Todo ano, dezenas de milhares de bombeiros selvagens arriscam suas vidas para salvar madeira, florestas e propriedade da destruição. Antes de lutar contra as chamas, eles identificam áreas para onde podem se retirar, e designar as melhores rotas de fuga para ir da linha de fogo até essas zonas de segurança. Atualmente, os bombeiros tomam essas decisões no local, usando conhecimento especializado sobre o comportamento do fogo e avaliando sua capacidade de atravessar uma paisagem.

Agora, um estudo liderado pela Universidade de Utah desenvolveu uma ferramenta de mapeamento que poderia um dia ajudar as equipes de bombeiros a tomar decisões de segurança cruciais com uma visão de olho de águia.

O novo estudo é a primeira tentativa de mapear as rotas de fuga para os bombeiros florestais de uma perspectiva aérea. Os pesquisadores usaram a tecnologia Light Detection and Ranging (LiDAR) para analisar a inclinação do terreno, rugosidade da superfície do solo e densidade da vegetação de uma região propensa a incêndios no centro de Utah, e avaliou como cada condição da paisagem impedia a capacidade de uma pessoa de viajar.

"Os bombeiros têm um ótimo senso para as interações entre o fogo e as condições da paisagem. Esperamos oferecer a eles uma ferramenta extra usando informações coletadas em larga escala, "diz o autor principal Michael Campbell, candidato a doutorado no Departamento de Geografia dos EUA.

Professor e coautor do Departamento de Geografia, Philip Dennison, adiciona, "Encontrar a maneira mais rápida de chegar a uma zona de segurança pode ser muito mais difícil devido a fatores como terreno íngreme, escova densa, e pouca visibilidade devido à fumaça. Essa nova tecnologia é uma das maneiras pelas quais podemos fornecer uma margem extra de segurança para os bombeiros. "

As descobertas foram publicadas online em 26 de setembro, 2017, no International Journal of Wildland Fire .

Mapeando rotas de fuga

Os bombeiros identificam rotas de fuga avaliando a paisagem no terreno. As três condições que determinam a eficiência com que um bombeiro pode se mover através de uma área são a inclinação do terreno, ou declive, densidade da vegetação, especialmente de plantas no sub-bosque e rugosidade da superfície do solo, como um campo de pedregulhos ou uma estrada de terra bem mantida.

O estudo usou uma combinação de LiDAR, Sistemas de Informação Geográfica, e voluntários humanos para examinar como as condições da paisagem afetam a capacidade de uma pessoa de viajar dentro da área de gerenciamento de Levan Wildland, no sopé das montanhas Wasatch de Utah.

Os voluntários se cronometraram caminhando ao longo de 22 caminhos que os pesquisadores projetaram para capturar uma variedade de encostas, rugosidade da superfície do solo e densidade da vegetação. Os pesquisadores compararam esses tempos de viagem com estimativas derivadas do LiDAR das três condições da paisagem ao longo dos transectos, e extraiu seus efeitos sobre as taxas de viagens.

A análise revelou que as taxas de viagens mais rápidas em relação à inclinação são ligeiramente em declive, e subidas ou descidas mais íngremes reduzem a velocidade de deslocamento, em média. Conforme aumenta a densidade da vegetação, a taxa de deslocamento diminui e à medida que a rugosidade da superfície do solo aumenta, as taxas de viagens também diminuem.

"Muito disso é intuitivo; se você estiver caminhando por uma vegetação densa, você vai se mover mais devagar do que em um gramado. Mas descobrimos que ninguém havia quantificado o quanto a densidade da vegetação ou rugosidade da superfície pode atrasar você, "diz Campbell.

Depois de avaliar a impedância de deslocamento, Campbell fez milhares de simulações avaliando possíveis rotas de fuga dentro da área de estudo. Ele escolheu pontos de partida aleatórios que representam a localização da tripulação, e pontos finais aleatórios que representam uma zona de segurança. Ao conectar o efeito de inclinação, rugosidade da superfície do solo e densidade da vegetação nas taxas de viagem em um algoritmo de localização de rotas, ele identificou com sucesso as rotas mais eficientes.

Quantificando paisagens do céu

Atualmente, os bombeiros baseiam todas as suas decisões em informações no nível do solo usando protocolos de segurança contra incêndio, como o Incidence Response Pocket Guide. As diretrizes recomendam evitar encostas íngremes, vegetação densa, e superfícies ásperas do solo ao designar uma rota de fuga.

"Está embutido no protocolo de segurança, mas não há números por trás disso. O que é íngreme? É uma subida íngreme? Downhill? O que é vegetação densa? "Pergunta Campbell." Usando informações do LIDAR, fomos capazes de transformá-lo desses julgamentos subjetivos em algo mais robusto e quantitativo. "

O LiDAR é o único que tem a capacidade de mapear a vegetação do sub-bosque e a rugosidade da superfície do solo em níveis muito altos de precisão. A tecnologia é sensível o suficiente para detectar saliências individuais, rochas e pedregulhos na superfície do solo com resolução de 10 cm por pixel.

O resultado de um esforço de coleta de dados LiDAR é uma 'nuvem de pontos' 3-D contendo milhões de pontos que registram a longitude, latitude e elevação das feições estruturais que compõem uma dada paisagem. Quando combinado com as condições de paisagem derivadas de LiDAR, os bombeiros podem aplicar algoritmos de localização de rota existentes aos dados para identificar o caminho de menor resistência.

Levando a tecnologia para um incêndio florestal

Os dados LiDAR atualmente não são adequados para o mapeamento em tempo real das rotas de evacuação, porque eles podem levar muito tempo para serem processados ​​e a cobertura é limitada em algumas regiões. Contudo, gestores de terras em áreas com alto risco de incêndio podem preparar os dados antes do incêndio. Com as informações do LiDAR em mãos, os bombeiros podem executar o software de localização de rotas para identificar as rotas de fuga em tempo real.

"O objetivo é transformar isso em uma ferramenta que possa ser implementada de forma realista, "diz Campbell." Porque nosso trabalho é patrocinado pelo Serviço Florestal dos EUA, esperamos colocar nossas ferramentas nas mãos das pessoas no terreno, e transformá-lo em algo usado em um cenário de combate a incêndio. "

Bret W. Butler, da Estação de Pesquisa das Montanhas Rochosas do Serviço Florestal do USDA em Missoula, Montana também contribuiu para este trabalho.

O lançamento foi baseado em Campbell, M.J .; Dennison, EDUCAÇAO FISICA.; Mordomo, B.W. (2017) Uma análise baseada em LiDAR dos efeitos da inclinação, densidade da vegetação, e rugosidade da superfície do solo nas taxas de viagem para mapeamento de rotas de fuga de bombeiros selvagens. International Journal of Wildland Fire . DOI:10.1071 / WF17031.