美国加州火灾卫星遥感监测分析
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。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）。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。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106km2，其中居民区面积为11.8km2，山区及林地面积约为94.2km2。在山区林地损毁监测上，应用吉林一号高分辨率卫星在灾前2024年11月4日的卫星影像，与受灾之后2025年1月10日和11日的卫星影像，进行遭受火灾区域的火烧迹地前后对比，可以发现除部分沟壑山谷中的零星树木外，绝大多数植被均被野火焚毁（图17）。图17 火烧迹地前后JL-1 GF03D卫星林地影像对比在居民区建筑损毁方面，帕利塞德区域火灾位于美国著名富人区，其中洛杉矶市西侧高档社区太平洋帕利塞德也位于其中，建筑被大火损毁严重，可以看到除部分混凝土建筑留存外，很多木制结构房屋均焚烧至仅剩废墟（图18）。图18 火烧迹地前后JL-1 GF03D卫星居民区建筑影像对比通过及时、高频次的卫星遥感监测，可以清晰地了解加州火灾发生过程、火线变化、消防作业、灾后损失等。高时空分辨率的卫星遥感技术可为未来的火灾防控策略和救援行动提供宝贵的参考依据，也为未来卫星遥感监测技术向更高的时效性、精确度和智能化发展指明了方向。
