Μοντελοποίηση προσομοίωσης πυρκαγιάς με χρήση τηλεπισκόπησης & GIS
Από RemoteSensing Wiki
Τίτλος:
Forest Fire Simulation Modeling using Remote Sensing & GIS
Συγγραφείς:
Shruti Kanga, Suraj Kumar Singh
Πηγή:
Kanga, S, Singh, S K, ‘’Forest Fire Simulation Modeling using Remote Sensing & GIS ‘’, International Journal of Advanced Research in Computer Science, Volume 8, No. 5, 2017 https://www.researchgate.net/publication/325848449_Forest_Fire_Simulation_Modeling_using_Remote_Sensing_GIS
Οι πυρκαγιές στην άγρια γη είναι εκείνες οι πυρκαγιές που καίνε τη κάλυψη βλάστησης. Προκαλούν διαταραχές στα χερσαία οικοσυστήματα και σε λιγότερο από 200 χρόνια θα υπάρχει απώλεια σχεδόν έξι εκατομμύρια τετραγωνικά χιλιόμετρα δασών παγκοσμίως. Η παγκόσμια εκτίμηση του συνολικού αριθμού των πυρκαγιών γίνεται περίπλοκη και δύσκολη λόγω ανεπαρκών και μη διαθέσιμων αξιόπιστων δεδομένων για πολλές περιοχές. Για την εκτίμηση του κινδύνου πυρκαγιάς και των επιπτώσεών της έχουν αναπτυχθεί πολυάριθμα μοντέλα όπως το μοντέλο ζημιάς πυρκαγιάς κ.α. Ενώ τα πρώτα μοντέλα ήταν μη χωρικά, οι πρόσφατες εξελίξεις στο GIS επέτρεψαν την ανάπτυξη μοντέλων χωρικού κινδύνου πυρκαγιάς. Μέθοδοι χαρτογράφησης που χρησιμοποιούν συστήματα τηλεπισκόπησης και γεωγραφικών πληροφοριών (GIS) που περιέχουν τοπογραφία, βλάστηση, χρήση γης, πληθυσμό και πληροφορίες οικισμού έχουν χρησιμοποιηθεί για τη μελέτη της ζώνης κινδύνου πυρκαγιάς των δασών. Σε αυτή τη μελέτη χρησιμοποιήθηκε μέθοδος προσομοίωσης για τον εντοπισμό της εξάπλωσης της πυρκαγιάς και τη γνώση σχετικά με την πληγείσα περιοχή.
ΠΕΡΙΟΧΗ ΜΕΛΕΤΗΣ
Η δασική περιοχή Taradevi της δασικής διαίρεσης Shimla (Himachal Pradesh)στην Ινδία είναι η περιοχή μελέτης που επιλέχθηκε για την τρέχουσα μελέτη (Εικόνα-1). Η δασική περιοχή έχει τρία δασικά τετράγωνα που ονομάζονται τετράγωνο taradevi, τετράγωνο Jubarhatti και τετράγωνο Tutu. Οι κυριότεροι τύποι δασών στην περιοχή είναι το chil (Pinus roxburghii), το μπλε πεύκο (Pinus wallichiana), το Ban Oak (Quercus leucotrichophora) και το Deodar (Cerdus deodara) με ποικιλία πλατύφυλλων δέντρων μαζί με θάμνους και χόρτα. Η περιοχή έχει λοφώδες έδαφος με υψόμετρο που κυμαίνεται μεταξύ 900-2200 m και σχετική υγρασία περίπου 80%. Η θερμοκρασία κυμαίνεται από 150C-220C. Η μέση συνολική ετήσια βροχόπτωση είναι 1520 mm. Στην Ινδία, οι δασικές πυρκαγιές οφείλονται κυρίως σε ανθρώπινους παράγοντες, όπως γεωργικές πρακτικές περικοπής και καύσης, ελεγχόμενη καύση, αποψίλωση δασών, τουριστικές δραστηριότητες (πυρκαγιά στρατόπεδων) και άναμα πυρκαγιάς.
ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ
Δορυφορικά και βοηθητικά δεδομένα : Οι δορυφορικές εικόνες ερμηνεύτηκαν οπτικά με επικύρωση αλήθειας εδάφους για την παραγωγή χαρτών τύπου και πυκνότητας και χάρτες χρήσης γης. Όλες οι θεματικές εργασίες προετοιμασίας δεδομένων πραγματοποιήθηκαν χρησιμοποιώντας λογισμικό Arc GIS. Τοπογραφικοί χάρτες (κλίση, υψόμετρο και όψη) δημιουργήθηκαν από δεδομένα SRTM χρησιμοποιώντας λογισμικό Arc GIS για χρήση ως είσοδος στο λογισμικό FARSITE για προσομοίωση. Η πλήρης μεθοδολογία κατηγοριοποιήθηκε σε δύο μέρη που είναι: 1.Προετοιμασία θεματικών χαρτών στο Arc GIS. Όλοι οι θεματικοί χάρτες, τοπογραφικοί και κλιματικά δεδομένα χρησιμοποιήθηκαν για τη δημιουργία παραμέτρων εισόδου στο FARSITE ως αρχείο LCP. Δασική κάλυψη, χάρτες πυκνότητας τύπου, τοπογραφικοί χάρτες ετοιμάζονται σε περιβάλλον GIS. 2.FARSITE Προσομοίωση βάσει θεμάτων GIS και κλιματικών δεδομένων. Το FARSITE (Fire Area Simulator) αναπτύχθηκε για να περιγράψει τις χρονικές και χωρικές διαφορές της συμπεριφοράς και της εξάπλωσης της φωτιάς..Το FARSITE είναι ένα δισδιάστατο ντετερμινιστικό μοντέλο προσομοίωσης πυρκαγιάς για τη χωρική και χρονική προσομοίωση της εξάπλωσης και της συμπεριφοράς των πυρκαγιών υπό συνθήκες ετερογενούς εδάφους , (δηλαδή υψόμετρο, κλίση), καύσιμης ύλης και καιρού που χρησιμοποιεί χωρικές πληροφορίες για τοπογραφία και καύσιμη ύλη μαζί με μετεωρολογικά δεδομένα. Αφού δόθηκαν όλες οι είσοδοι που απαιτήθηκαν, έχουν ληφθεί τρία σημεία ανάφλεξης από κάθε δασικό ρυθμό της δασικής περιοχής taradevi. Υπολογίστηκε για τέσσερις μήνες που υποτίθεται ότι έχουν μέγιστο αριθμό περιστατικών πυρκαγιάς σύμφωνα με ιστορικά στοιχεία που συλλέχθηκαν από τους δασικούς υπαλλήλους καθώς και από τους ντόπιους κατοίκους της περιοχής,. Έχει καθοριστεί χρόνος τριών ημερών για τον υπολογισμό της ανάπτυξης και της εξάπλωσης στην περιοχή. Μετά τη λήψη και των τεσσάρων μοντέλων, έγινε συγκριτική ανάλυση όλων αυτών με βάση έλεγχο πεδίου και ιστορικά αρχεία πυρκαγιάς.
ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ
Τα ιστορικά περιστατικά πυρκαγιάς στην περιοχή των τελευταίων 20 ετών ελήφθησαν υπόψη για την οριοθέτηση των σημείων ανάφλεξης πυρκαγιάς. Οι πληροφορίες που συλλέχθηκαν από τους δασικούς υπαλλήλους και τους ντόπιους της περιοχής αποκαλύπτουν ότι η ανάφλεξη της πυρκαγιάς γενικά πραγματοποιήθηκε για τρεις ημέρες το πολύ. Τα υπολογισμένα στατιστικά στοιχεία σχετικά με την καθημερινή διάδοση των δασικών πυρκαγιών σε όρους έκτασης, περιμέτρου και ρυθμού καύσης υποστηρίζουν τα παραπάνω συμπεράσματα. Γενικά, καθώς η διάρκεια αυξάνει, η φωτιά προχωρά στις περιοχές. Μερικές φορές η φωτιά συσχετίζεται μόνο με φλόγα ή καπνό και μερικές φορές συνοδεύεται και από τους δύο. Αυτά επηρεάζουν την ένταση της πυρκαγιάς ή το ρυθμό εξάπλωσης, καθώς και το ρυθμό καύσης της φωτιάς. Αυτά επηρεάζουν τελικά το ποσοστό εξάπλωσης της πυρκαγιάς στην περιοχή.
ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ
Βασικό επίκεντρο της μελέτης είναι η ανάλυση του κινδύνου πυρκαγιάς στα δάση με συμπεριφορά πυρκαγιάς στην περιοχή, χρησιμοποιώντας τεχνική μοντελοποίησης προσομοίωσης. Η εφαρμογή δεδομένων τηλεπισκόπησης και GIS με προσομοιώσεις είναι χρήσιμη στην εκτίμηση κινδύνου πυρκαγιάς σε μεγαλύτερες περιοχές με την προσθήκη περισσότερων εισόδων. Υπολογίστηκαν ο σωρευτικός κίνδυνος πυρκαγιάς μαζί με την εξάπλωση και την περίμετρο, την ένταση, την απώλεια βάρους καυσίμου κ.λπ. Τα αποτελέσματα και οι συστάσεις της μελέτης θα είναι χρήσιμες για περαιτέρω έρευνα σχετικά με τη διαχείριση των δασικών πυρκαγιών. Η μελέτη μπορεί περαιτέρω να αναλυθεί για μεθόδους καταστολής χρησιμοποιώντας μοντέλα σε μελλοντικές προοπτικές.
