В результате исследования, проведенного университетом штата Юта, был разработан инструмент для картографии, который однажды поможет пожарным командам принимать важные решения по безопасности с высоты птичьего полета.Новое исследование — первая попытка составить карту путей эвакуации пожарных из дикой местности с высоты птичьего полета. Исследователи использовали технологию обнаружения и определения дальности света (LiDAR) для анализа уклона местности, неровностей поверхности земли и плотности растительности в пожароопасном районе в центральной части штата Юта и оценили, как каждое состояние ландшафта препятствует способности человека путешествовать.«Пожарные прекрасно понимают взаимосвязь между пожаром и условиями ландшафта.
Мы надеемся предложить им дополнительный инструмент, использующий информацию, собранную в широком масштабе», — говорит ведущий автор Майкл Кэмпбелл, кандидат наук на географическом факультете Университета штата Вашингтон.Профессор кафедры географии и соавтор Филип Деннисон добавляет: «Найти самый быстрый способ добраться до зоны безопасности может быть намного сложнее из-за таких факторов, как крутой рельеф, густой кустарник и плохая видимость из-за дыма. Это новое технологии — один из способов обеспечить дополнительный запас прочности для пожарных ».Результаты опубликованы 26 сентября 2017 года в Интернете в Международном журнале Wildland Fire.
Нанесение на карту путей эвакуацииПожарные определяют пути эвакуации, оценивая ландшафт на земле.
Три условия, которые определяют, насколько эффективно пожарный может перемещаться по местности, — это крутизна местности или уклон, плотность растительности, особенно растений в подлеске, и неровность поверхности земли, например, поле валунов или ухоженная грунтовая дорога.В исследовании использовалась комбинация LiDAR, географических информационных систем и добровольцев, чтобы изучить, как ландшафтные условия влияют на способность человека путешествовать в пределах заповедной зоны Леван в предгорьях гор Уосатч в штате Юта.Добровольцы рассчитали время, пройдя по 22 дорожкам, которые исследователи разработали, чтобы запечатлеть различные склоны, неровности поверхности земли и плотность растительности. Исследователи сравнили это время в пути с полученными с помощью LiDAR оценками трех ландшафтных условий вдоль разрезов и извлекли их влияние на скорость передвижения.
Анализ показал, что самые быстрые скорости движения по склону — это небольшой спуск, а более крутой подъем или спуск в среднем снижает скорость движения. По мере увеличения плотности растительности скорость передвижения уменьшается, а по мере увеличения неровности поверхности земли скорость передвижения также снижается.
«Во многом это интуитивно понятно; если вы идете через густую растительность, вы будете двигаться медленнее, чем через поле с травой. Но мы обнаружили, что никто не подсчитал, насколько плотность растительности или поверхность шероховатость может замедлить вас », — говорит Кэмпбелл.
После оценки сопротивления путешествия Кэмпбелл провел тысячи симуляций, оценивая возможные пути эвакуации в пределах исследуемой области. Он выбрал случайные начальные точки, представляющие местонахождение экипажа, и случайные конечные точки, представляющие зону безопасности.
Включив в алгоритм поиска маршрута влияние уклона, неровности поверхности земли и плотности растительности на скорость передвижения, он успешно определил наиболее эффективные маршруты.Количественная оценка пейзажей с небаВ настоящее время пожарные основывают все свои решения на информации с уровня земли, используя протоколы пожарной безопасности, такие как Карманное руководство по реагированию на инциденты. В руководстве рекомендуется избегать крутых склонов, густой растительности и неровных поверхностей при определении пути эвакуации.
«Это встроено в протокол безопасности, но за ним нет цифр. Что такое крутой?
Он крутой в гору? Под гору? Что такое густая растительность?» — спрашивает Кэмпбелл. «Используя информацию LIDAR, мы смогли превратить ее из этих субъективных суждений в нечто более надежное и количественное».
LiDAR уникален тем, что он может отображать как подлесную растительность, так и неровность поверхности земли с очень высокой точностью. Технология достаточно чувствительна, чтобы выделять отдельные неровности, камни и валуны на поверхности земли с разрешением 10 см на пиксель.
Результатом усилий по сбору данных LiDAR является трехмерное «облако точек», содержащее миллионы точек, которые фиксируют долготу, широту и высоту структурных элементов, составляющих данный ландшафт. В сочетании с ландшафтными условиями, полученными с помощью LiDAR, пожарные могут применять существующие алгоритмы поиска маршрута к данным, чтобы определить путь наименьшего сопротивления.
Превращение технологии в лесной пожарДанные LiDAR в настоящее время не подходят для составления карт маршрутов эвакуации в реальном времени, поскольку их обработка может занять много времени, а в некоторых регионах покрытие ограничено. Однако землеустроители в районах с высоким риском лесных пожаров могут подготовить данные до пожара. Имея в руках информацию LiDAR, пожарные могли запускать программное обеспечение для поиска маршрутов, чтобы определять пути эвакуации в режиме реального времени.
«Цель состоит в том, чтобы превратить это в инструмент, который можно было бы реализовать в реалистичном смысле», — говорит Кэмпбелл. «Поскольку наша работа спонсируется Лесной службой США, мы надеемся передать наши инструменты в руки людей на местах и ??превратить их во что-то, что используется в сценарии тушения пожаров».