Ogni anno, decine di migliaia di vigili del fuoco boschivi rischiano la vita per salvare il legname, foreste e proprietà dalla distruzione. Prima di combattere le fiamme, identificano le aree in cui possono ritirarsi, e designare le migliori vie di fuga per arrivare dalla linea del fuoco a queste zone di sicurezza. Attualmente, i vigili del fuoco prendono queste decisioni sul campo, utilizzando la conoscenza esperta del comportamento al fuoco e valutando la loro capacità di attraversare un paesaggio.

Ora, uno studio condotto dall'Università dello Utah ha sviluppato uno strumento di mappatura che un giorno potrebbe aiutare le squadre dei vigili del fuoco a prendere decisioni cruciali in materia di sicurezza con una prospettiva a volo d'aquila.

Il nuovo studio è il primo tentativo di mappare le vie di fuga per i vigili del fuoco boschivi da una prospettiva aerea. I ricercatori hanno utilizzato la tecnologia Light Detection and Ranging (LiDAR) per analizzare la pendenza del terreno, rugosità della superficie del suolo e densità della vegetazione di una regione a rischio di incendio nello Utah centrale, e valutato come ogni condizione del paesaggio ha impedito la capacità di una persona di viaggiare.

"I vigili del fuoco hanno un grande senso per le interazioni tra il fuoco e le condizioni del paesaggio. Speriamo di offrire loro uno strumento in più utilizzando le informazioni raccolte su larga scala, ", afferma l'autore principale Michael Campbell, dottorando presso il Dipartimento di Geografia degli Stati Uniti.

Professore e coautore del Dipartimento di Geografia, Philip Dennison, aggiunge, "Trovare il modo più veloce per raggiungere una zona di sicurezza può essere reso molto più difficile da fattori come il terreno ripido, pennello denso, e scarsa visibilità a causa del fumo. Questa nuova tecnologia è uno dei modi in cui possiamo fornire un ulteriore margine di sicurezza per i vigili del fuoco".

I risultati sono stati pubblicati online il 26 settembre 2017, nel International Journal of Wildland Fire .

Mappare le vie di fuga

I vigili del fuoco individuano le vie di fuga valutando il paesaggio sul terreno. Le tre condizioni che determinano l'efficienza con cui un pompiere può muoversi attraverso un'area sono la pendenza del terreno, o pendenza, densità di vegetazione, soprattutto delle piante del sottobosco e delle asperità della superficie del terreno, come un campo di sassi o una strada sterrata ben tenuta.

Lo studio ha utilizzato una combinazione di LiDAR, sistemi informativi geografici, e volontari umani per esaminare come le condizioni del paesaggio influiscano sulla capacità di una persona di viaggiare all'interno dell'area di gestione di Levan Wildland ai piedi delle montagne Wasatch dello Utah.

I volontari si sono cronometrati camminando lungo 22 percorsi che i ricercatori hanno progettato per catturare una varietà di piste, rugosità della superficie del suolo e densità di vegetazione. I ricercatori hanno confrontato questi tempi di viaggio con le stime derivate da LiDAR delle tre condizioni del paesaggio lungo i transetti, ed estratto i loro effetti sulle tariffe di viaggio.

L'analisi ha rivelato che i tassi di viaggio più veloci rispetto alla pendenza sono leggermente in discesa, e andando più ripido in salita o in discesa riduce in media la velocità di marcia. All'aumentare della densità della vegetazione, la velocità di spostamento diminuisce e all'aumentare della rugosità della superficie del terreno, anche i tassi di viaggio diminuiscono.

"Molto è intuitivo; se stai camminando attraverso una fitta vegetazione, ti muoverai più lentamente di quanto faresti in un campo erboso. Ma abbiamo scoperto che nessuno aveva quantificato quanto la densità della vegetazione o la ruvidità della superficie possano rallentarti, "dice Campbell.

Dopo aver valutato l'impedenza di viaggio, Campbell ha eseguito migliaia di simulazioni valutando potenziali vie di fuga all'interno dell'area di studio. Ha scelto punti di partenza casuali che rappresentano una posizione dell'equipaggio, e punti finali casuali che rappresentano una zona di sicurezza. Tamponando l'effetto della pendenza, rugosità della superficie del suolo e densità della vegetazione sui tassi di viaggio in un algoritmo di individuazione del percorso, ha identificato con successo le rotte più efficienti.

Quantificare i paesaggi dal cielo

Attualmente, i vigili del fuoco basano tutte le loro decisioni su informazioni a livello del suolo utilizzando protocolli di sicurezza antincendio, come la Guida tascabile alla risposta all'incidenza. Le linee guida raccomandano di evitare pendii ripidi, fitta vegetazione, e superfici ruvide durante la designazione di una via di fuga.

"È integrato nel protocollo di sicurezza, ma non ci sono numeri dietro. Cos'è ripido? È ripida in salita? Discesa? Cos'è la fitta vegetazione?" chiede Campbell. "Utilizzando le informazioni LIDAR, siamo stati in grado di trasformarlo da queste chiamate di giudizio soggettivo in qualcosa di più robusto e quantitativo."

LiDAR è unico in quanto ha la capacità di mappare sia la vegetazione del sottobosco che la rugosità della superficie del terreno con livelli di precisione molto elevati. La tecnologia è abbastanza sensibile da individuare singoli dossi, rocce e massi sulla superficie del terreno con una risoluzione di 10 cm per pixel.

Il risultato di uno sforzo di raccolta dati LiDAR è una "nuvola di punti" 3D contenente milioni di punti che registrano la longitudine, latitudine ed elevazione delle caratteristiche strutturali che compongono un dato paesaggio. Quando combinato con le condizioni del paesaggio derivate da LiDAR, i vigili del fuoco possono applicare algoritmi di individuazione del percorso esistenti ai dati per identificare il percorso di minor resistenza.

Portare la tecnologia in un incendio boschivo

I dati LiDAR attualmente non sono adatti alla mappatura in tempo reale delle vie di evacuazione, perché possono richiedere molto tempo per l'elaborazione e la copertura è limitata in alcune regioni. Però, i gestori del territorio nelle aree ad alto rischio di incendi potrebbero preparare i dati prima dell'incendio. Con le informazioni LiDAR in mano, i vigili del fuoco potrebbero eseguire il software di individuazione del percorso per identificare le vie di fuga in tempo reale.

"L'obiettivo è trasformare questo in uno strumento che possa essere implementato in senso realistico, " dice Campbell. "Poiché il nostro lavoro è sponsorizzato dal servizio forestale degli Stati Uniti, speriamo di mettere i nostri strumenti nelle mani delle persone sul campo, e trasformarlo in qualcosa che viene utilizzato in uno scenario antincendio".

Bret W. Butler dell'USDA Forest Service Rocky Mountain Research Station in Missoula, Anche Montana ha contribuito a questo lavoro.

Il rilascio era basato su Campbell, MJ; Dennison, PE; Maggiordomo, B.W. (2017) Un'analisi basata su LiDAR degli effetti della pendenza, densità di vegetazione, e rugosità della superficie del terreno sulle tariffe di viaggio per la mappatura delle vie di fuga dei vigili del fuoco boschivi. International Journal of Wildland Fire . DOI:10.1071/WF17031.