。哥白尼 – 哨兵枢纽。

根据最终的延时图像，烧焦的区域对应于一系列人造结构。与此同时，2020年11月17日拍摄的行星实验室图像显示，从同一位置升起了一股黑烟，证实了FIRMS检测到的主动火灾。

从上面第一张公司图片中可以看出，希拉罗和夏尔之间的道路，火灾/热点在战争初期开始靠近厄立特里亚边境，更多火灾事件按时间顺序发生在夏尔和阿克苏姆。这促使一些分析家质疑数据是否显示厄立特里亚国防军和埃塞俄比亚国防军部队沿这条路线的移动情况。此后，埃塞俄比亚承认厄立特里亚部队驻扎在提格雷地区。

但是，仅凭公司和卫星图像无法证明或核实这些说法。

通过连接NASA FIRMS卫星火灾探测的日期序列，这张地图清楚地显示了从厄立特里亚边境到提格雷的两条进攻路线。pic.twitter.com/fWgEotceBh

— FIRIS – 和解中的火灾 （@FIRIS_FireAlert） 2020年12月22日

发现重大事件

来看看来自提格雷州另一个地区的另一个案例研究，再往西。2021年2月22日，在提格雷西北部检测到五组火灾和热异常。

来自美国宇航局公司的屏幕截图，显示了提格雷西部的火灾。

从2020年1月到2022年1月的历史数据来自FIRMS，并上传到开普勒可视化工具（下图）显示，提格雷西部似乎在6月至9月期间受到季节性或农业火灾的影响。

根据长期记录，上图中第一组和第二组的火灾是在卡夫塔-谢拉罗国家公园和正南面发现的，该地区以植被为主，经常燃烧，火灾活动非常高。然而，第四组和第五组的热点值得进一步调查，因为这些地区在前几年似乎几乎没有火灾活动。

2020-2022年间提格雷州西部的火灾。据专家介绍，由于植被的类型，这里的火灾活动通常非常高。使用 https://kepler.gl/demo 准备的数据可视化。

2021年2月22日发现的一组四个热点。资料来源：美国宇航局公司。

第四组中的热点集群是在前几年没有其他火灾记录的农村地区的一条道路上发现的。这增加了这些火灾与季节性燃烧无关的可能性，并可能与人类活动有关。

FRP值高达20兆瓦，置信水平从标称到高不等，降低了这些读数误报的可能性。

显示与提格雷岛检测到的火灾相关的 FRP 值的屏幕抓取。

这些因素表明，该位置是卫星图像任务的良好候选者，以便调查潜在的战争事件。

例如，路透社当时报道说，卫星图像显示，在吉杰特镇附近的这个地区，有500多座建筑物被摧毁。路透社的报告依赖于DX开放网络小组（现称为守夜监测组织）的工作，该小组根据最初的FIRS分析分析了该地区的卫星图像。

一个月后，SkyNews访问了该地区，并报告说，数百所房屋被摧毁，数十人据称被ENDF士兵杀害。

路透社的推文报道了吉杰特镇周围的火灾。

卫星图像虽然在商业上可用时仍然是开源的，但对于所有类型的调查都非常有用。然而，指挥或“任务”卫星在精确位置拍照可能是有代价的。贝灵卡特与行星实验室达成协议。但其他提供商，如Maxar也提供这项服务。

如果无法访问卫星任务，则可以检查免费提供的卫星图像源，例如Sentinel Hub EO，该图像每隔几天更新一次。根据数据收集的时间，哨兵中心EO允许交叉引用NASA公司检测到的热点，反之亦然。

例如，在之前详细描述潜在部队调动的案例研究中，Suomi NPP和NOAA-20上的VIIRS仪器于2021 年2月22日在Gijet附近检测到热点。哨兵EO浏览器显示同一天早些时候在同一位置的卫星图像，这似乎捕获了表明潜在活动火灾的轻微烟雾羽流。

2021年2月22日07：56 UTC拍摄的卫星图像似乎在坐标13.29949，39.14819处显示烟羽。卫星图像来源：欧盟。

然而，在卫星图像上，烟雾或燃烧区域通常不那么容易识别。

在哨兵浏览器中打开野火可视化复合层将以红色，橙色和黄色的组合突出显示热点，以指示与烟羽具有良好的相关性的潜在活动火灾。此可视化层基于皮埃尔·马库斯使用哨兵-2 数据的脚本。

本指南介绍如何在哨兵EO浏览器上激活野火可视化。

重要的是要注意，突出显示的区域没有显示已确认的火灾，它们只是红外发射的表示，根据Markuse的说法，红外发射通常与活跃的火灾很好地对齐。同样重要的是要考虑到，使用红外发射在脚本中预先确定的灵敏度值可能会产生误报。

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