DISPOSITIF PERMETTANT DE DÉTECTER DE MANIÈRE PRÉCOCE LE DÉPART DE FEUX DE FORÊT. DEVICE FOR EARLY DETECTION OF DEPARTURE OF FOREST FIRES.
DOMAINE D'APPLICATION DE L'INVENTION La présente invention a trait au domaine de la lutte contre les incendies de forêt et concerne plus particulièrement une installation exploitant notamment des données acquises par des capteurs d'un système de satellites géostationnaires, afin de combattre efficacement les feux de forêts en détectant de manière le plus précoce possible les départs de feux. DESCRIPTION DE L'ART ANTERIEUR Les feux de végétation comme les incendies de forêts 15 sont des sinistres qui se déclarent dans une formation végétale, qui peut être de type forestière (forêts de feuillus, de conifères ou mixtes) ou subforestière (maquis, garrigues ou landes). L'emploi du terme "feux de forêts" désigne, le plus souvent, les feux de forêts, de 20 landes, de maquis ou de garrigues ayant brûlé au moins un hectare d'un seul tenant et n'intègre pas les autres feux de l'espace rural et périurbain, c'est-à-dire, les feux de massifs de moins d'un hectare, les feux de boisements linéaires, les feux d'herbes, les feux agricoles, de 25 dépôts d'ordures et autres. Un feu de forêt, conditionné par la topographie, les caractéristiques de la végétation et les conditions climatiques (vent, taux d'humidité de l'air, précipitations récentes ou non...), prend différentes 30 formes. Il existe ainsi les feux de sol qui brûlent la matière organique contenue dans la litière, l'humus ou les tourbières avec une vitesse de propagation faible mais qui restent assez destructeurs car en attaquant les systèmes 35 souterrains, ils peuvent couver en profondeur rendant difficile leur extinction complète. - Les feux de surface, quant à eux, brûlent les strates basses de la végétation, c'est-à-dire la partie supérieure de la litière, la strate herbacée et la strate arbustive avec une propagation plus rapide si les conditions (vent, relief) sont favorables à la propagation. Enfin, les feux de cimes qui brûlent la partie supérieure des arbres et forment une couronne de feu en libérant des quantités importantes d'énergie et avec une vitesse de propagation très élevée donc très difficiles à contrôler notamment par vent fort. Les composantes du milieu naturel et les activités humaines favorisent également plus ou moins l'éclosion et la propagation des feux de forêts. Aussi, les pouvoirs publics de nombreux pays 15 (l'Indonésie, les États-Unis ou encore l'Australie) disposant, comme la France, d'importantes zones boisées régulièrement soumises à des incendies pouvant prendre des proportions gigantesques, mènent de plus en plus une politique de prévention active qui s'articule autour de la 20 lutte contre l'incendie, de la gestion de la forêt mais aussi de l'espace entre la forêt et les urbanisations et de l'information du public et des usagers de la forêt. La lutte contre les incendies de forêts fait notamment intervenir les pompiers en nécessitant 25 d'importants moyens matériels et humains. Le succès de ces opérations de lutte repose sur les capacités d'intervention très rapide sur un départ de feux tout en supposant une coordination continue de ces moyens matériels et humains pour un suivi tout au long de la 30 gestion de l'incendie. Cependant, la localisation d'un départ de feux est difficile car le guetteur (ou la personne qui donne l'alerte) n'a pas toujours une vision directe de la base du feu car il ne décèle souvent que la fumée qui se dégage 35 d'un point qui peut être très éloigné de sa source par suite des effets combinés du relief et du vent. Il est - 3 - alors nécessaire d'aller effectuer une reconnaissance sur place, souvent en véhicule terrestre conduisant inéluctablement à des retards d'intervention et à des erreurs d'itinéraires préjudiciables. FIELD OF APPLICATION OF THE INVENTION The present invention relates to the field of the fight against forest fires and relates more particularly to an installation exploiting in particular data acquired by sensors of a geostationary satellite system, in order to effectively combat forest fires by detecting fire departures as early as possible. DESCRIPTION OF THE PRIOR ART Wildfires such as forest fires 15 are claims that occur in a plant formation, which may be of forest type (hardwood, coniferous or mixed forests) or sub-forest (maquis, scrubland or scrubland). moors). The use of the term "forest fires" refers, in most cases, to forest fires, 20 heaths, scrubland or scrubland that have burned at least one hectare in one piece and do not integrate with other wildland fires. rural and peri-urban areas, ie, forest fires of less than one hectare, fires of linear afforestation, grass fires, agricultural fires, garbage dumps and other . A forest fire, conditioned by the topography, the characteristics of the vegetation and the climatic conditions (wind, air humidity rate, recent or non-recent precipitation, etc.), takes different forms. There are thus soil fires that burn the organic matter contained in the litter, humus or peat bogs with a low speed of propagation but which remain rather destructive because by attacking the underground systems, they can smolder in depth making it difficult to complete extinction. - Surface fire, in turn, burns the lower strata of vegetation, ie the top of the litter, the herbaceous layer and the shrub layer with a faster spread if the conditions (wind, relief) are favorable for propagation. Finally, crown fires that burn the upper part of trees and form a crown of fire releasing large amounts of energy and with a very high propagation speed so very difficult to control, especially in strong winds. The components of the natural environment and human activities also more or less favor the outbreak and spread of forest fires. Also, the public authorities of many countries 15 (Indonesia, the United States or Australia) have, like France, important forested areas regularly subject to fires of gigantic proportions, leading more and plus an active prevention policy which focuses on the fight against fire, the management of the forest but also the space between the forest and the urbanizations and the information of the public and users of the forest. forest. The fight against forest fires involves firefighters in particular by requiring considerable material and human resources. The success of these control operations relies on the very fast intervention capabilities on a fire departure while assuming a continuous coordination of these material and human resources for a follow-up throughout the management of the fire. However, the location of a fire departure is difficult because the watchman (or the person who gives the warning) does not always have a direct view of the base of the fire because it often only detects the smoke that emerges 35 from a point which may be very far from its source as a result of the combined effects of relief and wind. It is then necessary to carry out an on-site reconnaissance, often by land vehicle inevitably leading to delays in intervention and to detrimental itinerary errors.
Aussi, pour lutter efficacement contre les incendies de feux de forêt, il est important de détecter rapidement les départs de feux pour mobiliser rapidement sur les lieux les moyens matériels et humains d'intervention des secours. Also, to fight effectively against wildfire fires, it is important to quickly detect fire starts to quickly mobilize on the spot the material and human resources of intervention of the relief.
Il en résulte que les feux de forêt ont pris une importance considérable car ils sont toujours très difficiles à détecter et encore plus à combattre en raison du manque de nombreuses informations sur la localisation immédiate de nouveaux départs de feux. As a result, forest fires have become very important because they are still very difficult to detect and even more so because of the lack of information on the immediate location of new fire starts.
Dans la lutte contre les incendies, il existe à ce jour relativement peu de technologies opérationnelles servant à la détection précoce des départs de feux dans des zones éloignées des habitations. En effet, mises à part les alertes émises par la 20 population, les techniques les plus employées opérationnellement sont : - la surveillance par des guetteurs installés en haut de tours de guet ; - la surveillance par des survols réguliers 25 (aéronefs,...) de zones où le risque est estimé comme étant particulièrement élevé ; - la surveillance et la détection automatique de fumées à l'horizon par des caméras et des logiciels de reconnaissance de fumée. 30 Ce dernier système qui a vu le jour récemment en France comporte un dispositif de caméras qui, implanté dans les tours qui servaient précédemment pour le guet, a pour objet de transmettre des informations (vidéos) directement au poste de commandement. Il permet une 35 localisation précise d'un départ de feu lorsque deux tours les plus proches le détectent, mais avec un peu moins de - précision lorsque seulement une tour peut le détecter (chaque tour étant équipée d'une caméra de levée de doute qui permet d'effectuer des zooms). L'imagerie satellite est d'ores et déjà beaucoup 5 utilisée aujourd'hui sur la thématique feu, de manière très abondante et essentiellement à haute résolution spatiale et à faible résolution temporelle. Cependant, seuls deux grands thèmes sont actuellement concernés à savoir : 10 - la prévention du risque incendie de la phase "avant crise" où l'imagerie satellite est utilisée pour une cartographie détaillée fine échelle des zones sensibles au feu (végétation combustible présentant un fort risque d'embrasement), et pour une cartographie également des 15 zones de discontinuité du végétal qui entrent dans le calcul du risque d'incendie; - le bilan des effets dévastateurs du feu de la phase "post-crise", qui peut être soit journalier (le lendemain par exemple dans le système Européen "EFFIS"), soit 20 mensuel, soit sur la saison de feu complète. En revanche, il n'existe actuellement aucun système opérationnel européen qui utilise l'imagerie satellite pendant la crise, soit pour identifier les départs de feu, soit pendant la phase de propagation d'un feu dans la 25 journée. En effet, jusqu'à maintenant les satellites n'ont pas simultanément de résolutions spatiale et temporelle suffisamment précises pour pouvoir relever un tel défi. Par exemple, la haute répétitivité temporelle du satellite géostationnaire européen "MeteoSat" qui autorise 30 une revisite toutes les 15 minutes en mode nominal à une revisite toutes les 5 minutes en mode "rapid scan" n'est pas exploitée à cette fin toute particulière, bien que son produit "Active Fire" soit largement exploité pour des besoins uniquement de surveillance des feux à grande 35 échelle. Cette surveillance ne tient pas compte de l'arrivée suffisamment rapide de la donnée dans les - 5 centres opérationnels de lutte contre l'incendie pour servir à déclencher dans les meilleurs délais, les interventions des forces de lutte. Partant de ce constat, l'objectif de la présente invention est de fournir une technique améliorée pour la détection précoce des départs de feux à partir des données multi-spectrales des satellites géostationnaires, qui surmonte les limitations des techniques connues. DESCRIPTION DE L'INVENTION C'est donc pour lutter efficacement contre les feux de forêt que la demanderesse a mené des recherches qui ont abouti à un nouveau dispositif permettant de détecter de manière précoce le départ de feux. Selon le concept novateur de l'invention, ce dispositif est remarquable en ce qu'il comprend : - une unité d'acquisition en continu sur un serveur (a) des données de deux produits existants de localisation de feu, (b) de produit de radiance brute dans le moyen infrarouge (de préférence dans le canal 3,9 Fa de longueur d'onde) et, (c) de masques des nuages, à partir de capteurs d'un système de satellites géostationnaires, - une unité d'acquisition de cartes d'occupation des sols, - un indicateur spatial, - un indicateur bi-temporel, - et une unité de traitement informatique hébergée dans le susdit serveur et qui, en fonction des informations communiquées en entrée par ladite unité d'acquisition des données des deux produits de localisation de feu, par ladite unité d'acquisition de cartes d'occupation des sols et du produit de radiance brute dans le moyen infrarouge, repart, pour : - créer deux couches d'informations - 6 - géographiques sur la localisation des feux à partir desdits deux produits satellitaires utilisés préférentiellement à savoir le "Active Fire" et le "Fire Radiative Power", - dériver une cartographie de la température de brillance à partir de la radiance brute dans le moyen infrarouge en utilisant des tables de conversion transmises par les fournisseurs de données satellites pour chacune des bandes du capteur à bord, - créer un masque binaire végétation/non végétation à partir des cartes d'occupation des sols, - reprojeter l'ensemble des données dans un même système de coordonnées géographiques, - appliquer le masque végétation/non végétation 15 sur les cartes de température de brillance, - appliquer un filtrage par seuil sur l'histogramme de l'image de température de brillance masquée par la végétation pour l'isolement des valeurs hors distribution nominale et construire ainsi 20 l'indicateur spatial, - appliquer le masque de nuage sur la carte de température de brillance à l'instant T et la température de brillance masquée à un instant T-15 minuteslIdurée choisie préférentiellement comme suffisante), 25 - appliquer un filtrage par seuil sur l'histogramme de l'image de différence pour isoler les pixels hors distribution nominale et construire ainsi l'indicateur bitemporel, permettant de fournir, à l'aide des deux produits 30 satellitaires dérivés "Active Fire" et "Fire Radiative Power", de l'indicateur spatial et de l'indicateur bitemporel, une information exploitable permettant de détecter et de localiser rapidement des départs de feux. Un grand avantage du dispositif de l'invention est 35 qu'il repose sur une combinaison de deux produits existants de localisation de feu comme "Active Fire" et - "FRP" récupérés en quasi-continu par un serveur sur le site de l'Agence Européenne EUMETSAT selon un choix préférentiel de l'invention, et de deux indicateurs spécialement élaborés par la demanderesse à cet effet, de manière à ce que la susdite unité de traitement informatique puisse délivrer en continu à l'attention des forces de lutte contre les incendies de forêt, une information dérivée de l'imagerie satellitaire géostationnaire rafraîchie à pas de temps réguliers et permettant de créer des alertes en mode astreinte et/ou des cartes d'aide à la décision sur les possibles départs de feux. Une périodicité de l'ordre de 15 minutes a été déterminée par la demanderesse comme suffisante pour rafraîchir cette information qui pourra aussi être fournie, via internet et grâce à l'implémentation d'une interface graphique de "webmapping", sous la forme d'une carte des emplacements possibles diffusée à l'attention des forces de lutte contre les incendies de forêt. In the fight against fires, there are to date relatively few operational technologies for the early detection of fire departures in areas away from homes. In fact, apart from the warnings issued by the population, the most commonly used techniques are: - surveillance by watchmen installed at the top of watchtowers; surveillance by regular overflights (aircraft, etc.) of areas where the risk is estimated to be particularly high; - monitoring and automatic detection of smoke on the horizon by cameras and smoke recognition software. 30 The latter system, which was recently introduced in France, includes a camera device which, installed in the towers previously used for the watch, aims to transmit information (videos) directly to the command post. It allows a precise location of a fire start when two nearest towers detect it, but with a little less precision when only one tower can detect it (each turn being equipped with a doubt-raising camera which allows zooms). Satellite imagery is already widely used today on the fire theme, in a very abundant way and essentially with high spatial resolution and low temporal resolution. However, only two major themes are currently concerned, namely: 10 - pre-crisis fire risk prevention, where satellite imagery is used for fine-scale detailed mapping of fire-sensitive areas (combustible vegetation with a strong presence); risk of conflagration), and for a mapping also 15 zones of discontinuity of the plant which enter into the calculation of the risk of fire; - the assessment of the devastating effects of the fire of the "post-crisis" phase, which can be either daily (the following day for example in the "EFFIS" European system), or 20 monthly, or on the complete fire season. On the other hand, there is currently no European operating system that uses satellite imagery during the crisis, either to identify fire departures or during the fire propagation phase in the day. Indeed, until now satellites have not simultaneously spatial and temporal resolutions sufficiently precise to be able to meet such a challenge. For example, the high temporal repeatability of the European geostationary satellite "MeteoSat" which allows a revisit every 15 minutes in nominal mode to a revisit every 5 minutes in "rapid scan" mode is not exploited for this particular purpose, although its "Active Fire" product is widely used for large scale fire monitoring purposes only. This monitoring does not take account of the timely arrival of the data in the fire-fighting operational centers in order to trigger the intervention of the fighting forces as soon as possible. On the basis of this observation, the objective of the present invention is to provide an improved technique for the early detection of fire departures from the multi-spectral data of geostationary satellites, which overcomes the limitations of known techniques. DESCRIPTION OF THE INVENTION It is therefore to effectively combat forest fires that the Applicant has conducted research that has resulted in a new device for early detection of fire fires. According to the innovative concept of the invention, this device is remarkable in that it comprises: - a continuous acquisition unit on a server (a) data of two existing products of fire localization, (b) of product gross radiance in the mid-infrared (preferably in the wavelength channel 3.9 Fa) and, (c) cloud masks, from sensors of a geostationary satellite system, - a unit of acquisition of land use maps, - a spatial indicator, - a bi-temporal indicator, - and a computer processing unit housed in the aforementioned server and which, according to the information communicated in input by said acquisition unit of data of the two products of location of fire, by said unit of acquisition of maps of occupation of grounds and the product of raw radiance in the middle infrared, leaves, to: - create two layers of geographical information on the location of the lights at p of said two satellite products used preferentially namely the "Active Fire" and the "Fire Radiative Power", - derive a mapping of the brightness temperature from the raw radiance in the middle infrared using conversion tables transmitted by the satellite data providers for each of the on-board sensor bands, - create a vegetation / non-vegetation binary mask from the land cover maps, - reproject the data set in the same geographical coordinate system, - apply the vegetation / non-vegetation mask 15 on brightness temperature maps, - apply threshold filtering on the histogram of the vegetation-masked gloss temperature image for the isolation of non-nominal values and thus construct 20 l spatial indicator, - apply the cloud mask on the brightness temperature map at time T and temperature masked gloss at a time T-15 minutes, preferably chosen as sufficient), 25 - apply threshold filtering on the histogram of the difference image to isolate the pixels outside the nominal distribution and thus build the bitemporal indicator, allowing to provide, using the two derived satellite products "Active Fire" and "Fire Radiative Power", the spatial indicator and the bitemporal indicator, exploitable information for detecting and locating fire starts quickly; . A great advantage of the device of the invention is that it relies on a combination of two existing fire localization products such as "Active Fire" and "FRP" recovered almost continuously by a server on the site of the European Agency EUMETSAT according to a preferred choice of the invention, and two indicators specially developed by the Applicant for this purpose, so that the aforesaid computer processing unit can deliver continuously to the attention of the forces against the forest fires, information derived from geostationary satellite imagery refreshed in regular time steps and making it possible to create on-call alerts and / or decision support maps on possible fire departures. A periodicity of the order of 15 minutes has been determined by the applicant as sufficient to refresh this information that can also be provided via the Internet and through the implementation of a graphical interface "webmapping", in the form of a map of possible locations disseminated to the attention of the forest fire fighting forces.
Selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention, la susdite unité de traitement informatique est capable de repartir de la donnée brute de radiance brute de niveau 1.5 dans le moyen infra rouge de longueur d'onde de 3,9 wa. Le canal de 3,9 wm de longueur d'onde utilisé dans tous les algorithmes de détection d'incendie à partir de capteurs à distance est particulièrement sensible à la présence de feux donc un bon indicateur de la présence de ceux-ci. De même, l'indicateur spatial et l'indicateur temporel seront élaborés à partir de la radiance brute de niveau 1.5. Selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention, l'indicateur spatial est élaboré à partir d'au moins : - une sélection fine échelle des zones soumises au 35 risque d'embrasement, à l'aide d'une carte d'occupation du sol, - 8 - - une application d'une méthode de définition d'un seuil sur l'histogramme de l'image avec isolement des valeurs hors distribution nominale, - et une identification des pixels de départ de feux 5 dans les zones à risques, ayant une température de brillance au-dessus du seuil calculé sur l'histogramme. L'avantage de cet indicateur spatial est de pouvoir appliquer un masque des zones non végétales. Ce masque végétation/non végétation est calculé à partir de cartes 10 d'occupation des sols de type "Corine Land Cover", par agrégation des classes. Selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention, l'indicateur bi-temporel est élaboré à partir d'au moins : 15 - une élimination des points nuageux dans la zone à l'instant précédent, - une cartographie de la différence entre température de brillance à l'instant T et à l'instant T-15 minutes, - une application d'une méthode de définition d'un 20 seuil sur l'histogramme des différences avec isolation des valeurs hors distribution nominale, - et une identification des pixels de départ de feux ayant une température de brillance au-dessus du seuil calculé sur l'histogramme.According to a preferred embodiment of the invention, the aforesaid computer processing unit is able to start from raw level 1.5 raw radiance data in the infrared medium of 3.9 wavelength wavelength. The 3.9 wm wavelength channel used in all fire detection algorithms from remote sensors is particularly sensitive to the presence of fires, which is a good indicator of the presence of fires. Similarly, the spatial indicator and the time indicator will be developed from gross level 1.5 radiance. According to a preferred embodiment of the invention, the spatial indicator is drawn up from at least: a fine-scale selection of the zones subject to the risk of conflagration, using a map of occupancy of the ground, - 8 - - an application of a method for defining a threshold on the histogram of the image with isolation of the values outside the nominal distribution, - and an identification of the starting pixels of the lights 5 in the areas to be risks, having a brightness temperature above the threshold calculated on the histogram. The advantage of this spatial indicator is to be able to apply a non-plant zone mask. This vegetation / non-vegetation mask is calculated from land use maps of the "Corine Land Cover" type, by aggregation of classes. According to a preferred embodiment of the invention, the bi-temporal indicator is produced from at least: - elimination of the cloud points in the zone at the previous instant, - mapping of the difference between temperature brightness at time T and at time T-15 minutes, - application of a method of defining a threshold on the histogram of differences with insulation of values outside nominal distribution, - and identification of starting pixels of lights having a brightness temperature above the threshold calculated on the histogram.
25 Selon un choix préférentiel établi par la demanderesse, l'élimination des points nuageux dans la zone de l'indicateur bi-temporel s'effectue sur l'instant précédent de 15 minutes et la cartographie de la différence entre température de brillance de l'indicateur 30 bi-temporel s'effectue aussi à l'instant T et à l'instant T - 15 minutes. Ainsi, l'opération d'élimination des points nuageux est opérée sur l'instant précédent. On comprend que le dispositif de détection précoce de départs de feux de forêt de l'invention, qui vient d'être 35 ci-dessus décrite, l'a été en vue d'une divulgation plutôt que d'une limitation. Bien entendu, divers aménagements, - 9 - modifications et améliorations pourront être adaptés en fonction des besoins identifiés, sans pour autant sortir du cadre de l'invention tel que défini dans les revendications. 10 15 20 25 30 35 5 20 25 30 35 According to a preferred choice established by the applicant, the elimination of the cloud points in the zone of the bi-temporal indicator is effected on the previous instant of 15 minutes and the mapping of the difference between the brightness temperature of the Bi-temporal indicator 30 is also performed at time T and at time T - 15 minutes. Thus, the cloud point elimination operation is performed on the previous instant. It is understood that the forest fire early warning detection device of the invention, which has just been described above, has been for the purpose of disclosure rather than limitation. Of course, various arrangements, modifications and improvements may be adapted according to the needs identified, without departing from the scope of the invention as defined in the claims. 10 15 20 25 30 35 35 35 35 35 50 35