Борьба с дикими землями продолжает оставаться опасным и зачастую смертельным занятием. А поскольку экстремальные климатические условия заставляют американский Запад высыхать и загораться чаще, что приводит к более катастрофическим последствиям, пожарные и исследователи ищут новые технологии, которые помогут им оставаться в безопасности.
Важной частью подготовки пожарных команд является планирование их зон безопасности и путей эвакуации. Но, как известно любому, кто путешествует пешком по бездорожью, сложно найти самый быстрый путь через изменяющуюся местность. Так, исследователи из Лесной службы США и Университета Юты использовали карты, построенные из спутникового LIDAR (Light Detection and Ranging, который работает как радар, за исключением лазеров), чтобы создать инструмент для оценки возможных путей эвакуации и выбора наиболее эффективного.,
«Мне нравится думать об этом, как о Google Maps для пожарных», - говорит Микки Кэмпбелл, ведущий автор исследования. «Карты Google содержат информацию о дорогах, информацию о дорожном движении, а также стоп-сигналы, ограничения скорости и тому подобное. У нас есть склон, плотность растительности и шероховатость поверхности земли ».
Как правило, каждое утро перед тем, как пожарная команда выходит на тушение пожара, их информируют как о назначении дня - возможно, о создании перерыва, так и о «карте инцидентов» с маршрутами эвакуации, которые ведут к уже почерневшим областям, где не осталось топлива для огня, известного как зоны безопасности. Если происходит что-то неожиданное, например, если огонь меняется, экипажи должны иметь заранее определенный план побега. Но большая часть процесса принятия решений сводится к тому моменту, когда команды возглавляются опытными руководителями, говорит Марти Александр, отставной сотрудник по исследованию поведения при пожаре, который до сих пор работает в Канадской лесной службе.
«Ты не просто прогуливаешься, - говорит Александр. «Это все еще сводится к основному мастерству в лесу и наличию хороших руководителей экипажа».
Но это может потерпеть неудачу, и результаты могут быть трагическими. Во время пожара Ярнелл Хилл в Аризоне в 2013 году 19 пожарных погибли, когда огонь перекрыл их пути эвакуации. Sony Pictures ' Only the Brave, которая выйдет 20 октября, даст киноманам драматическое описание трагедии. В 1994 году 14 человек погибли в Колорадском пожаре на Южном каньоне, когда они пытались подняться по крутому склону и были охвачены огнем. Александр и Брет Батлер, инженер-механик по исследованию лесной службы США, которые участвовали в исследовании Кэмпбелла, оба ссылаются на Пожар в Южном Каньоне как на влияние на их работу. Это было время, говорит Батлер, когда исследователи пожара поняли, что им необходимо количественно оценить пожарную безопасность. Он начал анализировать теплопередачу, чтобы увидеть, насколько большими должны быть зоны безопасности.
Это одна из тысяч симуляций, оценивающих потенциальные пути эвакуации в пределах района исследования. (Кэмпбелл и др. 2017) Проект Кэмпбелла разработан, чтобы дать пожарным новый инструмент против пожаров в диких землях, чтобы помочь предотвратить трагедии такого рода. Время, необходимое для прохождения через пустыню, может сильно различаться, и пожарные гиды предлагают избегать крутых склонов, тяжелой растительности, рыхлой или неровной поверхности. Эффект наклона был измерен в некоторой степени Батлером и другими. Растительность изучена меньше, а текстуры грунта в принципе совсем нет. Использование LIDAR позволяет взглянуть на них количественно, ранее невозможно. Лазеры отскакивают от ландшафта в деталях до нескольких сантиметров, различая гладкую, каменистую поверхность и толщину растительности. Даже наклон можно определить таким образом, сравнивая высоту между точками.
Кэмпбелл использовал карты LIDAR с opentopography.org для расчета уклона, шероховатости и растительности в горах Юта в Уосатч. Затем он отправил 31 добровольца в 1276 поездок по времени и сравнил их показатели поездок на основе этих трех переменных. Некоторые из результатов были интуитивно понятными, хотя это все еще помогает количественно оценить его. Например, уклон имел самый большой эффект. Растительность выше 2 метров - выше высоты головы - препятствует перемещению меньше, а растительность короче 15 сантиметров имела незначительный эффект. Даже растительность, которая мешала, часто смягчалась путями, проходящими через нее. Подробная информация о том, насколько каждый из этих факторов влияет на скорость, может помочь оптимизировать пути эвакуации - теперь исследователи огня могут применить относительные скорости на разных участках к любой области, отображаемой с помощью LIDAR, и программное обеспечение наметит путь с наименьшей возможной комбинацией склона, шероховатости и растительности.
Добровольцы шли по дорожкам с различными склонами, шероховатостью поверхности земли и плотностью растительности. (Майкл Кэмпбелл) Как только вы получите карту этих факторов LIDAR - непростая задача, отмечает Кэмпбелл, потому что не все США еще не нанесены на карту, и для оценки каждого фактора требуется большая обработка - вы можете превратить эту информацию в быстрый инструмент для поиска маршрутов в режиме реального времени, где пожарные указывают свое местоположение и пункт назначения, а алгоритм быстро отображает все возможные маршруты и выбирает самый быстрый, учитывая местность.
«Пожарный вообще долго не находится в одном и том же месте», - говорит Кэмпбелл. «Идея состояла бы в том, чтобы составить карту растительных условий в широком масштабе, и это должно было бы обновляться относительно часто. Но фактический поиск маршрута может быть сделан почти мгновенно ».
Предстоит еще много работы, прежде чем пожарные действительно получат этот инструмент в своем комплекте. Исследование Кэмпбелла и Батлера показало, что карты LIDAR могут быть измерены, чтобы показать максимально быстрый маршрут, основываясь на трех переменных, которые они измерили. Но есть и другие переменные, связанные с путешествиями по диким землям, и, хотя сотрудничество с лесной службой делает Campbell оптимистичным в отношении реализации, фактический инструмент все еще должен быть упакован в форму, которую могут использовать пожарные, например мобильное приложение.
Тем не менее, есть еще факторы, которые техника не может объяснить, указывает Александр, который не работал над проектом. «В исследовании Кэмпбелла было много замечательных идей и отличного использования LIDAR и технологий, но я не считаю это полным исследованием», - говорит он. «Знать, какой будет скорость вашего путешествия, это одно, но вы все равно должны иметь прогноз того, что будет делать пожар».
Кэмпбелл нашел наиболее эффективные маршруты в горах Уосатч штата Юта, включив в алгоритм эффекты уклона, плотности растительности и шероховатости поверхности земли. (Кэмпбелл и др. 2017) Техника Лидар Кэмпбелла касается относительной скорости - какой маршрут наиболее эффективен - но не абсолютного, поэтому вы не можете сказать, насколько быстро пожарные будут двигаться. Добровольцы, которые ходили по трансектам, не были пожарными и не несли пачек (в чрезвычайной ситуации пожарных учат бросать их пачки). Иногда улучшения маршрута, такие как тропа, дорога или сгоревшая область, могут предложить быстрое спасение, но карты LIDAR недостаточно современны, чтобы это увидеть. Это также менее применимо к пожарам, которые имеют место в более населенных районах, таких как продолжающиеся лесные пожары в Северной Калифорнии, где акцент был сделан на эвакуацию, а не на сдерживание пожара, и у которых может быть достаточно дорог, чтобы устранить потребность в путях эвакуации в дикой природе. И исследование не включало поведение огня или скорости ветра, которые могли изменить огонь.
«[Пожар в Ярнелле был] своего рода прекрасным примером относительных ландшафтных условий, которые могут повлиять на эффективность путешествий, но многое из того, что произошло в Ярнелле, было связано с изменениями ветра, изменениями в поведении при пожаре, неожиданными условиями. Это то, что мы не учитываем в нашей модели », - говорит Кэмпбелл. «Мы не хотим сказать, что, если бы у« Гранит-Маунтин-Хотшотс »(группы из отдела пожарной охраны Прескотта, которая боролась с огнем Ярнелла) была наша технология, некоторые вещи изменились бы. Мы хотим быть очень осторожными, чтобы не делать ничего подобного ».
Это может быть не полным, но это использование LIDAR может быть мощным инструментом, и это всего лишь один из способов, с помощью которых исследователи пожарных систем внедряют современные технологии для пожарных в диких землях. Пожарная лаборатория Лесной службы США, в которой работает Батлер, осуществляет постоянные проекты, такие как инструмент моделирования приземного ветра под названием WindNinja, который может выражать векторы ветра на сотовом телефоне с точностью до 200 или 300 футов. Другие ищут устройства слежения, чтобы помочь найти отдельных пожарных, беспилотники с инфракрасными камерами для обнаружения жертв и другие данные спутникового зондирования.
«Мы всегда стремимся к нулевой смертности», - говорит Батлер. «Это единственная цель, которую мы можем иметь. Но единственный способ достичь этого реалистично, это добраться до точки, где каждая команда знает, где они находятся, в этой местности, относительно огня, и у них есть информация о погоде в реальном времени, и они знают, где другие команды находятся в области. Эта технология существует, и на самом деле она просто пытается выяснить, как ее можно внедрить в приложение по управлению пожарами ».
