Gaszenie pożarów na obszarach dzikich nadal jest niebezpiecznym i często śmiertelnym zajęciem. A ponieważ ekstremalne warunki klimatyczne powodują, że amerykański Zachód wysycha i zapala się częściej, co ma katastrofalne konsekwencje, strażacy i badacze szukają nowych technologii, które pomogą im zachować bezpieczeństwo.
Ważną częścią przygotowań dla zespołów przeciwpożarowych jest wyznaczenie ich stref bezpieczeństwa i dróg ewakuacji. Ale jak wie każdy, kto wędrował poza trasą, trudno jest znaleźć najszybszą drogę na zróżnicowanym terenie. Tak więc badacze z US Forest Service i University of Utah wykorzystali mapy zbudowane z satelity LIDAR (Light Detection and Ranging, który działa jak radar z wyjątkiem laserów), aby zbudować narzędzie do oceny możliwych dróg ewakuacji i wybrać najbardziej wydajną .
„Lubię myśleć o tym jak o Mapach Google dla strażaków” - mówi Mickey Campbell, główny autor badania. „Mapy Google zawierają informacje o drodze, informacje o ruchu drogowym, światła stopu, ograniczenia prędkości i tym podobne. Mamy nachylenie, gęstość roślinności i chropowatość powierzchni ziemi. ”
Zazwyczaj każdego ranka, zanim ekipa straży pożarnej wyrusza na walkę z pożarem, otrzymują informacje na temat zadania dnia - być może budowy przerwy przeciwpożarowej - oraz „mapy incydentów” z drogami ewakuacyjnymi prowadzącymi do już poczerniałych obszarów, gdzie nie ma już paliwa do spalania, tak zwane strefy bezpieczeństwa. Jeśli wydarzy się coś nieoczekiwanego, na przykład zmiana pożaru, załogi muszą mieć wcześniej ustalony plan ucieczki. Jednak wiele decyzji sprowadza się do momentu, w którym załogi kierowane są przez doświadczonych kierowników, mówi Marty Alexander, emerytowany oficer ds. Badań zachowań pożarowych, który nadal pracuje w kanadyjskiej służbie leśnej.
„Nie jesteś tam po prostu chcąc nie chcąc chodzić po okolicy” - mówi Alexander. „Nadal sprowadza się to do podstawowego zarządzania drewnem i posiadania dobrych kierowników załogi”.
Ale to może się nie powieść, a wyniki mogą być tragiczne. Podczas pożaru Yarnell Hill w 2013 r. W Arizonie 19 strażaków zginęło, gdy pożar odciął im drogi ucieczki. Sony Pictures „ Only the Brave”, który zostanie wydany 20 października, zapewni kinematografom dramatyczne przedstawienie tragedii. W 1994 r. 14 osób zginęło w pożarze południowego kanionu Kolorado, gdy próbowali wspiąć się na strome zbocze i zostali wyprzedzeni przez pożar. Alexander i Bret Butler, inżynier badań mechanicznych dla US Forest Service, którzy współpracowali przy badaniu Campbella, obaj wymieniają Ogień w Południowym Kanionie jako wpływ na ich pracę. To był czas, mówi Butler, kiedy badacze pożaru zdali sobie sprawę, że muszą zmierzyć bezpieczeństwo przeciwpożarowe. Zaczął analizować przenoszenie ciepła, aby zobaczyć, jak duże muszą być strefy bezpieczeństwa.
Jest to jedna z tysięcy symulacji oceniających potencjalne drogi ewakuacji na badanym obszarze. (Campbell i in. 2017) Projekt Campbella ma na celu zapewnienie strażakom nowego narzędzia do walki z pożarami w dziczy, aby pomóc uniknąć tego rodzaju tragedii. Czas przejścia przez pustynię może się znacznie różnić, a przewodniki przeciwpożarowe sugerują unikanie stromych zboczy, gęstej roślinności oraz luźnej lub nierównej ziemi. Wpływ nachylenia został do pewnego stopnia zmierzony przez Butlera i innych. Roślinność została mniej zbadana, a tekstura gruntu w zasadzie wcale. Korzystanie z LIDAR pozwala spojrzeć na nie w wymierny sposób, wcześniej niemożliwy. Lasery odbijają się od krajobrazu z dokładnością do kilku centymetrów, dostrzegając różnicę między gładką powierzchnią, skalistą i grubością roślinności. W ten sposób można ustalić nawet nachylenie, porównując wysokość między punktami.
Campbell wykorzystał mapy LIDAR z opentopography.org do obliczenia nachylenia, nierówności i roślinności w górach Wasatch w Utah. Następnie wysłał 31 wolontariuszy na 1276 podróży w czasie i porównał ich stawki podróży na podstawie tych trzech zmiennych. Niektóre wyniki były intuicyjne, choć nadal pomaga w ich ilościowym oszacowaniu. Na przykład nachylenie miało największy efekt. Roślinność wyższa niż 2 metry - powyżej wysokości głowy - przeszkadza w przemieszczaniu się, a roślinność krótsza niż 15 centymetrów miała znikomy wpływ. Nawet roślinność, która przeszkadzała, była często łagodzona przez biegnące przez nią ścieżki. Szczegółowe informacje o tym, w jakim stopniu każdy z tych czynników wpływa na prędkość, mogą pomóc zoptymalizować drogi ewakuacyjne - teraz badacze pożaru mogą zastosować względne prędkości w innym terenie do dowolnego obszaru odwzorowanego na LIDAR, a oprogramowanie wyznaczy ścieżkę zawierającą najmniej możliwą kombinację nachylenia, nierówności i roślinności.
Wolontariusze szli ścieżkami o różnych zboczach, chropowatości powierzchni ziemi i gęstości wegetacji. (Michael Campbell) Kiedy masz już mapę tych czynników LIDAR - nie jest to łatwe zadanie, wskazuje Campbell, ponieważ nie wszystkie mapy w USA zostały jeszcze zmapowane, a ocena każdego z nich wymaga dużo przetwarzania - możesz przekształcić te informacje w szybkie narzędzie do wyszukiwania trasy w czasie rzeczywistym, w którym strażacy podają swoją lokalizację i miejsce docelowe, a algorytm szybko odwzorowuje wszystkie możliwe trasy i wybiera najszybszą, uwzględniając teren.
„Strażak naprawdę nie jest w tym samym miejscu przez długi czas”, mówi Campbell. „Pomysł polegałby na sporządzeniu mapy warunków wegetacyjnych na szeroką skalę, która musiałaby być aktualizowana stosunkowo często. Ale faktyczne znalezienie trasy można było wykonać niemal natychmiast ”.
Jest jeszcze wiele pracy do zrobienia, zanim strażacy rzeczywiście znajdą to narzędzie w swoim zestawie. Badanie Campbella i Butlera wykazało, że mapy LIDAR można zmierzyć, aby pokazać najszybszą możliwą trasę, na podstawie trzech mierzonych zmiennych. Ale istnieją również inne zmienne dotyczące podróży na dzikie tereny i chociaż współpraca z usługą leśną sprawia, że Campbell jest optymistycznie nastawiony do wdrożenia, rzeczywiste narzędzie nadal musi być spakowane w formie, z której mogą korzystać strażacy, na przykład aplikacji mobilnej.
Jednak wciąż istnieją czynniki, których technika nie może uwzględnić, zauważa Alexander, który nie pracował nad projektem. „Badanie Campbella [miało] wiele świetnych spostrzeżeń oraz świetne wykorzystanie LIDAR i technologii, ale nie jest to, co uważam za kompletne badanie”, mówi. „Wiedząc, jaki byłby twój wskaźnik podróży, to jedno, ale nadal musisz przewidzieć, co zrobi pożar.”
Campbell znalazł najbardziej wydajne trasy w górach Wasatch w stanie Utah, łącząc efekty nachylenia, gęstości roślinności i chropowatości powierzchni ziemi w algorytmie. (Campbell i in. 2017) Technika LIDAR Campbella odnosi się do względnej prędkości - która trasa jest najbardziej wydajna - ale nie absolutna, więc nie można powiedzieć, jak szybko strażacy będą się poruszać. Ochotnicy, którzy chodzili po transekcie, nie byli strażakami i nie nosili paczek (w nagłych wypadkach strażacy uczą się upuszczać paczki). Czasami ulepszenia trasy, takie jak szlak, droga lub spalony obszar, mogą zapewnić szybką ucieczkę, ale mapy LIDAR nie są wystarczająco aktualne, aby to zobaczyć. Jest to również mniej przydatne w przypadku pożarów, które mają miejsce w bardziej zaludnionych obszarach, takich jak trwające pożary Północnej Kalifornii, w których nacisk położono raczej na ewakuację niż na powstrzymywanie pożaru, i które mogą mieć wystarczającą liczbę dróg, aby uniknąć konieczności ucieczki przez pustynię. Badanie nie obejmowało zachowania pożaru ani prędkości wiatru, które mogłyby zmienić ogień.
„[Ogień w Yarnell] był swego rodzaju doskonałym przykładem względnych warunków krajobrazowych, które mogą wpływać na efektywność podróży, ale wiele z tego, co wydarzyło się w Yarnell, miało związek ze zmianami wiatru, zmianami w zachowaniu ognia, nieoczekiwanymi warunkami. Tego rodzaju rzeczy nie uwzględniamy w naszym modelu - mówi Campbell. „Nie chcemy powiedzieć, że gdyby Granite Mountain Hotshots [grupa z Straży Pożarnej Prescott, która walczyła z ogniem Yarnell], dysponowałaby naszą technologią, pewne rzeczy by się zmieniły. Chcemy być bardzo ostrożni, aby nie robić czegoś takiego. ”
To może nie być kompletne, ale to zastosowanie LIDAR może być potężnym narzędziem i jest tylko jednym ze sposobów, w jaki badacze straży pożarnej wnoszą nowoczesną technologię do strażaków z dzikiej przyrody. Laboratorium przeciwpożarowe US Forest Service, w którym pracuje Butler, prowadzi ciągłe projekty, takie jak narzędzie do modelowania wiatru powierzchniowego o nazwie WindNinja, które może wyrażać wektory wiatru w telefonie komórkowym z dokładnością do 200 lub 300 stóp. Inni szukają urządzeń śledzących, które pomogą zlokalizować poszczególnych strażaków, drony z kamerami na podczerwień do zlokalizowania ofiar i inne dane satelitarne.
„Zawsze naszym celem jest zero ofiar śmiertelnych”, mówi Butler. „To jedyny cel, jaki możemy mieć. Ale jedynym realistycznym sposobem na dotarcie tam jest dotarcie do punktu, w którym każda załoga wie, gdzie się znajduje, w tym terenie, w stosunku do pożaru, i ma informacje o pogodzie w czasie rzeczywistym i wie, gdzie są inne załogi są w okolicy. Cała ta technologia istnieje i naprawdę chodzi tylko o to, aby dowiedzieć się, w jaki sposób można ją wdrożyć w aplikacji do zarządzania pożarami w dziczy. ”
