ΧΡΗΣΗ ΤΗΛΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗΣ, ΤΕΧΝΗΤΗΣ ΝΟΗΜΟΣΥΝΗΣ ΚΑΙ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΓΕΩΓΡΑΦΙΚΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΩΝ ΣΤΗΝ ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΚΙΝΔΥΝΟΥ ΠΥΡΚΑΓΙΩΝ

Από RemoteSensing Wiki

Ο προληπτικός σχεδιασμός, αποτελεί ίσως το σημαντικότερο στάδιο σε ένα οργανωμένο σύστημα αντιμετώπισης φυσικών καταστροφών. Σαν βασικό εργαλείο προληπτικού σχεδιασμού παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της πρώτης προσπάθειας για την ανάπτυξη ενός ποσοτικού Ελληνικού Συστήματος Εκτίμησης Κινδύνου Πυρκαγιών, με περιοχή μελέτης το νησί της Λέσβου.

Το προτεινόμενο σύστημα εκτιμά χωρικά την πυρο-επικινδυνότητα σε τοπική κλίμακα, και έχει τη δυνατότητα πρόβλεψης, βασιζόμενο σε μετεωρολογικά δεδομένα. Το κύριο προϊόν του συστήματος είναι, ο Δείκτης Πιθανότητας Εμφάνισης Πυρκαγιάς βασιζόμενος σε τρεις άλλους επιμέρους δείκτες: το Μετεωρολογικό Δείκτη Κινδύνου, το Βλαστητικό Δείκτη Κινδύνου και τον Κοινωνικο-Οικονομικό Δείκτη Κινδύνου. Όλοι οι επιμέρους δείκτες είναι δυναμικοί, δηλαδή μεταβάλλονται στο χρόνο, και αποτελούν μια συστηματική, ποσοτική και χωρική εκτίμηση του κινδύνου.

Η σχέση μεταξύ εμφάνισης της φωτιάς και των παραμέτρων-μεταβλητών που ενσωματώνονται στους παραπάνω δείκτες, βασίζεται σε ιστορικά στατιστικά στοιχεία πυρκαγιών και μοντελοποιήθηκε με τη χρήση μεθόδων τεχνητής νοημοσύνης και συγκεκριμένα των νευρωνικών δικτύων. Κύριες πηγές για τον καθορισμό των παραμέτρων αποτελούν δορυφορικές εικόνες από τους δέκτες, QuickBird και Landsat ETM, καθώς και το μοντέλο πρόγνωσης καιρού SKIRON, ενώ η διαχείριση, σύνθεση και χωρική ανάλυση των παραμέτρων, ως θεματικών επιφανειών, πραγματοποιείται με τη χρήση Συστημάτων Γεωγραφικών Πληροφοριών.

Η σύνθεση του τελικού δείκτη χρησιμοποιώντας του τρεις επιμέρους δείκτες, έγινε με μεθόδους πολυκριτηριακής ανάλυσης και συγκεκριμένα με τη Διαδικασία Αναλυτικής Ιεράρχησης (Analytic Hierarchy Process – AHP).

Συλλογή και προ-επεξεργασία δεδομένων

Στο σχήμα 1, παρουσιάζεται η μεθοδολογία της εργασίας, καθώς και οι παράμετροι που λαμβάνονται υπόψη για τον υπολογισμό κάθε δείκτη. Ο Μετεωρολογικός Δείκτης Κινδύνου βασίζεται σε μετεωρολογικά δεδομένα τα οποία συλλέγονται από 4 αυτόματους τηλεμετρικούς μετεωρολογικούς σταθμούς (ΑΤΜΟΣ). Χρησιμοποιώντας αυτά τα δεδομένα, υπολογίζεται ο πραγματικός Μετεωρολογικός Δείκτης Κινδύνου και κατά συνέπεια ο πραγματικός Δείκτης Πιθανότητας Εμφάνισης Πυρκαγιάς. Επίσης, υπολογίζεται και η πρόγνωση του δείκτη βασιζόμενος σε μετεωρολογικά δεδομένα τα οποία προέρχονται από το μοντέλο SKIRON με δυνατότητα πρόγνωσης 5 ημερών (Kallos et al., 1997). Το κύριο πρόβλημα έγκειται στη χωρική κατανομή το μετεωρολογικών συνθηκών χρησιμοποιώντας τις παραπάνω σημειακές μετρήσεις. Για την χωρική παρεμβολή τον κλιματολογικών δεδομένων χρησιμοποιούνται κυρίως 4 μέθοδοι (Carrega, 1990; Fujioka, 1983):

• Πολύγωνα Thiessen.

• Μέση βαρύνουσα απόσταση.

• Παρεμβολή Kriging.

• Πολλαπλή παλινδρόμηση με τη χρήση και άλλων μεταβλητών π.χ. υψόμετρο, γεωγραφικό μήκος και πλάτος.

Οι τρεις αρχικές μέθοδοι βασίζονται στην απόσταση, ενώ η τελευταία προϋποθέτει ότι υπάρχει συσχέτιση μεταξύ των μετεωρολογικών μεταβλητών και κάποιων άλλων παραμέτρων όπως το υψόμετρο.

Σχήμα 1: Διάγραμμα ροής μεθοδολογίας.

Ο Βλαστητικός Δείκτης Κινδύνου αναφέρεται στην πιθανότητα εμφάνισης πυρκαγιάς λόγω της τοπογραφίας, του είδους της βλάστησης και της κατάστασής της. Ο Κοινωνικο-Οικονομικός Δείκτης Κινδύνου αναφέρεται στην επικινδυνότητα μιας περιοχής λόγω της ανθρώπινης παρουσίας. Η κύρια μέθοδος που χρησιμοποιείται για τη χαρτογράφηση του ανθρώπινου ρίσκου, είναι ο συσχετισμός της χωρικής κατανομής της έναρξης των πυρκαγιών με την εγγύτητα σε ανθρώπινες δραστηριότητες. Ο Δείκτης Πιθανότητας Εμφάνισης Πυρκαγιάς (ΔΠΕΠ), υπολογίζεται με τη χρήση πολυκριτηριακής ανάλυσης των τριών επιμέρους δεικτών (κριτήρια), σύμφωνα με τη μέθοδο του σταθμισμένου μέσου (σχήμα 2).

Για τη χαρτογράφηση του οδικού δικτύου, των οικισμών και των αγροτικών περιοχών χρησιμοποιήθηκαν τηλεπισκοπικά δεδομένα υψηλής χωρικής διακριτικής ικανότητας από τον δέκτη QuickBird με μέγεθος pixel 2,8 m. Περισσότερα από 20 σκηνικά παραλήφθηκαν (στα πλαίσια του προγράμματος AUTO-HAZARD PRO) κατά την διάρκεια των αντιπυρικών περιόδων 2002 και 2003 τα οποία καλύπτανε το νησί της Λέσβου. Τα σκηνικά διορθώθηκαν γεωμετρικά με τη βοήθεια χαρτών και GPS και έπειτα συνενώθηκαν σταδιακά σε ένα ενιαίο μωσαϊκό πραγματοποιώντας παράλληλα και ραδιομετρικές διορθώσεις, προκειμένου να εξαλειφθούν οι διαφορές που υπήρχαν στα ιστογράμματά τους, κυρίως λόγω της διαφορετικής ημέρας και γωνίας λήψης.

Για να αντικατασταθούν οι περιοχές που είχαν νεφοκάλυψη χρησιμοποιήθηκε εικόνα Landsat ETM με μέγεθος pixel 30 m στο πολυφασματικό και 15 m στο πανχρωματικό. Από όλα τα κανάλια του Landsat ETM επιλέχθηκαν το μπλε, πράσινο, κόκκινο και κοντινό υπέρυθρο που έχουν την ίδια φασματική ζώνη με τα 4 κανάλια του QuickBird, και συνενώθηκαν με το πανχρωματικό έτσι ώστε να προκύψει εικόνα με 4 φασματικές ζώνες και 15 m γεωμετρική διαχωριστική ικανότητα.

Για την εκπαίδευση των νευρωνικών δικτύων χρησιμοποιήθηκαν 420 πυρκαγιές οι οποίες εκδηλώθηκαν στο χρονικό διάστημα 1970-2001. Για αυτές τις πυρκαγιές συλλέχθηκαν όλα τα ιστορικά δεδομένα τα οποία χρειάζονται στην εκπαίδευση και χαρτογραφήθηκαν με τη βοήθεια συνεντεύξεων των κατοίκων, ενώ οι μεταβλητές που αναφέρονται σε αποστάσεις από κάποια παράμετρο για κάθε σημείο έναρξης υπολογίστηκαν με τη χρήση Συστημάτων Γεωγραφικών Πληροφοριών.

Σχήμα 2: Δείκτης Πιθανότητας Εμφάνισης Πυρκαγιάς (ΔΠΕΠ) στις ημερομηνίες 23/6/2003 και 27/8/2003.

Έχοντας τους χάρτες-αποτελέσματα της τηλεπισκόπησης, θα μπορούσαν οι τοπικές πυροσβεστικές και πολιτειακές αρχές να τους χρησιμοποιήσουν ως ένα σημαντικό εργαλείο υποστήριξης αποφάσεων για την πρόληψη και καταστολή των δασικών πυρκαγιών. Με την υιοθέτηση ενός τέτοιου συστήματος είναι εφικτός ο εντοπισμός περιοχών με υψηλό δείκτη κινδύνου/ επικινδυνότητας έτσι ώστε να πραγματοποιείται αποτελεσματικότερη διασπορά των δυνάμεων φύλαξης και πρώτης προσβολής, ενώ δίνεται η δυνατότητα για την έγκαιρη λήψη αποτρεπτικών μέτρων.

Πηγή: Χ. Βασιλάκος 1,2, Κ. Καλαμποκίδης 1, Ι. Χατζόπουλος 2, Γ. Κάλλος 3 και Ι. Ματσίνος 2: 1 Πανεπιστήμιο Αιγαίου, Τμήμα Γεωγραφίας, 2 Πανεπιστήμιο Αιγαίου, Τμήμα Περιβάλλοντος, 3 Εθνικό και Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών, Τμήμα Φυσικής.