Ny undersøgelse den første til at kortlægge flugtveje for brandmænd fra vildmarken fra luften

Hvert år, titusinder af brandmænd i vildmark risikerer deres liv for at redde tømmer, skove og ejendom fra ødelæggelse. Inden man bekæmper flammerne, de identificerer områder, hvor de kan trække sig tilbage, og udpege de bedste flugtveje at komme fra brandlinjen til disse sikkerhedszoner. I øjeblikket, brandmænd træffer disse beslutninger på stedet, ved hjælp af ekspertviden om brandadfærd og vurdering af deres evne til at krydse et landskab.

Nu, en undersøgelse, der er ledet af University of Utah, har udviklet et kortlægningsværktøj, der en dag kan hjælpe brandfolk med at træffe afgørende sikkerhedsbeslutninger med en ørns blik.

Den nye undersøgelse er det første forsøg på at kortlægge flugtveje for brandmænd fra vildmarken fra et luftperspektiv. Forskerne brugte Light Detection and Ranging (LiDAR) teknologi til at analysere terrænhældningen, ru overflade på jorden og vegetationstætheden i en brandudsat region i det centrale Utah, og vurderede, hvordan hver landskabstilstand forhindrede en persons evne til at rejse.

"Brandmænd har stor sans for interaktioner mellem brand og landskabsforhold. Vi håber at kunne tilbyde dem et ekstra værktøj ved hjælp af oplysninger indsamlet i bred skala, "siger hovedforfatter Michael Campbell, doktorand i U's Institut for Geografi.

Institut for Geografi, professor og medforfatter, Philip Dennison, tilføjer, "At finde den hurtigste måde at komme til en sikkerhedszone kan blive meget vanskeligere af faktorer som stejlt terræn, tæt børste, og dårligt udsyn på grund af røg. Denne nye teknologi er en af ​​måderne, hvorpå vi kan give brandmænd en ekstra sikkerhedsmargin. "

Resultaterne blev offentliggjort online den 26. september, 2017, i International Journal of Wildland Fire .

Kortlægning af flugtveje

Brandmænd identificerer flugtveje ved at vurdere landskabet på jorden. De tre betingelser, der bestemmer, hvor effektivt en brandmand kan bevæge sig gennem et område, er terrænens stejlhed, eller skråning, vegetationstæthed, især af planter i undergrunden og ru overflade ruhed, såsom en kampesten eller en velholdt grusvej.

Undersøgelsen brugte en kombination af LiDAR, geografiske informationssystemer, og frivillige mennesker til at undersøge, hvordan landskabsforhold påvirker en persons evne til at rejse inden for Levan Wildland Management Area ved foden af ​​Utahs Wasatch Mountains.

De frivillige timede sig til at gå ad 22 stier, som forskerne designet til at fange en række skråninger, ru overflade og vegetationstætheder. Forskerne sammenlignede disse rejsetider med LiDAR-afledte skøn over de tre landskabsforhold langs transekterne, og ekstraherede deres virkninger på rejserenter.

Analysen afslørede, at de hurtigste rejsehastigheder med hensyn til hældning er lidt ned ad bakke, og at gå stejlere op ad bakke eller ned ad bakke reducerer kørehastigheden i gennemsnit. Når vegetationstætheden stiger, kørehastighed falder, og efterhånden som ru overflade øges, rejserater falder også.

"Meget af det er intuitivt; hvis du går gennem tæt vegetation, du kommer til at bevæge dig langsommere end du ville gennem en græsbane. Men vi fandt ud af, at ingen havde kvantificeret, hvor meget vegetationstæthed eller overfladeruhed kan bremse dig, "siger Campbell.

Efter vurdering af rejseimpedans, Campbell kørte tusinder af simuleringer, der evaluerede potentielle flugtveje inden for undersøgelsesområdet. Han valgte tilfældige udgangspunkt, der repræsenterer en besætningssted, og tilfældige slutpunkter, der repræsenterer en sikkerhedszone. Ved at tilslutte effekten af ​​hældning, ru overflade og vegetationstæthed på rejsehastigheder ind i en rutefindingsalgoritme, han identificerede med succes de mest effektive ruter.

Kvantificere landskaber fra himlen

I øjeblikket, brandmænd baserer alle deres beslutninger på oplysninger på jordniveau ved hjælp af brandsikkerhedsprotokoller, f.eks. Incidence Response Pocket Guide. Retningslinjerne anbefaler, at man undgår stejle skråninger, tæt vegetation, og ru overflader ved udpegning af en flugtvej.

"Det er indbygget i sikkerhedsprotokollen, men der er ingen tal bag. Hvad er stejlt? Er det stejlt op ad bakke? Ned ad bakke? Hvad er tæt vegetation? "Spørger Campbell." Ved hjælp af LIDAR -oplysninger, vi var i stand til at vende det fra disse subjektive dømmekald til noget mere robust og kvantitativt. "

LiDAR er unik ved, at den har mulighed for at kortlægge både undergrundsvegetation og ru overflade på meget høje præcisionsniveauer. Teknologien er følsom nok til at udvælge individuelle stød, sten og kampesten på jorden med en opløsning på 10 cm pr. pixel.

Resultatet af en LiDAR-dataindsamlingsindsats er en 3-D 'point-cloud', der indeholder millioner af punkter, der registrerer længdegraden, breddegrad og højde af de strukturelle træk, der udgør et givet landskab. Når det kombineres med de LiDAR-afledte landskabsbetingelser, brandmænd kan anvende eksisterende rutefindingsalgoritmer til dataene for at identificere stien til mindst modstand.

At bringe teknologien ind i en løbeild

LiDAR-data er i øjeblikket ikke velegnede til kortlægning af evakueringsruter i realtid, fordi de kan tage lang tid at behandle, og dækningen er begrænset i nogle regioner. Imidlertid, landforvaltere i områder med stor brandfare risiko kunne forberede dataene forud for branden. Med LiDAR -informationen i hånden, brandmænd kunne køre rutefindingssoftwaren til at identificere flugtveje i realtid.

"Målet er at gøre dette til et værktøj, der kan implementeres i realistisk forstand, "siger Campbell." Fordi vores arbejde er sponsoreret af U.S. Forest Service, vi håber at få vores værktøjer i hænderne på mennesker på jorden, og forvandle det til noget, der bruges i et brandslukningsscenario. "

Bret W. Butler fra USDA Forest Service Rocky Mountain Research Station i Missoula, Montana bidrog også til dette arbejde.

Udgivelsen var baseret på Campbell, M.J .; Dennison, P.E .; Butler, B.W. (2017) En LiDAR-baseret analyse af virkningerne af hældning, vegetationstæthed, og ru overflade på jorden ved rejsehastigheder for kortlægning af flugtvejsbrandmænd fra vildmarken. International Journal of Wildland Fire . DOI:10.1071/WF17031.