ΣΙΘΩΝ: Εφαρμογή και αξιολόγηση επίγειων και εναέριων μεθόδων τηλεματικής στον έγκαιρο εντοπισμό - αναγγελία παρακολούθηση των δασικών πυρκαγιών

Transcript

1 ΣΙΘΩΝ: Εφαρμογή και αξιολόγηση επίγειων και εναέριων μεθόδων τηλεματικής στον έγκαιρο εντοπισμό - αναγγελία παρακολούθηση των δασικών πυρκαγιών Κωνσταντινίδης Π. 1, 9, Τσιουρλής Γ. 1, Γκατζογιάννης Σ. 1, Κοντοές Χ. 2, Ανδρεαδάκης Σ. 3, Σανταμούρης Μ. 4, Νοΐτσης Γ. 5, Πετρούλιας Ν. 6, Καλαμποκίδης Κ. 7, Ζυγούρα Β. 1, Γκατζογιάννης Σπ. 8 Σηφάκης Ν. 2, Δούκας Π. 4, Μπουτσούκης Π. 5, Ρούσσου Ο. 7, Νοΐτσης Ι. 5 * και Στάμου Ν. 8 * Επικοινωνία: - Δρ. Π. Κωνσταντινίδης: pavkon@fri.gr, , εσ. 233, Δρ. Γ. Τσιουρλής: gmtsiou@fri.gr, , εσ. 245,

2 ΣΙΘΩΝ: Εφαρμογή και αξιολόγηση επίγειων και εναέριων μεθόδων τηλεματικής στον έγκαιρο εντοπισμό - αναγγελία παρακολούθηση των δασικών πυρκαγιών Κωνσταντινίδης Π. 1, 9, Τσιουρλής Γ. 1, Γκατζογιάννης Σ. 1, Κοντοές Χ. 2, Ανδρεαδάκης Σ. 3, Σανταμούρης Μ. 4, Νοΐτσης Γ. 5, Πετρούλιας Ν. 6, Καλαμποκίδης Κ. 7, Ζυγούρα Β. 1, Γκατζογιάννης Σπ. 8 Σηφάκης Ν. 2, Δούκας Π. 4, Μπουτσούκης Π. 5, Ρούσσου Ο. 7, Νοΐτσης Ι. 5 * και Στάμου Ν. 8 * 1. ΕΘΙΑΓΕ, Ινστιτούτο Δασικών Ερευνών (ΙΔΕΘ) 2. Εθνικό Αστεροσκοπείο Αθηνών (ΙΔΕ&Τ) 3. Telenet Wireless Telecommunications Systems 4. Ινστιτούτο Επιταχυντικών Συστημάτων & Εφαρμογών (ΙΕΣΕ) 5. Αεροφωτογραφική (Α-ΦΩΤΟ) 6. Ολύμπιος Εμπορική 7. Πανεπιστήμιο Αιγαίου, Τμήμα Γεωγραφίας 8. Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης, Τμήμα Δασολογίας και Φυσικού Περιβάλλοντος 9. επικοινωνίας: pavkon@fri.gr Περίληψη Το Σύστημα ΣΙΘΩΝ είναι το αποτέλεσμα προσπάθειας μιας αμιγώς ελληνικής ερευνητικής ομάδας, η οποία είχε ως στόχους τη μείωση του χρόνου εντοπισμού μιας δασικής πυρκαγιάς και τη μείωση του χρόνου προσέγγισης των δασοπυροσβεστικών δυνάμεων. Το σύστημα SITHON αποτελείται από ένα πλήρως ασύρματο σύστημα επίγειας οπτικής απεικόνισης, ενός ψηφιακού συστήματος εναέριας θερμικής απεικόνισης και μιας Βάσης Γεωγραφικών Δεδομένων που παρέχει στο συντονιστικό κέντρο των πυρκαγιών τα στοιχεία που απαιτούνται για τον άμεσο εντοπισμό, τη μείωση του χρόνου λήψης αποφάσεων και του χρόνου πρώτης προσβολής, κάθε δασικής πυρκαγιάς. Το άρθρο αυτό παρουσιάζει λεπτομερώς την αρχιτεκτονική και τα συστατικά του SITHON. Εφαρμόσθηκε επιτυχώς δοκιμαστικά στη χερσόνησο της Σιθωνίας, στη Βόρεια Ελλάδα. Το σύστημα εγκαθίσταται σε ορισμένες επιρρεπείς στις πυρκαγιές περιοχές της Ελλάδας και θα λειτουργήσει για πρώτη φορά το καλοκαίρι του Λέξεις-κλειδιά: δασικές πυρκαγιές, ασύρματο δίκτυο, οπτική κάμερα, θερμική κάμερα, πυρανίχνευση. *Ειδική μνεία: Οι συγγραφείς επιθυμούν να αφιερώσουν το άρθρο αυτό σε δύο συναδέλφους μας που βοήθησαν στα μέγιστα στην υλοποίηση του προγράμματος, όμως δεν πρόλαβαν να το δουν τελειωμένο. Στον Καθηγητή Νίκο Στάμου, τιμώντας την υπερπροσπάθεια που έκανε από το νοσοκομειακό κρεβάτι ώστε να είναι συνεπής στις υποχρεώσεις που είχε ως βασικός αξιολογητής των αποτελεσμάτων του προγράμματος και στο Γιάννη Νοΐτση που τον πρόδωσε η καρδιά του, κάπου στη μέση του προγράμματος. 1. Εισαγωγή Η πρόληψη, η καταπολέμηση και η διαχείριση των δασικών πυρκαγιών είναι ίσως το πιο σημαντικό πρόβλημα στη σύγχρονης δασοπονία. Το πρόβλημα των δασικών πυρκαγιών έχει ιδιαίτερη σημασία για την Ελλάδα κατά τις τελευταίες δεκαετίες, καθώς η καύσιμη βιομάζα στα δάση αυξήθηκε ως αποτέλεσμα της 1

3 αστικοποίησης και της εγκατάλειψη των δασικών εργασιών, ενώ ο αριθμός των επισκεπτών των δασών αυξήθηκε, γεγονός που οδήγησε σε αύξηση του αριθμού των δασικών πυρκαγιών από αμέλεια, ενώ οι κλιματικές αλλαγές ενισχύουν την ένταση του φαινομένου. Η ανίχνευση των πυρκαγιών στην Ελλάδα βασίζεται στις παραδοσιακές μεθόδους, δηλαδή στα πυροφυλάκια και στις περιπολίες των οχημάτων της πυροσβεστικής. Η απόδοση των σταθερών και μετακινούμενων παρατηρητών εξαρτάται από την ικανότητα, την αντοχή, την εμπειρία και το βαθμό γνώσης της περιοχής, γεγονός που μειώνει την αποτελεσματικότητά τους. Αυτές οι παραδοσιακές μέθοδοι παρουσιάζουν μεγάλες δυσκολίες εκτός από την καθεαυτή επόπτευση της πυρκαγιάς και στον ακριβή εντοπισμό του γεωγραφικού σημείου του εντοπισμού της (Tsiourlis et al. 2009). Παρά την πρόσφατη τεχνολογική πρόοδο και την αυξημένη διάθεση των πόρων στις στρατηγικές καταστολής των πυρκαγιών, η χώρα μας βρίσκεται στο χειρότερο σημείο από όλες τις μεσογειακές χώρες σε ποσοστό καμένης έκτασης ανά πυρκαγιά (Anonymous, 2005). Εκτός της καθυστέρησης στην ανίχνευση η χαμηλή απόδοση στη δασοπυρόσβεση αποδίδεται και στον απαιτούμενο μεγάλο χρόνο λήψης πρώτων αποφάσεων από τους συντονιστές, που έχει ως αποτέλεσμα την αύξηση του χρόνου πρώτης προσβολής. Ο χρόνος ανίχνευσης μιας πυρκαγιάς και ο χρόνος πρώτης προσβολής της αποτελεί τον πιο κρίσιμο παράγοντα στην αντιμετώπιση των πυρκαγιών και καμιά προσπάθεια δεν θα έχει τύχει επιτυχίας εάν ο χρόνος αυτός δεν μειωθεί στο ελάχιστο (Harnden et al., 1973). Η ανάπτυξη παγκοσμίως των συστημάτων για την αυτόματη ανίχνευση και παρακολούθηση των πυρκαγιών στα δάση είναι μια από τις πιο καινοτόμες δραστηριότητες στον τομέα της διαχείρισης των δασικών πυρκαγιών (Culler et al., 2004; Kumar et al., 2004). Τα τελευταία χρόνια έχουν αναπτυχθεί διάφορα συστήματα επιτήρησης των δασικών εκτάσεων και της ανίχνευσης πυρκαγιών τόσο από το έδαφος όσο και από δορυφόρους. Δορυφορικά συστήματα, όπως είναι το Fire M3 System (Fire Monitoring, Mapping, and Modelling) (Lee et al., 2003), φαίνεται να είναι αποτελεσματικά στην παρακολούθηση μεγάλων δασικών εκτάσεων του Καναδά. Παρόμοια συστήματα αναπτύσσονται σήμερα και στην Ευρώπη, συμπεριλαμβανομένων του συστήματος FUEGO (Martin et al., 2001) για τον εντοπισμό των δασικών πυρκαγιών και του προγράμματος RISK-EOS (Desmazières and Paganini, 2007) για την άμεση χαρτογράφηση των καμένων περιοχών. Ταυτόχρονα, διερευνώνται διάφοροι τύποι ανιχνευτών με σκοπό τη μείωση του εντοπισμού, όπως ο αισθητήρας CCD (Charge Coupled Device) (Kührt et al., 2000), οι ανιχνευτές υπερύθρων (IR) (Latecki et al., 2005), το LIDAR (Light Detection And Ranging) (Morsdorf, 2008), και τα RADAR (Banta et al., 1992). Το RADAR μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ανίχνευση διαταραχών που δημιουργούνται στις στήλες του αέρα πάνω από τη πυρκαγιά, ενώ οι ανιχνευτές τύπου LIDAR εκπέμπουν ακτίνες λέιζερ που ανιχνεύουν τα συστατικά του καπνού. Παρά την αποτελεσματικότητα αυτών των τεχνικών, το υψηλό κόστος της περαιτέρω έρευνας και της συντήρησης τους καθιστούν δύσκολο να λειτουργήσουν σε ευρεία κλίμακα (Breejen et al., 1998; Ollero et al., 1998). Πρόσφατα, για τη δημιουργία θερμικών χαρτών σε δασικές περιοχές της Τουρκίας εφαρμόσθηκαν ραδιο-ακουστικοί εντοπισμοί (σύστημα RASS) προκειμένου να ανιχνευθούν πιθανές πυρκαγιές (Sahin and Ince, 2009). Για την ανίχνευση θερμών σημείων (μεταβολές της θερμοκρασίας), χρησιμοποιούνται υπέρυθροι αισθητήρες που θεωρούνται κατάλληλοι για συστήματα ανίχνευσης πυρκαγιάς. Οι μεγάλες σε έκταση και διάρκεια πυρκαγιές μπορούν να ανιχνευθούν και από το διάστημα και η πρόοδός τους μπορεί να παρακολουθείται με τη χρήση της δορυφορικής τεχνολογίας. Δορυφόροι παροχής πληροφοριών στο υπέρυθρο φάσμα με την ανάπτυξη φασματόμετρων απεικόνισης TIR θεωρούνται κατάλληλοι για την ανίχνευση πυρκαγιάς. Δορυφόροι που περιλαμβάνουν και αισθητήρες με τέτοιες δυνατότητες είναι οι: MSG-SEVIRI και 2

4 GOES (Genzano et al. 2010), NOAA-AVHRR (Craig et al. 1995), TRMM-virs (Giglio et al. 2000), METOP- AVHRR-3, TERRA-MODIS, AQUA-MODIS (Hilliger and Clark 2002)., ERS2-ATSR, ENVISAT-AATSR (Badessi et al. 2010), LANDSAT-TM/ETM (Silva, 1999) και TERRA ASTER (Hirano et al. 2003). Ωστόσο, καμία από αυτές δεν έχει χρησιμοποιηθεί επιχειρησιακά για την ανίχνευση της πυρκαγιάς, κυρίως λόγω του απαιτούμενου χρόνου σάρωσης (με την εξαίρεση της MSG-SEVIRI και GOES, που βρίσκονται σε γεωστατική τροχιά και παρέχουν εικόνες κάθε 15 λεπτά, ωστόσο, με μικρή χωρική διακριτική ικανότητα στο έδαφος). Αρκετά εμπορικά συστήματα, όπως BOSQUE (IZAR-FABA) και BSDS (Teletron) (San-Miguel-Ayanz 2005; Rodriguez and Silva, 2004) βασίζονται στην ανίχνευση του υπέρυθρου θερμικού φάσματος (TIR). Τα συστήματα είναι εύκολα στη χρήση και το κόστος ενώ δεν είναι απαγορευτικό, δεν είναι και φθηνό, (περίπου ευρώ). Όμως, οι υπέρυθροι ανιχνευτές τοποθετημένοι σε επίγειες σταθερές πλατφόρμες ανιχνεύουν τις φωτιές μόνο όταν ξεπεράσουν τα οπτικά εμπόδια (όταν η θερμική ακτινοβολία ξεπεράσει τα εμπόδια (πλαγιές βουνών, πυκνά δένδρα). Από την άλλη οι απλές οπτικές κάμερες που χρησιμοποιούν αισθητήρες CCD (chips) και λειτουργούν στο ορατό φάσμα, είναι πολύ φθηνές (περίπου ευρώ). Μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την οπτική σάρωση μεγάλων περιοχών και λειτουργούν υπό οποιεσδήποτε καιρικές συνθήκες. Δικό τους μειονέκτημα είναι ότι η διάγνωση είναι μόνο οπτική και βασίζεται στην ύπαρξη στήλης καπνού. Η ευκρίνεια της εικόνας μειώνεται σημαντικά με την απόσταση της παρατήρησης και για το λόγο αυτό συνήθως απαιτείται η εγκατάσταση ενός δικτύου ανιχνευτών. Σήμερα, σε πολλές χώρες, εφαρμόζονται διάφορα συστήματα επίγειας επιτήρησης των δασικών πυρκαγιών καθώς και αυτόματα συστήματα ανίχνευσης, με βάση τις ευαίσθητες στο ορατό και εγγύς υπέρυθρο φάσμα, βίντεο-κάμερες CCD, ενώ ορισμένες από αυτές παρέχονται ήδη για εμπορικούς σκοπούς όπως της FireWatch (Γερμανία) (Anonymous, 2004), της FireHawk (Νότια Αφρική) (Anonymous, 2009a), της ForestWatch (Καναδάς) (Anonymous, 2009b), της UraFire (Γαλλία) (Guillemant and Vicente, 2001), της IPNAS (Κροατία) (Stipaničev et al., 2009), κλπ. Όλα αυτά τα συστήματα έχουν κοινό ότι η ανίχνευση της πυρκαγιάς βασίζεται στην αναγνώριση του καπνού κατά τη διάρκεια της ημέρας και της φλόγας κατά τη διάρκεια της νύχτας. Στο πλαίσιο του ελληνικού σχεδίου SITHON, έχουν δοκιμαστεί και αξιολογηθεί τόσο η μέθοδος εντοπισμού με ανιχνευτές του ορατού φάσματος σε σταθερές πλατφόρμες όσο και η μέθοδος των υπερύθρων αισθητήρων σε εναέριες πλατφόρμες. Το όλο σύστημα συνδυάζεται με βάσεις δεδομένων οι οποίες βοηθούν στη μείωση του χρόνου λήψης αποφάσεων. Η πλήρης περιγραφή του συστήματος απαιτεί πολύ μεγαλύτερο χώρο από το διαθέσιμο στην ειδική αυτή έκδοση. Για το λόγο αυτόν αναφέρονται μόνο τα βασικά σημεία του προγράμματος και αυτά σε γενικές γραμμές. 2. Το σύστημα ανίχνευσης δασικών πυρκαγιών ΣΙΘΩΝ 2.1 Επισκόπηση Οι κύριοι στόχοι του έργου ΣΙΘΩΝ ήταν να χρησιμοποιηθούν τόσο επίγειες, όσο και εναέριες τεχνολογίες για να επιτευχθούν ο αποτελεσματικός και έγκαιρος εντοπισμός, η παρακολούθηση και η διαχείριση των δασικών πυρκαγιών. Ο αποτελεσματικός στόχος ανίχνευσης περιελάμβανε τον άμεσο καθορισμό της τοποθεσίας εκδήλωσης πυρκαγιάς και τη σημαντική μείωση του χρόνου ανακοίνωσης της εκδήλωσης σε επίπεδο μερικών λεπτών, προκειμένου να υπάρξει μια νέα σημαντική βελτίωση σε σύγκριση με τις παραδοσιακές μεθόδους. Ο δεύτερος ιδιαίτερος στόχος ήταν η δυνατότητα αποτελεσματικής παρακολούθησης 3

5 και επιθεώρησης μεγάλων δασικών εκτάσεων, μέρα και νύχτα. Τέλος, σημαντική προσπάθεια έγινε στην εξασφάλιση συνεχούς πληροφόρησης, προκειμένου να διευκολυνθεί η διαχείριση των δασικών πυρκαγιών και να βελτιωθεί ο συντονισμός των πυροσβεστικών δυνάμεων και όλων των υπολοίπων υπηρεσιών που εμπλέκονται (δασικές υπηρεσίες, ΟΤΑ, στρατός, εθελοντικές ομάδες κ.λ.π.). Ένας άλλος σημαντικός στόχος ήταν να δημιουργηθεί ένα αυτόνομο σύστημα χαμηλού κόστους πλήρως προσαρμοσμένο στην ιδιαίτερη ορεινή μορφολογία της Ελλάδας, όπου οι δασώδεις περιοχές συνίσταται συνήθως από μωσαϊκό πολλών φυσικών οικοσυστημάτων σε διάφορα διαρθρωτικά επίπεδα. Το σύστημα ΣΙΘΩΝ είναι το προϊόν ενός ερευνητικού έργου, που ξεκίνησε πριν από πέντε χρόνια, όταν τα συστήματα της αγοράς που βασίζονται σε οπτικές βίντεο κάμερες CCD βρίσκονταν ακόμη στο στάδιο της ανάπτυξης σε χώρες με εντελώς διαφορετικές περιβαλλοντικές συνθήκες (κυρίως μη έντονο ορεινό ανάγλυφο και με ομοιόμορφη βλάστηση). Επιπλέον, τα συστήματα αυτά ήταν και εξακολουθούν να είναι αρκετά ακριβά στην περίπτωση που πρέπει να προσαρμοστούν στο περιβάλλον της Μεσογείου. Το σύστημα ΣΙΘΩΝ αποτελείται από ένα ασύρματο δίκτυο in-situ οπτικών καμερών, και ένα εναέριο σύστημα πυρανίχνευσης που βασίζεται σε ένα πλήρως ψηφιακό αισθητήρα θερμικής απεικόνισης (Εικόνα 1). Το δίκτυο οπτικών αισθητήρων αποτελείται από πύργους παρακολούθησης, πομπούς και ασύρματες μονάδες μετάδοσης, που συνδέονται με ένα ολοκληρωμένο περιβάλλον «Γεωγραφικό Σύστημα Πληροφοριών» (Γ.Σ.Π. - GIS), ώστε να διευκολύνει τη διαχείριση πυρόσβεσης και να υποστηρίζει τη διαδικασία λήψης αποφάσεων κατά τη διάρκεια των δασικών πυρκαγιών. Η βάση γεωγραφικών δεδομένων ενσωματώνει ποιοτικά και ποσοτικά στρώματα πληροφοριών που είναι αναγκαία για την εκτίμηση του κινδύνου πυρκαγιάς. Περιλαμβάνει πληροφορίες σχετικά με τα είδη βλάστησης, την ποσότητα του φορτίου καύσιμης ύλης, το οδικό δίκτυο για την πρόσβαση στην πυρκαγιά, μορφολογία της περιοχής, τοποθεσίες άμεσης προστασίας (οικισμοί, στρατόπεδα, μάντρες, αρχαιολογικοί χώροι, κλπ), ευαίσθητων υποδομών (σταθμοί καυσίμων, εύφλεκτα υλικά, βιομηχανικές περιοχές, κλπ.), φυσικές ή τεχνητές δεξαμενές νερού κ.α. Η πλατφόρμα του ΣΙΘΩΝ περιλαμβάνει το Κέντρο Ελέγχου και Παρακολούθησης ή Κέντρο Ελέγχου Λειτουργίας (Κ.Ε.Λ.), που δέχεται πληροφορίες, με τη μορφή των οπτικών και θερμικών εικόνων από τα ασύρματα συστήματα αισθητήρων ανίχνευσης. Οι οπτικές εικόνες εμφανίζονται σε ευρείες οθόνες και αναλύονται για την εξαγωγή της δυναμικής απεικόνισης της εξέλιξης της δασικής πυρκαγιάς Η ανάπτυξη του δικτύου σταθερών οπτικών καμερών Εισαγωγή Δίκτυα από κάμερες που λειτουργούν στο ορατό φάσμα μπορεί να χρησιμοποιηθούν για την παρακολούθηση μεγάλων περιοχών από έναν και μόνο χρήστη δημιουργώντας τις κατάλληλες συνθήκες για μια αξιόπιστη παρακολούθηση. Στην πειραματική περιοχή της Χερσονήσου της Σιθωνίας, επιλέχθηκαν οι κατάλληλες τοποθεσίες για την εγκατάσταση των οπτικών καμερών λαμβάνοντας υπόψη τις τεχνικές ανάγκες και τη γεωμορφολογία του εδάφους. Οι θέσεις αυτές παρέχουν την καλύτερη δυνατή εποπτεία της περιοχής και έχουν άμεση οπτική επαφή με τουλάχιστον ένα γειτονικό σταθμό - κάμερα για να δημιουργήσουν τη δομή του δικτύου. Το όλο σύστημα σχεδιάστηκε για να επικοινωνεί μέσω του ασύρματου δικτύου με το ΚΕΛ, το οποίο οργανώθηκε για τις ανάγκες των πειραμάτων στον «Αγροτικό Μελισσοκομικό Συνεταιρισμό ΣΙΘΩΝ» στη Νικήτη - Χαλκιδικής. 4

6 Οι συσκευές και οι πλήρως ψηφιακοί ενσωματωμένοι αισθητήρες που χρησιμοποιήθηκαν είχαν ως κύρια χαρακτηριστικά την ασύρματη μεταφορά δεδομένων (μεταξύ των απομακρυσμένων καμερών και του ΚΕΛ. και αντίστροφα), τη διαλειτουργικότητα και τη διασύνδεση με κινητές συσκευές και το Διαδίκτυο, την ανάκτηση των δεδομένων σε πραγματικό χρόνο, και μια αξιόπιστη και ασφαλή μεταφορά δεδομένων Ασύρματη αρχιτεκτονική του δικτύου Οι ασύρματες τεχνολογίες εφαρμόζονται με "κοινό τρόπο πρόσβασης" common access way, που σημαίνει ότι όλα τα τερματικά συναγωνίζονται σε κάθε περίπτωση για την πρόσβαση στο κοινό μέσο μετάδοσης δεδομένων. Για το τηλεματικό δίκτυο της Σιθωνίας (Εικόνα 2), επιλέχθηκε η μέθοδος "Point-to- Point» (PtP)"ως η καλύτερη λύση λόγω της ορεινής φύσης του εδάφους και της απαιτούμενης μεταφοράς μεγάλης ποσότητας δεδομένων. Το δίκτυο αποτελείται από έναν κύριο τερματικό σταθμό (επίσης εξοπλισμένο με κάμερα), όπου ήταν εγκατεστημένο το Κέντρο Συντονισμού, δέκα τερματικά (με κάμερες) και τέσσερις πομπούς. Οι ασύρματες συνδέσεις υλοποιήθηκαν με τη χρήση του πρωτοκόλλου Wi-Fi a στο φάσμα συχνοτήτων 5,1-5,8 GHz. Το δίκτυο των οπτικών καμερών κάλυπτε συνολικά ορεινή περιοχή εκταρίων, το οποίο αποτελείται κυρίως από δάση χαλεπίου και μαύρης πεύκης (40% και 10% αντίστοιχα), στο βόρειο-κεντρικό τμήμα της Χερσονήσου, από μεσογειακούς αείφυλλους σκληρόφυλλους θάμνους (20%) στην Ανατολική πλευρά, φρύγανα (20%) στη Νότια πλευρά, καλλιέργειες (ελαιώνες, αμπέλια, κλπ.) και αστικοποιημένες περιοχές κατά μήκος των ακτών. Οι προδιαγραφές των κεραιών έχουν καθοριστεί με εξασφαλισμένη την ασφαλή επικοινωνία μεταξύ των συνδέσμων ανάλογα με την ελάχιστη δυνατή επιβάρυνση στους πυλώνες λόγω μεταβλητής πίεσης των ανέμων στην επιφάνειά τους. Το ασύρματο δίκτυο αποτελείται από το τμήμα διανομής, το οποίο συνδέει τα άκρα του δικτύου με τις κάμερες. Για τη σύνδεση των σημείων πρόσβασης στο δίκτυο κορμού, χρησιμοποιήθηκαν παραβολικά "κάτοπτρα" (Εικόνα 3) τόσο για την επικοινωνία των συνδέσμων «Point-to- Point», όσο και για το δίκτυο κορμού και του δικτύου διανομής. Με τη χρήση του ειδικών κεραιών, έχει επιτευχθεί ο μέγιστος περιορισμός της μετάδοσης μικροκυμάτων και η εξοικονόμηση ενέργειας, ενώ οι γύρω περιοχές δεν χρεώνονται με περιττή ακτινοβολία. Στα πλαίσια του έργου, έχει αναπτυχθεί ένα ισχυρό εργαλείο (Telenet Network Management System, "TNMS") για την ολοκληρωμένη διαχείριση των ασύρματων δικτύων και των συσκευών. Το TNMS επιτρέπει τον απομακρυσμένο έλεγχο του δικτύου, τη διαχείριση των δεδομένων, καθώς και δημιουργεί σύστημα ελέγχου. Εικόνες και βίντεο εμφανίζονται σε πραγματικό χρόνο από όλες τις κάμερες στο Κέντρο Ελέγχου, καθώς και τα στατιστικά στοιχεία του συνόλου του δικτύου. Οι προηγμένες τεχνολογίες που εφαρμόζονται, επιτρέπουν τη δημιουργία αξιόπιστων και χαμηλού κόστους δίκτυα που λειτουργούν σε συχνότητες που δεν απαιτούν ειδικές άδειες για την εγκατάσταση και τη χρήση των συχνοτήτων. Ταυτόχρονα, η χαμηλή κατανάλωση ενέργειας και μικρή ακτινοβολία μικροκυμάτων των συσκευών, συμβάλλει στην υλοποίηση ενός αυτόνομου μοντέλου επικοινωνίας, εξασφαλίζοντας εξαιρετικά χαμηλό κόστος λειτουργίας Αυτό-υποστηριζόμενος πύργος παρακολούθησης (κάμερα). 5

7 Το υποσύστημα αποτελείται από συσκευές παρακολούθηση, μετάδοσης και παροχής ενέργειας τοποθετημένες σε ειδικούς πυλώνες. Οι συσκευές παρακολούθησης περιλαμβάνουν μια οπτική κάμερα που καταγράφει σε πραγματικό χρόνο εικόνες υψηλής ανάλυσης, με ισχυρό ζουμ. Η κάμερα ελέγχεται ψηφιακά από μια ειδική μονάδα (pan tilt step motors) που επιτρέπει την οριζόντια και κάθετη περιστροφή, η οποία έχει την ικανότητα να απομνημονεύει προεγκατεστημένα σημεία και επίσης παρέχει αυτόματη (επαναλαμβανόμενες κυκλικές κινήσεις σε προκαθορισμένα σημεία) ή χειροκίνητη σάρωση της κάμερας. Ένα αδιάβροχο προστατευτικό κάλυμμα (Dom) προστατεύει την κάμερα. Το σύστημα επιτρέπει την εγκατάσταση των μονάδων συλλογής μετεωρολογικών δεδομένων και τη διάθεσή τους στο ΚΕΛ με τη συσκευή μετάδοσης δεδομένων. Το σύστημα μετάδοσης (ο ενεργητικός και παθητικός τηλεπικοινωνιακός εξοπλισμός) παρέχει τη δυνατότητα της δημιουργίας ενός ασύρματου δικτύου για ευρυζωνική μεταφορά δεδομένων. Περιλαμβάνει ειδικές παραβολικές κεραίες (microwave passive parabolic antennas), ενισχυτή δυο κατευθύνσεων, διαμεσολαβητές μεταφοράς δεδομένων (hub-switch) και ασφαλές σύστημα εφοδιασμού. Ένας διακομιστής κάμερας μετατρέπει σε πραγματικό χρόνο το αναλογικό σήμα της κάμερας σε ψηφιακή ροή βίντεο. Τα γεωγραφικά χαρακτηριστικά της περιοχής απαιτούν τη χρήση τεσσάρων πομπών σε σημεία όπου δεν υπάρχει καμία οπτική επαφή στο δίκτυο μεταξύ των πυλώνων ή το Κέντρο. Το υποσύστημα αυτό αποτελείται από ένα αυτο-υποστηριζόμενο πύργο, ένα διαμεσολαβητή μεταφοράς δεδομένων, ένα σύστημα ηλιακής ενέργειας, ένα προστατευτικό περίβλημα, ένα σύστημα αντικεραυνικής προστασίας και το απαραίτητο λογισμικό του υποσυστήματος. Ο πυλώνας είναι ένας ανεξάρτητα - υποστηριζόμενος πύργος, ο οποίος διαθέτει ένα σύνολο προτύπων, έτσι ώστε, να εξασφαλιστεί τη μέγιστη στατική αποτελεσματικότητα των συσκευών με ελάχιστους κραδασμούς και την αντίσταση σε ακραίες καιρικές συνθήκες. Το τελικό ύψος καθορίστηκε με βάση την ικανότητα όρασης και τις λιγότερες περιβαλλοντικές ενοχλήσεις στην τοποθεσία. Οι επιλεγμένες περιοχές πλήττονται συχνά από ακραία καιρικά φαινόμενα. Αυτό επιβάλλει την εγκατάσταση συστημάτων αντικεραυνικής προστασίας. Ηλιακοί συλλέκτες παρέχουν ισχύ σε απόμακρους πύργους ελέγχου, οι οποίοι δεν έχουν τη δυνατότητα σύνδεσης με το δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας Κέντρο Ελέγχου και Λειτουργίας Το ΚΕΛ ήταν η αίθουσα υποδοχής, όπου γίνεται η τελική ανάλυση των πληροφοριών από τις κάμερες (επίγειες και εναέριες). Ήταν εφοδιασμένο με δύο μεγάλες οθόνες πλάσματος (42 ") που επιτρέπουν την παρατήρηση της περιοχής και την απεικόνιση πληροφοριών σχετικά με την κατάσταση του δικτύου. Ο διαχειριστής μπορεί, όταν απαιτείται, να παίρνει χειροκίνητα τον έλεγχο κάθε κάμερας και να εστιάζει (zoom in-out) για να λάβει πληροφορίες σχετικά με μια πυρκαγιά. Το Κέντρο ήταν εξοπλισμένο με ένα κατάλληλο σύστημα υπολογιστών που αποτελείται από μια βάση δεδομένων του διακομιστή και των δεδομένων server, web server, και εφαρμογή GIS server. Περιλαμβάνεται λογισμικό για την παρακολούθηση του ασύρματου δικτύου και η ροή των δεδομένων από τις συσκευές, για τον αυτόματο έλεγχο των αυτόνομων μονάδων στους απομακρυσμένους πυλώνες. Επιπλέον, πολλά στοιχεία περιλήφθηκαν για να εξασφαλιστεί η ασφάλεια του δικτύου και της βάσης δεδομένων από δυνητικούς εισβολείς (hackers): ένα firewall και ένα proxy server ανέλαβε το ρόλο της θωράκισης στο εσωτερικό δίκτυο. Η ασφάλεια 6

8 των δεδομένων που μεταφέρει αυτό χορηγήθηκε χρησιμοποιώντας το ψηφιακό πρωτόκολλο κρυπτογράφησης SSL 128 bit. Από τη στιγμή που δοθεί συναγερμός και εντοπισθούν οι συντεταγμένες το γεωγραφικό σύστημα πληροφοριών (FMIS) (Gatzogiannis et al. 2002, Gatzogiannis, 2003) δίνει στο συντονιστή το σύνολο των πληροφοριών, ώστε να μειωθεί ο χρόνος λήψης αποφάσεων στο ελάχιστο (Εικόνα 4) Αυτοματοποιημένη Ανίχνευση πυρκαγιάς Λογισμικό, το οποίο βρίσκεται ήδη σε εξέλιξη, επιτρέπει την αυτόματη ανίχνευση του καπνού ή τις φλόγες με βάση την ανάλυση και σύγκριση εικόνων, τις οποίες το σύστημα έχει προ-αποθηκευμένες. Οι κάμερες κινούνται αυτόματα και κάνουν μια πλήρη περιστροφή οριζόντια σε βήματα των 10 o ή 5 o. Το σύστημα συγκρίνει τις νέες εικόνες με τις αποθηκευμένες και ανιχνεύει όταν υπάρχουν διαφορές στα εικονοστοιχεία, και με ειδικούς πολύπλοκους αλγόριθμους, οι οποίοι επεξεργάζονται από το σύστημα σε πραγματικό χρόνο, εντοπίζει εάν είναι καπνός ή φωτιά και όχι κάποιο τυχαίο γεγονός (σκόνη, νέφος κ.λ.π.). Πριν τον τελικό συναγερμό ο χειριστής αναλαμβάνει τον έλεγχο της κάμερας χειροκίνητα και με κατάλληλες μεγεθύνσεις αποφαίνεται, εάν είναι δασική πυρκαγιά ή ελεγχόμενη πυρκαγιά (π.χ. κάψιμο κλαδιών). Με τον τρόπο αυτόν έχουμε άμεση ειδοποίηση και εκδήλωση συναγερμού στα πρώτα λεπτά της εμφάνισης μιας πυρκαγιάς. Η περιστροφή μιας δεύτερης κάμερας προς το σημείο του καπνού δίνει το αζιμούθιο της πυρκαγιάς μειώνοντας στο ελάχιστο το χρόνο εντοπισμού και ενημέρωσης των πυροσβεστικών οχημάτων Αποδοχή του κοινού και ευαισθητοποίηση Μία κύρια μέριμνα πριν από την εγκατάσταση του δικτύου ήταν να αποφευχθεί μια πιθανή αντίδραση από την τοπική κοινωνία, εξαιτίας της χρήσης των καμερών. Έτσι, προηγήθηκε μια εκτεταμένη εκστρατεία ενημέρωσης πριν από την έναρξη του έργου, των αρχών και του κοινού σχετικά με τα ενδεχόμενα οφέλη του έργου. Το αποτέλεσμα ήταν όχι μόνο να τύχει το πρόγραμμα την αποδοχή, αλλά υπήρξε ουσιαστική συμμετοχή και βοήθεια (αρχές αυτοδιοίκησης, μελισσοκομικοί συνεταιρισμοί, σύλλογοι και υπηρεσίες) στα εξής θέματα: - Η εξασφάλιση της άδειας για την εγκατάσταση των πυλώνων σε δασικές περιοχές. - Η παροχή ηλεκτρικής ενέργειας, όπου αυτό ήταν δυνατό. - Παροχή χώρου για την εγκατάσταση του ΚΕΛ. - Η εξασφάλιση της άδειας για τις πειραματικέ πυρκαγιές και συνεχής παρουσία πυροσβεστικών οχημάτων. - Εξασφάλιση επαρκούς ποσότητας του καύσιμου υλικού σε επιλεγμένους χώρους. Ένα άλλο πρόβλημα ήταν τα δημιουργούμενα ηλεκτρομαγνητικά πεδία. Το διεθνές πρωτόκολλο Wi-Fi a επελέγη ως μέθοδος για τη μεταφορά δεδομένων, κυρίως λόγω της ελεύθερης πρόσβασης και της χαμηλής κατανάλωσης ισχύος επικοινωνίας, άρα και της εκπομπής χαμηλής ακτινοβολίας ώστε να ξεπεραστούν οι δικαιολογημένες ανησυχίες των κατοίκων. Οι ενδείξεις δείχνουν ότι η πολύ χαμηλή απαιτούμενη ισχύς έχει ως αποτέλεσμα όλα να λειτουργούν εντός των διεθνώς αποδεκτών κατευθυντήριων γραμμών ICNIRP (Anonymous 1998) και σύμφωνα με τη νομοθεσία [Νόμος 3431, ΦΕΚ 13/A/ ]. Στο τέλος του πειράματος, υπήρξαν δύο ημερών αφιερωμένες στην επίσημη επίδειξη της λειτουργίας του συστήματος ΣΙΘΩΝ: μία ημέρα για τα Μέσα Μαζικής Ενημέρωσης και μία άλλη για τις Περιφερειακές Υπηρεσίες που εμπλέκονται στην την πρόληψη και καταπολέμηση των πυρκαγιών (Πυροσβεστική, Δασική Υπηρεσία, ΟΤΑ κ.λ.π.). 7

9 2.2.7 Πειραματική εγκατάσταση στο πεδίο δοκιμών. Προκειμένου να αξιολογηθεί η δυναμική και η ικανότητα λειτουργίας του συστήματος έλαβε χώρα ένα πείραμα το Μάιο και τον Ιούνιο του Οι καιρικές συνθήκες της περιόδου των πειραμάτων ποίκιλαν αλλά ήταν στα όρια των τυπικών συνθηκών της περιοχής. Για τη βαθμονόμηση του συστήματος και τον έλεγχο της αξιοπιστίας του, επιλέχθηκαν οι κατάλληλες περιοχές και προετοιμάστηκαν ώστε να δημιουργηθούν χαμηλής έντασης ελεγχόμενες πυρκαγιές (± 3 m διάμετρο, Εικόνα 5). Οι δοκιμαστικές φωτιές εφαρμόσθηκαν σε διάφορες περιοχές κυρίως σε αντιπυρικές ζώνες, δρόμους και διάκενα, ώστε να μην υπάρχει κίνδυνος πρόκλησης πυρκαγιάς στο δάσος. Οι θέσεις αυτές καθορίζονταν καθημερινά από το συντονιστή του προγράμματος και τον αναπληρωτή του, χωρίς να ανακοινώνονται στους παρατηρητές. Σε κάθε χώρο συλλέγονταν καύσιμα υλικά από κλαδιά πεύκων και τοπικών θάμνων. Η τοπική Πυροσβεστική Υπηρεσία και ο Δήμος Σιθωνίας πρόσφεραν επαρκή αριθμό πυροσβεστικών οχημάτων και το κατάλληλο προσωπικό καθ όλη τη διάρκεια του πειράματος. Κατά τη διάρκεια της περιόδου των δοκιμών, οι δέκα κάμερες κινούνταν αυτόματα οριζόντια και κάθετα. Οι χειριστές είχαν τον έλεγχο των βίντεο σε πραγματικό χρόνο ροής της εικόνας σε δύο μεγάλες οθόνες πλάσματος (Εικόνα 4). Παρά την πλήρη δυνατότητα περιστροφής των καμερών, προγραμματίστηκαν για την παρακολούθηση μόνο τομέων του δάσους, κατά τέτοιο τρόπο ώστε κάθε σημείο της περιοχής να σαρώνεται τουλάχιστον από δύο κάμερες. Το γεγονός αυτό επέτρεψε την κάμερα να πραγματοποιήσει τη σάρωσή της πιο γρήγορα και συνεπώς να επιτύχει την έγκαιρη ανίχνευση. Φαίνεται ότι η καλύτερη ανίχνευση γίνεται σε αποστάσεις μικρότερες από 10 χιλιόμετρα, τιμή που είναι επαρκής στις τοπικές μορφολογικές συνθήκες, οι οποίες είναι συγκρίσιμες με την πλειοψηφία των βουνών της Ελλάδα. Μόλις ανιχνευθεί καπνός, ο χειριστής κάνει χειροκίνητα ζουμ στην περιοχή, προκειμένου να προσδιορίσει με μεγαλύτερη ακρίβεια τη φύση του περιστατικού. Σε ένα ειδικό πρωτόκολλο αποθηκεύονται αρκετά δεδομένα όπως: η θέση ανάφλεξης (συντεταγμένες, τετράγωνο, τοπωνύμιο), η θέση του πλησιέστερου πυλώνα, η στιγμή της ανάφλεξης, η στιγμή της ανίχνευσης από τις κάμερες, η στιγμή της ανίχνευσης από την 2 η κάμερα και η απόστασή της από το σημείο ανάφλεξης, οι καιρικές συνθήκες (ένταση και διεύθυνση ανέμου), η θερμοκρασία του αέρα, η σχετική υγρασία, η ορατότητα, ο τύπος καυσίμου, και ο απαιτούμενος χρόνος της επεξεργασίας. Η πλειοψηφία των πυρκαγιών ανιχνεύθηκε από τουλάχιστον μια κάμερα σε λιγότερο από δύο λεπτά μετά την ανάφλεξη. Ανίχνευση από μια δεύτερη κάμερα μέσα σε λιγότερο από δύο λεπτά σημειώθηκε στις μισές περιπτώσεις. Η επίδοση αυτή μπορεί να θεωρηθεί ως πολύ καλή σε απόλυτη τιμή του χρόνου ανίχνευσης. Επίσης, αξιοσημείωτο είναι ότι οι χρόνοι αυτοί είναι το αποτελέσματα ενός πειράματος, στο οποίο οι φωτιές που δημιουργήθηκαν ήταν σε περιορισμένο μέγεθος. Η λειτουργία του ασύρματου δικτύου δούλεψε χωρίς κανένα πρόβλημα. Ο τηλεχειρισμός όλου του συστήματος ήταν αποτελεσματικός, οι αυτόματες κινήσεις των καμερών αξιόπιστες και η χειροκίνητη κίνηση των καμερών σχετικά εύκολη και αποτελεσματική. Η ποιότητα της ζωντανής ροής εικόνων ήταν εξαιρετική, εκτός από συνθήκες βροχής και χαμηλής νέφωσης. Φαίνεται ότι το σύστημα παρουσιάζει μια σχετική ευαισθησία σε πολύ ισχυρούς ανέμους ( 7 μποφόρ). Ως εκ τούτου, είναι αναγκαίο να ενισχυθεί η μεταλλική δομή των πυλώνων. Μια τρίτη μεγάλη οθόνη πλάσματος θα ήταν χρήσιμη προκειμένου να παρακολουθούμε το πολύ τέσσερις κάμερες σε κάθε οθόνη. Επιπλέον, παρά το ότι θεωρητικά ένας παρατηρητής μπορεί να χειριστεί το σύστημα, θα ήταν καλύτερο να έχουμε δύο παρατηρητές που να μοιράζονται την παρακολούθηση. Ένα από τα 8

10 πλεονεκτήματα του προτεινόμενου συστήματος είναι ότι μόνο ένας υπολογιστής ελέγχει το σύνολο του δικτύου των δέκα καμερών. Βρίσκεται στο ΚΕΛ, ώστε να αποφευχθούν πιθανοί βανδαλισμοί ή καταστροφή από φυσικούς κινδύνους. 2.3 Στόχοι και προδιαγραφές των εναέριων σύστημα θερμικής απεικόνισης Εισαγωγή Το έργο ΣΙΘΩΝ αποσκοπούσε επίσης στην διεξαγωγή περαιτέρω έρευνας και ανάπτυξης στον τομέα της χρήσης νέων μικρότερων και λιγότερο δαπανηρών υπέρυθρων καμερών ανίχνευσης πυρκαγιάς, όπως επίσης και για σκοπούς ελέγχου, και για την καλύτερη διαχείριση μετά την πυρκαγιά (δηλαδή, τη χαρτογράφηση των καμένων περιοχών, την αξιολόγηση των επιπτώσεων της πυρκαγιάς). Ο ΣΙΘΩΝ επίσης επικεντρώθηκε στον τομέα της επεξεργασίας εικόνας σε συνδυασμό με το Γεωγραφικό Σύστημα Πληροφοριών (GIS), το Global Positioning System (GPS) και το Inertial Navigation System (INS) τεχνολογίες που βοηθούν στη δυναμική μετάφραση των πρώτων δεδομένων εικόνας που συλλέγονται (έξοδοι βίντεο ή θερμικές εικόνες ) με σκοπό την παραγωγή εύχρηστων προϊόντων. Το εναέριο σύστημα του ΣΙΘΩΝ σχεδιάστηκε για να προσφέρει υψηλής ποιότητας εγχρώμων (RGB βίντεο) και υπέρυθρων εικόνων. Κάθε αποκτημένο καρέ (frame) συνδυάζεται με κινηματικό GPS και μια αδρανειακή πλατφόρμα δεδομένων απορρόφησης των κραδασμών MIDG ΙΙ Inertial Measuring Unit (IMU) τοποθετημένων σε αεροπλάνο. Η ενσωμάτωση του GPS, το IMU και των δεδομένων της κάμερας μαζί με ένα ψηφιακό μοντέλο υψομέτρων (DEM) επιτρέπει σε πραγματικό χρόνο την ορθοδιόρθωση και τον καθορισμό της γεωγραφικής θέσης των αποκτημένων καρέ χωρίς την ανάγκη χρήσης καταγεγραμμένων στο έδαφος σημείων ελέγχου. Ο τελικός σκοπός στο σχεδιασμό του συστήματος ΣΙΘΩΝ ήταν να πληροί τις λειτουργικές απαιτήσεις και την τακτική παραγωγή προϊόντων, τα οποία είναι χρήσιμα για τη διαχείριση κρίσεων, συμπεριλαμβανομένων: αναγνώρισης hot spot, γεωγραφικής θέσης και πρόκλησης συναγερμού, τοποθεσία του μετώπου της πυρκαγιάς και την παρουσίαση σε έναν χάρτη, δημιουργία ισοθερμικών καμπυλών και χαρτογράφηση, γεωαναφοράς βίντεο (RGB) και θερμικές εικόνες προσαρμοσμένες στο Ελληνικό Γεωδαιτικό Σύστημα Αναφοράς (EGSA87) ή οποιαδήποτε άλλο χρησιμοποιούμενο χαρτογραφικό σύστημα προβολής από τους διαχειριστές της πυρκαγιά στην περιοχή ενδιαφέροντος, συνθετικά χαρτογραφικά προϊόντα με γεωγραφική αναφορά ενσωματωμένων θερμικών και / ή εικόνων βίντεο προσαρμοσμένων στο υπόβαθρο των υπαρχόντων χαρτών, των οδικών δικτύων και τις εγκαταστάσεις που βρίσκονται στην περιοχή των επιχειρήσεων. Ο χρόνος είναι πρωταρχικής σημασίας για την επιτυχία ενός τέτοιου συστήματος. Το σύστημα έχει σχεδιαστεί για να εξασφαλιστεί η αυτόματη ανίχνευση πυρκαγιάς. Είναι μεταφερόμενο σε οποιαδήποτε αερομεταφερόμενη πλατφόρμα και μπορεί να λειτουργεί μέσα σε 15 έως 20 λεπτά μετά την πρώτη ανακοίνωση πυρκαγιάς. Στην εναέρια πλατφόρμα, ο ΣΙΘΩΝ υποστηρίζεται από ένα πλήρως αυτοματοποιημένο σύστημα ελέγχου, το οποίο διαχειρίζεται κάθε καταγεγραμμένο καρέ, τη ραδιομετρική βαθμονόμησης εικόνας και το κατώφλι ορίων, καθώς και τη δυναμική αναγνώρισης ενός hot spot / φωτιάς και του γεωεντοπισμού με προσέγγιση τ.μ. Πρέπει να σημειωθεί ότι η off-line επεξεργασία των στερεοσκοπικών ζευγών εικόνων με την ενσωμάτωση των δεδομένων GPS αναφοράς εδάφους, βελτιώνει τη γεω-ακρίβεια τοποθέτησης μέχρι της τάξεως του 1-3 m (~ 1,5-2 pixels). 9

11 Είναι σαφές ότι τα επεξεργασμένα στερεοσκοπικά ζεύγη εικόνων είναι χρήσιμα και κατά τη μεταπυρική διαχείριση αφού επιτρέπουν την ακριβή καταγραφή και εκτίμηση των ζημιών. Κατά τη διάρκεια της κρίσης, το σύστημα απεικόνισης έχει ενσωματωμένο εξοπλισμό τηλεμετρίας ικανό να μεταδώσει την παραγωγή των προϊόντων στις δυνάμεις πυρόσβεσης σε πραγματικό χρόνο. Η εναέρια πλατφόρμα του ΣΙΘΩΝ ήταν ένα δικινητήριο αεροσκάφος CESSNA 310Q της εταιρείας AEROPHOTO Ltd, η οποία συμμετείχε στο πρόγραμμα Ανάκτηση θερμοκρασιών από το σήμα video Η θερμική κάμερα του προτεινόμενου συστήματος είναι τύπου AGEMA Thermovision-570 της εταιρείας FLIR. Η θερμική κάμερα καταγράφει τις τιμές της προσπίπτουσας υπέρυθρης ακτινοβολίας, υπολογίζει την αντίστοιχη θερμοκρασία του στόχου, για κάθε στοιχείο του αισθητήρα και αποθηκεύει σε ψηφιακή μορφή τις τιμές θερμοκρασίας μαζί με τα πρωτογενή δεδομένα. Παράλληλα κωδικοποιεί τις τιμές των καταγραφόμενων θερμοκρασιών σε σύνθετο αναλογικό σήμα RGB βίντεο μέσω προ-επιλεγμένης χρωματικής κλίμακας. Τα τεχνικά χαρακτηριστικά της θερμικής κάμερας ικανοποιούν τις απαιτούμενες συνθήκες λειτουργίας του σχεδιαζόμενου συστήματος ως προς την ακρίβεια και την ευαισθησία μέτρησης της θερμοκρασίας. Εξάλλου, όπως έχει τονιστεί σε ανάλογες εφαρμογές (Ambrosia et al., 2003), το ζητούμενο είναι η εκτίμηση των χωροχρονικών μεταβολών της θερμοκρασίας εδάφους κατά τη διάρκεια μιας δασικής πυρκαγιάς και δευτερευόντως η με απόλυτη ακρίβεια μέτρηση της θερμοκρασίας. Εκτός όμως από τα τεχνικά χαρακτηριστικά που εξασφαλίζουν την αξιοπιστία των μετρήσεων, σημαντικό σχεδιαστικό παράγοντα αποτελεί και η δυνατότητα αυτοματοποιημένης λειτουργίας του συνολικού συστήματος. Για το λόγο αυτό, η θερμική κάμερα πρέπει να εξασφαλίζει τη δυνατότητα αυτή, χωρίς να είναι απαραίτητη η παρέμβαση του χρήστη. Η συνδεσμολογία του υλικού εξοπλισμού που απαρτίζεται το σύστημα (Η/Υ αεροσκάφους, Η/Υ σταθμού εδάφους, μονάδα GPS/INS, θερμική κάμερα), απαίτησε την κατασκευή ειδικών καλωδίων και την προμήθεια επιπλέον υλικών μερών. Το ωφέλιμο φορτίο του εξοπλισμού (κάμερα, GPS και INS μονάδες), ελέγχεται από έναν φορητό υπολογιστή στο αεροπλάνου. Η κάμερα και το IMU έχουν συνδεθεί στερεά ενώ η κάμερα βλέπει από ένα άνοιγμα στο κάτω μέρος του αεροσκάφους. Το σύστημα απαιτεί την απόκτηση των εικόνων σε κατάλληλα χρονικά διαστήματα, λαμβάνοντας υπόψη την ταχύτητα του αεροσκάφους, το ύψος που πετάει και τις φυσικές διαστάσεις πλαισίου της κάμερας, προκειμένου να αποκτήσουν χωρίς κενά την κάλυψη του εδάφους και να επιτρέψουν επαρκή επικάλυψη κατά μήκος του άξονα πτήσης, με τρόπο ώστε να εξασφαλίζεται η στερεοσκοπική επόπτευση για off-line επεξεργασία. Κατά τη διάρκεια των εργασιών το ωφέλιμο φορτίο του μηχανικού είναι εφοδιασμένο με πολλές διασυνδέσεις που δείχνουν δυναμικά (i) τη κατάσταση των στοιχείων και δευτερευόντων στοιχείων του συστήματος, (ii) την εισαγωγή δεδομένων στο σύστημα (εικόνες, GPS και INS δεδομένα), (iii) το καθεστώς της επικοινωνίας μεταξύ του ελεγκτή του συστήματος και του διακομιστή δεδομένων (στο έδαφος), και (iv) τα προϊόντα της παραγωγής (γεωγραφική αναφορά εικόνας, γεωγραφικές συντεταγμένες των θερμών σημείων που εντοπίστηκαν, ταυτότητα της επεξεργασίας του πακέτου δεδομένων, κλπ.). Για την υλοποίηση του συστήματος, απαιτήθηκε η ανάπτυξη δύο αυτόνομων μονάδων λογισμικού: - Η μία εκτελεί τη διαχείριση των αισθητήρων και τη συλλογή δεδομένων από αυτούς και λειτουργεί στην πλατφόρμα που φέρει τους αισθητήρες. Αποκαλείται «πελάτης» (Client). 10

12 - H δεύτερη εκτελεί την επεξεργασία των δεδομένων που λαμβάνονται από την πρώτη για την γεωναφορά των θερμικών εικόνων σε πραγματικό χρόνο. Αποκαλείται «εξυπηρέτης» (Server) Επεξεργασία εικόνας Για κάθε έκθεση της κάμερας καταγράφονται τα αντίστοιχα δεδομένα των GPS και IMU αυτόματα μαζί με τα δεδομένα της εικόνας, για να δημιουργηθεί ένα νέο πακέτο δεδομένων. Το πακέτο των στοιχείων προωθείται στο σύστημα υπολογιστή, εγκατεστημένο στο σταθμό εδάφους ή επί του αεροσκάφους (ανάλογα με την επιλεγείσα αρχιτεκτονική επικοινωνίας). Το πακέτο των στοιχείων αποκωδικοποιείται στο διακομιστή του υπολογιστή, και μετατρέπεται σε χρήσιμα προϊόντα πριν από την καταγραφή της επόμενης εικόνας. Οι ακόλουθες εργασίες εκτελούνται στο σταθμό διακομιστή σε πραγματικό χρόνο: - διόρθωσης και προβολή της εικόνας, -προσδιορισμός των συναγερμών θερμοκρασίας (επεξεργασία εικόνας), -απεικόνιση των γεωγραφικών συντεταγμένων των διαπιστωμένων εστιών και μετώπων πυρκαγιάς. Η γεω-αναφορά της εικόνας βασίζεται α) στο συνδυασμό των δεδομένων GPS για τη θέση της κάμερας, και β) στις αδρανειακές μετρήσεις που επιστρέφουν τις γωνίες προσανατολισμού της κάμερας κατά τη στιγμή της έκθεσης. Οι αποκατεστημένες και οι ορθο-διόρθωμένες θερμικές ή βίντεο εικόνες προβάλλονται στο χαρτογραφικό σύστημα προβολής, και υποβάλλονται σε μια σειρά συμπληρωματικών εργασιών μεταποίησης, προκειμένου να ανιχνευθούν περιοχές με θερμοκρασίες που υπερβαίνουν μια προκαθορισμένη τιμή (hot spots). Η θερμοκρασία που παράγεται και τα hot spots προϊόντα του χάρτη συνδυάζονται με το ισχύων υπόβαθρο και τους χάρτες της υπό παρακολούθηση περιοχής Δοκιμαστικές πτήσεις επίδειξης. Στα πρώτα στάδια του προγράμματος πραγματοποιήθηκαν πολλές δοκιμαστικές πτήσεις της αεροπορικής πλατφόρμας απεικόνισης του ΣΙΘΩΝ. Τα πρώτα πειράματα πραγματοποιήθηκαν το Μάιο του Κατά τις εργασίες αυτές προσδιορίστηκαν νέες απαιτήσεις και ερευνήθηκαν πρόσθετες εξελίξεις για την ενίσχυση των δυνατοτήτων του συστήματος ώστε να ανταποκρίνονται στις λειτουργικές επιχειρησιακές ανάγκες. Για την τελική διαμόρφωση του συστήματος, οργανώθηκαν πτήσεις πάνω από τη χερσόνησο Σιθωνία της Χαλκιδικής, το Μάιο Η ικανότητα ανίχνευσης και απεικόνισης του συστήματος αξιολογήθηκε σε διαφορετικές συνθήκες, αλλάζοντας το ύψος πτήσης του αεροσκάφους και την ταχύτητα πλεύσης, καθώς και το μέγεθος και την ένταση των φλογών που εντοπίστηκαν. Για να επιτευχθεί αυτό εισήχθησαν στο σύστημα ελέγχου πλοήγησης των αεροσκαφών, μια σειρά διαφορετικών προ-σχεδιασμένων διαδρομών πλοήγησης, όπως φαίνεται στην Εικόνα 7, για να εξασφαλίζουν ότι καλύπτεται το σύνολο της χερσονήσου Σιθωνίας χωρίς κενά στην απόκτηση εικόνας. Κατά τη διάρκεια των πτήσεων επίδειξης ολόκληρη η περιοχή μελέτης εξεταζόταν από το σύστημα ΣΙΘΩΝ με την καταγραφή και επεξεργασία των εικόνων κάθε 5-7 δευτερόλεπτα. Το ακριβές χρονικό διάστημα μεταξύ των διαδοχικών λήψεων εξαρτάται από τις συνθήκες πτήσης (ύψος πτήσης, ταχύτητα πλεύσης, υψόμετρο εδάφους). Το ηλεκτρονικό σύστημα που ελέγχει τη συχνότητα λήψης εικόνων κατά τη διάρκεια της πτήσης υπολογίζει και προσαρμόζει αυτόματα των χρονικό διάστημα μεταξύ των διαδοχικών λήψεων. Για όσο διάστημα το επίπεδο των καταγραφόμενων θερμοκρασιών ήταν κατά τις συνήθεις τιμές το σύστημα παρέμενε στη λεγόμενη 11

13 «αθόρυβη λειτουργία», στέλνοντας στον υπολογιστή επεξεργασμένα και σύμφωνα με τη γεωγραφική αναφορά θερμικά πλαίσια εικόνας. Εφόσον εντοπιζόταν συμβάν με θερμοκρασία πάνω από το προκαθορισμένο όριο (threshold), το σύστημα τίθεται αμέσως σε «κατάσταση συναγερμού» και το προσωπικό του αεροσκάφους προειδοποιείται για τον κίνδυνο, από έναν ήχο ειδοποίησης. Την ίδια στιγμή, οι γεωγραφικές συντεταγμένες της εκδήλωσης της πυρκαγιάς εμφανίζονται στην οθόνη, αναφέροντας την ύπαρξη και τη θέση της πυρκαγιάς, όπως φαίνεται στην Εικόνα 8. Οι πτήσεις επίδειξης έδειξαν ότι η πλατφόρμα υπερύθρων του ΣΙΘΩΝ είναι αρκετά ευαίσθητη για την ανίχνευση πυρκαγιών χαμηλής έντασης και λίγων τετραγωνικών μέτρων στο έδαφος, από το ύψος των μ. έως μ. πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας. Εικόνες πραγματικού χρόνου με γεω-αναφορά, που χρησιμοποιούν δεδομένα εισαγωγής μόνο από το GPS- assisted INS, εμφανίστηκαν καλά και παρήγαγαν επαρκώς ακριβείς (~ 50 μ.) σχέσεις μεταξύ των εικόνων που τραβήχτηκαν και τις πραγματικές θέσεις πυρκαγιάς στο έδαφος. Τα σχήματα 8 (a) και (b) δείχνουν την ικανότητα του συστήματος για δυναμική σάρωση της επιφάνειας, στερεοσκοπική προβολή εικόνας με επικάλυψη του 60% και προβολή των γεωαναφερομένων εικόνων σε ένα χάρτη αναφοράς της περιοχής μελέτης. Ένα παράδειγμα χαμηλής έντασης και μικρού μεγέθους φωτιάς περίπου 3x3 m 2 στο έδαφος, όπως ανιχνεύεται από μ. και μ. από την επιφάνεια της θάλασσας δίνεται στην Εικόνα 8 (c) και (d), αντίστοιχα. 2.4 Ανάπτυξη Βάσης Γεωγραφικών Δεδομένων για αντιπυρική προστασία δασών και αποκατάσταση καμένων εκτάσεων Εισαγωγή Στο πρόγραμμα «ΣΙΘΩΝ» διερευνήθηκαν οι δυνατότητες που υπάρχουν για έγκαιρη αναγγελία αλλά και για μείωση του χρόνου πρώτης προσβολής των δασικών πυρκαγιών. Έτσι, αναπτύχθηκε μια βάση γεωγραφικών δεδομένων ικανή να συνεισφέρει αποτελεσματικά στην προστασία των δασών. Βασικοί στόχοι ήταν: α) η οργάνωση μιας γεωγραφικής βάσης δεδομένων (ΒΔ) κοινής για όλους τους εμπλεκόμενους φορείς στις δασικές πυρκαγιές, β) η δημιουργία ενός νέου εργαλείο διαχείρισης πληροφοριών δασικών πυρκαγιών και γ) η προσαρμογή της ΒΔ έτσι ώστε να αποτελεί εργαλείο διασύνδεσης των τηλεανιχνευτικών μέσων δασικών πυρκαγιών με τους συντονιστές της αντιπυρικής προστασίας. Για την εξυπηρέτηση των στόχων αυτών αναπτύχθηκε ένα ολοκληρωμένο πληροφοριακό σύστημα, το οποίο με το όνομα FMIS-SITHOΝ αποτελείται από τρεις επιμέρους βάσεις δεδομένων: Γεωγραφικών, Περιγραφικών και Στατιστικών πληροφοριών αντίστοιχα. Οι βάσεις αυτές λειτουργικά συνδεδεμένες μεταξύ τους εξυπηρετούν μια σειρά λειτουργιών διαχείρισης των δασικών πυρκαγιών σε ένα φιλικό για το χρήστη περιβάλλον. Ειδικές ρουτίνες εστιάζουν στις ανάγκες αντιπυρικής προστασίας εξυπηρετώντας τόσο την πρόληψη και την καταστολή των δασικών πυρκαγιών, όσο και την αποκατάσταση καμένων εκτάσεων. Ειδική οργάνωση της υποδοχής και της καταχώρησης στο σύστημα των σημάτων και πληροφοριών που αποστέλλουν τηλεανιχνευτικά μέσα (αεροπλάνα, κάμερες, παρατηρητές, κ.λ.π.) εξυπηρετεί στην άμεση και αυτόματη ενημέρωση των συντονιστών αντιπυρικού αγώνα για τη θέση και τα χαρακτηριστικά του χώρου όπου έλαβε χώρα πυρκαγιά, για τις δυνατότητες πρόσβασης (διαδρομές, κ.λ.π.), για διαθέσιμα μέσα κατάσβεσης (δεξαμενές νερού, κ.λ.π.), καθώς και για τις υποδομές και εγκαταστάσεις που 12

14 κινδυνεύουν και έχουν ανάγκη προστασίας. Το σύστημα δίνει επίσης τη δυνατότητα παρακολούθησης της εξέλιξης μιας πυρκαγιάς (απεικόνιση μετώπου πυρκαγιάς) εξυπηρετώντας έτσι και τη διενέργεια προβλέψεων και σχεδιασμού σεναρίων παρέμβασης. Η αποκατάσταση των καμένων εκτάσεων εξυπηρετείται, τέλος, με την παραγωγή και εκτύπωση θεματικών χαρτών για τις καιόμενες εκτάσεις, καθώς και με την παραγωγή και εκτύπωση ειδικού δελτίου πυρκαγιάς για κήρυξη της περιοχής ως αναδασωτέας και τη δημιουργία ιστορικού πυρκαγιάς. Οι εργασίες που εκτελέστηκαν κατά τη ροή του ΣΙΘΩΝ περιλαμβάνουν: 1) Σχεδιασμό του συστήματος βάσεων δεδομένων 2) Συγκέντρωση και πρώτη επεξεργασία πληροφοριών 3) Δημιουργία εξειδικευμένου λογισμικού 4) Δοκιμασία του συστήματος 5) Εγκατάσταση του συστήματος στους εμπλεκόμενους φορείς Ο σχεδιασμός περιέλαβε την καταγραφή των βασικών πληροφοριών (πρωτογενή δεδομένα), τη σχεδίαση του συστήματος των βάσεων δεδομένων, όπως επίσης και τον καθορισμό της κλίμακας εργασίας. Καθορίστηκαν τα χαρτογραφικά επίπεδα που συνέθεσαν το ψηφιακό υπόβαθρο πάνω στο οποίο αναπτύχθηκε η Γεωγραφική Βάση Δεδομένων του Συστήματος καθώς και οι επιμέρους πληροφορίες τους. Η συγκέντρωση στοιχείων επικεντρώθηκε στη συλλογή του πρωτογενούς υλικού. Το υλικό αυτό κάλυψε την περιοχή της Χερσονήσου Σιθωνίας Χαλκιδικής και περιελάμβανε; τοπογραφικά διαγράμματα χαρτών ΓΥΣ 1:50.000, και 1:5.000, ορθοφωτοχάρτες Υπουργείου Γεωργίας 1:5.000 (1997), γεωλογικούς χάρτες 1: του ΙΓΜΕ, κ.α. Με τη συλλογή του υλικού έγινε σταδιακά και η ψηφιοποίησή του. Από τα Τοπογραφικά Διαγράμματα προέκυψαν τα χαρτογραφικά επίπεδα υποβάθρου όπως είναι το επίπεδο των χωροσταθμικών καμπυλών, το δίκτυο των οικισμών, το υδρογραφικό δίκτυο, τα τοπωνύμια και το βασικό οδικό δίκτυο. Η δημιουργία του εξειδικευμένου λογισμικού, που διαχειρίζεται το σύνολο των Γεωγραφικών δεδομένων, αναπτύχθηκε σε περιβάλλον ArcGIS 9.0 (οι ρουτίνες κώδικα γράφτηκαν σε VBA: Visual Basic for Application) και εξυπηρετεί: * τη διαχείριση δασικών πληροφοριών γενικά, μέσα από μενού όπως: Θεματικοί χάρτες, Αναζήτηση, Επεξεργασίες, Οδικό Δίκτυο κλπ. και * την αντιπυρική προστασία, δηλαδή τη διαχείριση πληροφοριών δασικών πυρκαγιών που αφορούν: α) στον αντιπυρικό σχεδιασμό και στην πρόληψη δασικών πυρκαγιών, β) στην καταστολή δασικών πυρκαγιών (καταχώρηση πληροφοριών για σημεία έναρξης πυρκαγιάς, παραγωγή επιχειρησιακών χαρτών, κλπ) και γ) στην αποκατάσταση καμένων εκτάσεων (οριοθέτηση της καμένης έκτασης, παραγωγή χαρτών κλπ) Δοκιμασία του συστήματος Κατά τη διάρκεια της πιλοτικής δοκιμασίας, η οποία έγινε κάτω από προσχεδιασμένα πολλαπλά σενάρια διερευνήθηκε η εφικτότητα εφαρμογής του Πληροφοριακού Συστήματος και αξιολογήθηκε σε ελεγχόμενες συνθήκες (σενάρια) λειτουργίας. Σημεία προς διερεύνηση αποτέλεσαν μεταξύ άλλων: Η ευκολία εγκατάστασης του συστήματος, η ικανοποίηση των απαιτήσεων των τελικών χρηστών, ο χρόνος αντίδρασης του συστήματος, η δυνατότητα παραγωγής των 13

15 επιθυμητών αποτελεσμάτων (χαρτών κλπ) μέσα στους προβλεπόμενους χρόνους κα ο εντοπισμός προβλημάτων λειτουργίας. Τα συμπεράσματα από την πιλοτική εφαρμογή ήταν καθοριστικά για την ολοκλήρωση της ανάπτυξη του συστήματος. Εγκατάσταση του συστήματος στους εμπλεκόμενους φορείς (Δασαρχείο Πολυγύρου και Πυροσβεστικό Σώμα Κεντρικής Μακεδονίας): Στόχος της διαδικασίας αυτής ήταν η ενημέρωση των στελεχών που θα έχουν την ευθύνη διαχείρισης των προβλημάτων αντιπυρικής προστασίας, η συγκέντρωση εμπειρίας εφαρμογής κάτω από πραγματικές συνθήκες για παραπέρα βελτίωση του συστήματος Αποτελέσματα Α) Το σύστημα των βάσεων δεδομένων συντίθεται από τρεις επί μέρους βάσεις δεδομένων: 1) ΒΔΓΠ: ΒΔ Γεωγραφικών πληροφοριών 2) ΒΔΠΠ: ΒΔ Περιγραφικών πληροφοριών 3) ΒΔΣΠ : ΒΔ Στατιστικών πληροφοριών Οι βάσεις είναι λειτουργικά συνδεδεμένες μεταξύ τους και εξυπηρετούν το σύνολο των λειτουργιών διαχείρισης των δασικών πυρκαγιών. Η βάση δεδομένων Γεωγραφικών Πληροφοριών περιλαμβάνει τις πληροφορίες που έχουν χωρική υπόσταση, αναφέρονται δηλαδή σε μια συγκεκριμένη γεωγραφική οντότητα, η οποία μπορεί να έχει τη μορφή ενός σημείου (πχ. σημείο έναρξης πυρκαγιάς), μιας γραμμής (πχ. μέτωπο πυρκαγιάς) ή ενός πολυγώνου (πχ. καμένη έκταση). Οι πληροφορίες οργανώνονται ώστε να δημιουργούνται τα διάφορα θεματικά επίπεδα και να συνθέτουν θεματικούς χάρτες. Για τη διαχείριση των δεδομένων των βάσεων δημιουργήθηκαν σχετικές ρουτίνες (modules) οι οποίες καλούν αντίστοιχες φόρμες και επιτρέπουν την εισαγωγή, διαγραφή και τροποποίηση εγγραφών ελέγχοντας κατά το δυνατόν την ορθότητα των εισαγόμενων στοιχείων και κυρίως την ακεραιότητα των αναφορών (referential integrity) μεταξύ συνδεδεμένων πινάκων. Δημιουργήθηκαν επιπλέον ρουτίνες οι οποίες εκτελούν συγκεκριμένους υπολογισμούς και αποθηκεύουν τα αποτελέσματα σε αντίστοιχους πίνακες της βάσης είτε εξάγουν πρωτογενή και υπολογιζόμενα δεδομένα για να χρησιμοποιηθούν σε παραπέρα στατιστικές και λοιπές αναλύσεις. Β) Οι ΒΔ ως εργαλείο διαχείρισης δασικών πυρκαγιών Αναφορικά με την ΠΡΟΛΗΨΗ των δασικών πυρκαγιών, το σύστημα παράγει τυποποιημένα και αυτόματα δυο χάρτες αντιπυρικής προστασίας: ΧΑΠ_Α : Εποπτικός Χάρτης Αντιπυρικής προστασίας ΧΑΠ_Β: Αναλυτικός Χάρτης Αντιπυρικής Προστασίας Περιλαμβάνει δε και ένα Πρωτόκολλο Συντονισμού Δράσης μεταξύ των εμπλεκόμενων φορέων (Δασικές Υπηρεσίες, Πυροσβεστικό Σώμα, ΟΤΑ κλπ) στο οποίο μπορούν να περιγράφονται οι υποχρεώσεις και αρμοδιότητες κάθε φορέα, όπως αυτές συμφωνούνται κάθε χρόνο πριν από την αντιπυρική περίοδο. Μια απλή ενσωμάτωση κειμένου που, χωρίς να προδικάζει τρόπους συνεργασίας και ενέργειας των εμπλεκόμενων φορέων, μπορεί συνοδεύεται και από έναν χάρτη αντιπυρικής προστασίας με επιπρόσθετες πληροφορίες για εκτελούμενα ή προς εκτέλεση έργα προστασίας από κάθε φορέα. 14

16 Αναφορικά με την ΚΑΤΑΣΤΟΛΗ των δασικών πυρκαγιών, το σύστημα είναι σε θέση να εξυπηρετεί τις ακόλουθες ενέργειες και λειτουργίες: 1. Υποδοχή πληροφοριών πυρκαγιάς και χαρτογράφησή της 2. Αυτόματη σύνθεση και παραγωγή επιχειρησιακών χαρτών κινητοποίησης και καταστολής. 3. Επεξεργασία πληροφοριών οδοποιίας και διαθέσιμων οχημάτων των δυνάμεων καταστολής και παροχή πληροφοριών για εναλλακτικές διαδρομές του σημείου της πυρκαγιάς. 4. Επεξεργασία πληροφοριών περιοχής έναρξης και εξάπλωσης της πυρκαγιάς και παροχή αναλυτικών πληροφοριών (εκθέσεις, δελτία) για: το σημείο έναρξης (συντεταγμένες,grid, κλπ) την περιοχή εξάπλωσης της πυρκαγιάς (έκταση, βλάστηση, υποδομές κλπ) τους σταθμούς στάθμευσης οχημάτων (γεωγραφική θέση, οχήματα, προσωπικό κλπ) Αναφορικά με την ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΜΕΤΑΠΥΡΙΚΩΝ ΚΑΤΑΣΤΑΣΕΩΝ, το σύστημα είναι σε θέση να παράγει, μετά και την οριστικοποίηση των πληροφοριών που θα εισρεύσουν από την πυρκαγιά, κωδικοποιημένα και αυτόματα: Χάρτη καμένης έκτασης Έντυπο σύνταξης της σχετικής έκθεσης για κήρυξη της καμένης έκτασης ως αναδασωτέας Θεματικούς χάρτες (αναγλύφου, βλάστησης, γεωλογίας κλπ) που είναι απαραίτητοι για τη λήψη μέτρων διαχείρισης (αναδάσωση κλπ). Μια διαδικασία ενημέρωσης του συστήματος και δημιουργίας ιστορικού ολοκληρώνει τις βασικές και αυτοματοποιημένες διαδικασίες του συστήματος των βάσεων δεδομένων. Γ) Η βάση διασύνδεσης των τηλεανιχνευτικών μέσων με τους συντονιστές της αντιπυρικής προστασίας Ο ρόλος του γεωγραφικού συστήματος πληροφοριών επικεντρώνεται εδώ στον τρόπο υποδοχής και επεξεργασίας πληροφοριών που θα εισρέουν στη συντονιστική ομάδα, όπου και θα λειτουργεί το ΓΣΠ, από τα τηλεανιχνευτικά μέσα (αεροπλάνα, κάμερες) ή και τους παρατηρητές πεδίου, για το σημείο έναρξης και εν συνεχεία την πορεία της πυρκαγιάς. Ειδική οργάνωση της υποδοχής και καταχώρησης στο σύστημα σημάτων και πληροφοριών που αποστέλλουν τηλεανιχνευτικά μέσα εξυπηρετεί στην άμεση και αυτόματη ενημέρωση των συντονιστών αντιπυρικού αγώνα για τη θέση και τα χαρακτηριστικά του χώρου όπου έλαβε χώρα πυρκαγιά, για τις δυνατότητες πρόσβασης (διαδρομές κλπ), για διαθέσιμα μέσα κατάσβεσης (δεξαμενές νερού κλπ), καθώς και για τις υποδομές και εγκαταστάσεις που κινδυνεύουν και έχουν ανάγκη προστασίας Συμπεράσματα της χρήσης της Γεωγραφικής Βάσης Δεδομένων Τα κρίσιμα σημεία του πληροφοριακού συστήματος που αναπτύχθηκε και που στοιχειοθετούν και νέα τεχνογνωσία για τα σημερινά δεδομένα της χώρας μας επικεντρώνονται στα ακόλουθα σημεία: στο περιβάλλον εργασίας, στη δυνατότητα πρόσβασης και στην ευχέρεια χρήσης στην αυτοματοποιημένη παραγωγή και διάθεση χαρτών και πληροφοριών στη λειτουργία κοινής βάσης δεδομένων αντιπυρικής προστασίας και στις διανοιγόμενες προοπτικές Το περιβάλλον εργασίας διευκολύνει στην άμεση επικοινωνία με το σύστημα και εποπτεία στα δεδομένα και στις δυνατότητές του. 15

17 Η αυτοματοποιημένη παραγωγή και διάθεση χαρτών και δελτίων πληροφοριών, που επιτυγχάνεται κατά τη φάση της καταστολής μιας πυρκαγιάς, δημιουργεί τρία σοβαρά πλεονεκτήματα αντιπυρικής προστασίας ως ακολούθως: 1 ο : Μειώνεται δραστικά ο χρόνος ενημέρωσης και προετοιμασίας των δυνάμενων κατάσβεσης για κινητοποίηση. Διαπιστώθηκε ότι ο χρόνος παροχής όλων των αναγκαίων πληροφοριών, από τη στιγμή που αναγγέλλεται πυρκαγιά δεν ξεπερνάει τα 5 λεπτά της ώρας. Μέσα σ αυτό το χρονικό διάστημα τίθενται στη διάθεση του συντονιστή τα ακόλουθα στοιχεία: α) Απεικόνιση στην οθόνη ΗΥ (επί τοπογραφικού χάρτη) του σημείου έναρξης της πυρκαγιάς. β) Οριοθέτηση περιοχής παρέμβασης για κατάσβεση της πυρκαγιάς, γ) Παροχή πληροφοριών για εγκαταστάσεις που κινδυνεύουν (οικισμοί, σπίτια, κάμπινγκ κλπ), αλλά και για εγκαταστάσεις αντιπυρικής προστασίας (δεξαμενές νερού κλπ) και εκτύπωση σχετικού δελτίου (με πληροφορίες θέσης και περιγραφής των εγκαταστάσεων) και χάρτη της περιοχής παρέμβασης. δ) Εντοπισμός της συντομότερης διαδρομής μετάβασης των πυροσβεστικών δυνάμενων από τους χώρους στάθμευσης στο σημείο της πυρκαγιάς, εκτίμηση του μήκους της διαδρομής και του χρόνου μετάβασης και εκτύπωση σχετικού δελτίου και αντίστοιχων επιχειρησιακών χαρτών. 2 ο : Βελτιώνεται συνολικά η αποτελεσματικότητα παρέμβασης των δυνάμεων καταστολής δεδομένου ότι αμέσως μετά την πρώτη αντίδραση, όπως παραπάνω, δίνεται η δυνατότητα ταχύτατης επεξεργασίας πληροφοριών πυρκαγιάς ως ακολούθως: Με διαρκή ροή πληροφοριών παρακολουθείται η εξέλιξη της πυρκαγιάς. Απεικονίζονται επί της οθόνης το ή τα μέτωπα της πυρκαγιάς και εξετάζονται εναλλακτικές διαδρομές πρόσβασης και εναλλακτικά σενάρια κατάσβεσης. Εξετάζονται εναλλακτικά σενάρια επέκτασης της πυρκαγιάς βελτιώνοντας έτσι τις προϋποθέσεις για μια αποτελεσματικότερη παρέμβαση. Η λειτουργία βάσης δεδομένων κοινής για όλους τους εμπλεκόμενους φορείς στις δασικές πυρκαγιές, προωθεί το συνεργατισμό και βελτιώνει την αποτελεσματικότητα ιδιαίτερα κατά τη φάση της πρόληψης των δασικών πυρκαγιών. Η λειτουργία του παρόντος πληροφοριακού συστήματος παρέχει τη δυνατότητα και διευκολύνει τη συνεργασία μεταξύ Δασικών Υπηρεσιών, που είναι αρμόδιες για την πρόληψη, και του Πυροσβεστικού Σώματος, που είναι αρμόδιο για την καταστολή, ώστε να εργαστούν από κοινού πριν από την αντιπυρική περίοδο πάνω σε συγκεκριμένα ζητήματα, όπως * η ενημέρωση της κοινής βάσης δεδομένων * ο σχεδιασμός της αντιπυρικής προστασίας και η από κοινού κατάρτιση του χάρτη αντιπυρικής προστασίας και * η κατάρτιση και συνυπογραφή πρωτοκόλλου συνεργασίας μεταξύ των εμπλεκόμενων φορέων, που επίσης προβλέπεται στο σύστημα. 3. Τελικά συμπεράσματα Στο σύστημα ΣΙΘΩΝ χρησιμοποιήθηκε η ευρυζωνική τεχνολογία και δημιουργήθηκε ένα ασύρματο δίκτυο in-situ οπτικών καμερών που εξασφαλίζει την έγκαιρη ανίχνευση και κοινοποίηση των δασικών πυρκαγιών και τη συνεχή παρακολούθηση των ευαίσθητων περιοχών σε πυρκαγιές. Το σύστημα ΣΙΘΩΝ εισάγει στην Ελλάδα νέες καινοτόμες τεχνολογίες για την ανίχνευση της πυρκαγιάς που επιτρέπει τη συνεχή παρακολούθηση του περιστατικού με στόχο να βελτιωθεί η αποτελεσματικότητα της καταπολέμησης της 16

18 πυρκαγιάς. Τα αποτελέσματα του τρέχοντος πειράματος ήταν περισσότερο ενθαρρυντικά σε σύγκριση με τους αρχικούς στόχους. Επιτεύχθηκε σημαντική μείωση του χρόνου ανίχνευσης της πυρκαγιάς που είναι μικρότερος από 2 λεπτά, καθώς και ένας αυτόματος υπολογισμός των συντεταγμένων του σημείου ανάφλεξης της πυρκαγιάς μέσα σε λιγότερο από 5 λεπτά, στην πλειονότητα των περιπτώσεων. Είναι μάλλον λογικό να υποθέσει κανείς ότι σε πραγματικές συνθήκες δασικής πυρκαγιάς το σύστημα θα είναι ακόμη πιο αποτελεσματικό, αφού ο καπνός σε αυτές τις περιπτώσεις είναι πολύ περισσότερος και, συνεπώς, διευκολύνει τον εντοπισμό. Το σύστημα είναι ένα ανεξάρτητο ψηφιακό σύστημα επιτήρησης (αυτόματη σάρωση) που είναι σε θέση να παρατηρεί μεγάλες εκτάσεις και να αναλύει, να συνδέει και να αποθηκεύει τα δεδομένα που συλλέγονται (εικόνες, μετεωρολογικά δεδομένα). Σε περίπτωση εκδήλωσης πυρκαγιάς, ένας χειριστής ή το σύστημα αυτόματα στέλνει μια ειδοποίηση ενώ παρέχει τις συντεταγμένες του συμβάντος. Εν τω μεταξύ, το δίκτυο των αισθητήρων είναι συνδεδεμένο με μια βάση δεδομένων ΓΣΠ που παρέχει σχετικές πληροφορίες που είναι χρήσιμες για την αποτελεσματική εκτίμηση του κινδύνου πυρκαγιάς, για την πυρόσβεση και για τη διαχείριση των περιστατικών, όπως είναι το είδος της βλάστησης και η ποσότητα του καυσίμου, το οδικό δίκτυο για την πρόσβαση στην εστία της πυρκαγιάς, τη μορφολογία της περιοχής, τις ευαίσθητες και απειλούμενες τοποθεσίες, κλπ. Μια αυτόματη υπορουτίνα επεξεργασίας δεδομένων παρέχει αμέσως την ταχύτερη πορεία των πυροσβεστικών οχημάτων για την πρόσβαση στη θέση της πυρκαγιάς. Οι δυνατότητες ζωντανής ροής του συστήματος επιτρέπει στο Κέντρο Ελέγχου Λειτουργίας να έχει πάντα την πραγματική "ζωντανή" εικόνα του περιστατικού και βοηθώντας σημαντικά τη διαδικασία λήψης αποφάσεων. Παράλληλα το ευρυζωνικό δίκτυο μπορεί να προσφέρει μεγάλες υπηρεσίες για την ασύρματη επικοινωνία μεταξύ των δασοπυροσβεστικών δυνάμεων που συμμετέχουν στην καταπολέμηση των πυρκαγιών. Φαίνεται η δυνατότητα χρήσης του συστήματος θα βελτιωθεί σημαντικά με την ενσωμάτωση των αυτοματοποιημένων λογισμικών εντοπισμού καπνού και πυρκαγιάς. Ωστόσο, αυτό πρέπει να συνδυαστεί με την ενίσχυση των πύργων ελέγχου, προκειμένου να αυξηθεί η απαραίτητη σταθερότητα κατά τη διάρκεια ισχυρών ανέμων. Παρά, την εξασφάλιση όλων των νομίμων αδειών για την εγκατάσταση του δικτύου και τη διεξαγωγή μιας τόσο συγκεκριμένης πειραματικής δοκιμής, η ερευνητική ομάδα έλαβε υπόψη πολύ σοβαρά υπόψη τις ανησυχίες των τοπικών πληθυσμών, όσον αφορά τη δημόσια αποδοχή και ευαισθητοποίηση. Το πρωτόκολλο Wi-Fi a επιλέχθηκε λόγω της εξαιρετικά χαμηλών ηλεκτρομαγνητικών πεδίων που δημιουργεί με εξαιρετικά στοχευόμενες σε στενές δέσμες ακτινοβολίες. Επιπλέον, οι τοπικές αυτοδιοικητικές αρχές (Νομαρχία, Δήμοι) και ο σημαντικός τοπικός συνεταιρισμός των μελισσοκόμων, ως οι κύριοι χρήστες του δάσους, συνέβαλαν στην υλοποίηση του δικτύου. Το σύστημα παρουσιάστηκε στην Πυροσβεστική και Δασική Υπηρεσία της περιοχής οι οποίοι αξιολόγησαν, τόσο την αποτελεσματικότητα, όσο και τη χρησιμότητά του. Σε πρώτη φάση, η βάση δεδομένων ΓΣΠ εγκαταστάθηκε και στις δύο Υπηρεσίες. Πραγματοποιήθηκε επίσης επίδειξη ειδικά για τους εκπροσώπους των τοπικών, εθνικών και διεθνών Μέσων Μαζικής Ενημέρωσης με πολύ καλή αποδοχή και ως εκ τούτου, το σύστημα έγινε ευρέως γνωστό σε όλη τη χώρα και έξω από αυτήν. Εκδηλώθηκε ενδιαφέρον σε πολλές περιοχές για το σύστημα ΣΙΘΩΝ. Το χαμηλό κόστος του (κατά το ένα τρίτο μέχρι το ήμισυ της τιμής της αγοράς από συγκρίσιμα, διαθέσιμα συστήματα) σε συνδυασμό με την αποδοτικότητά του και τη γενική αποδοχή του, έπεισε και τις εθνικές αρχές για τις μεγάλες δυνατότητες στην προστασία των εύφλεκτων δασών στην Ελλάδα. Το σύστημα έχει ήδη προγραμματιστεί και εγκαθίσταται σε ορισμένες περιοχές που πλήττονται από πυρκαγιές στην Ελλάδα. 17

19 Επίσης, σχεδιάστηκε και λειτούργησε ένα πλήρως ψηφιακό σύστημα θερμικής απεικόνισης που ενσωματώνει INS / GPS και μια ψηφιακή φωτογραφική μηχανή. Κατά τις επιχειρησιακές δοκιμές επιδείχθηκαν η ανθεκτικότητα της διαμόρφωσης του συστήματος για την ασφαλή επεξεργασία και διάθεση των αποτελεσμάτων σε πραγματικό χρόνο. Οι παρούσες δυνατότητες του συστήματος επιτρέπουν στο ΚΕΛ να εντοπίζεται η πορεία των εναέριων αισθητήρων σε ένα χάρτη και να απεικονίζεται η εξέλιξη των μετώπων πυρκαγιών. Το σύστημα μπορεί να λειτουργήσει σε πλήθος από πλατφόρμες, συμπεριλαμβανομένων των πυροσβεστικών αεροπλάνων και ελικόπτερων. Επιπλέον, το σύστημα ΣΙΘΩΝ συμβάλλει στη συνολική προστασία και τη βελτίωση του περιβάλλοντος. Σε συνδυασμό με τις υπάρχουσες στρατηγικές καταστολής πυρκαγιάς, οι εγκατεστημένες κάμερες σαρώνουν τις πιο οικολογικά ευαίσθητες περιοχές της ζώνης παρακολούθησης, καθώς και τομείς πιθανής παράβασης. Επίσης, χρησιμοποιώντας την ικανότητα του ασύρματου δικτύου, εικόνες από επιπλέον κάμερες θα μπορούσαν να είναι διαθέσιμες μέσω του Διαδικτύου σε όλο τον κόσμο, τονίζοντας τις οικολογικές αξίες της περιοχής. Με το πλήρες λειτουργικό σύστημα ΣΙΘΩΝ επιτεύχθηκαν οι ακόλουθοι στόχοι : - Μια συνεχής αποτελεσματική παρακολούθηση μεγάλων δασικών εκτάσεων - Έγκαιρη ανίχνευση της εκδήλωσης πυρκαγιάς που ακολουθείται από την άμεση κοινοποίηση προς την Πυροσβεστική Υπηρεσία. - Ακριβής τοποθεσία της εκδήλωσης πυρκαγιάς, διευκολύνοντας το συντονισμό των πυροσβεστικών δυνάμεων για την πιο αποτελεσματική και γρήγορη μεταφορά στο συμβάν. - Συνεχής παροχή πληροφοριών για το βέλτιστο συντονισμό της καταπολέμησης της πυρκαγιάς. - Μείωση του αριθμού του προσωπικού που απασχολείται για την εποπτεία της περιοχής - Αποτελεσματική ψυχολογική επίδραση στους πιθανούς εμπρηστές και στους χρήστες των δασών γενικά. - Άμεσος και ακριβής προσδιορισμός πιθανών παραβάσεων (παράνομη βόσκηση, παράνομη υλοτομία, κ.λπ.). - Καταγραφή οικολογικών διαταραχών και πιθανών αλλαγών στο φυσικό περιβάλλον. - Μετάδοση σημαντικών πληροφοριών σε όλες τις ενδιαφερόμενες υπηρεσίες σε πραγματικό χρόνο. Ευχαριστίες Το πρόγραμμα ΣΙΘΩΝ συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση, τη Γενική Γραμματεία Έρευνας και Τεχνολογίας και τις ιδιωτικές εταιρείες "ΑΕΡΟΦΩΤΟ"," TELENET"," ΟΡΓΑΝΟΤΕΧΝΙΚΗ "και" ΟΛΥΜΠΙΟΣ ". Οι συγγραφείς θα ήθελαν να ευχαριστήσουν το προσωπικό του Πυροσβεστικού Σώματος και τις Δασικές Υπηρεσίες της Χαλκιδικής, το Δήμο Σιθωνίας και το «Γεωργικό Μελισσοκομικό Συνεταιρισμό Νικήτης - Χαλκιδικής" για τις παρεχόμενες διευκολύνσεις. Οι συγγραφείς επιθυμούν να αναγνωρίσουν την πολύτιμη βοήθεια και τις προσπάθειες των κ. Π. Ηλία, Ι. Κώτση, Δ. Παρώνη, Π. Δούκα στη στήριξη της ανάπτυξης και της λειτουργίας του εναέριου συστήματος απεικόνισης ΣΙΘΩΝ. Επίσης, θα ήθελαν να ευχαριστήσουν όλο το επιστημονικό και τεχνικό προσωπικό που συμμετείχε στο σχέδιο, το προσωπικό του Πυροσβεστικού Σώματος, τη Γενική Διεύθυνση Ανάπτυξης και Προστασίας Δασών & Φυσικών Πόρων, τον κ. Η. Δημητριάδη και την ιδιωτική εταιρεία "ΤΕΧΝΟΟΜΟΙΟΣΤΑΣΗ". 18

20 Βιβλιογραφία Ambrosia V., S. Wegener, D.V. Sullivan, S.W. Buchel, S.E. Dunagan, J.A. Brass, J. Stoneburner and S.M. Scoenung, Demonstrating UAV-Acquired Real-Time Thermal Data over Fires. Photogr. Eng. & Rem. Sens., Vol. 69, No. 4: Anonymous, International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection. ICNIRP Guidelines for limiting exposure to time-varying electric, magnetic, and electromagnetic fields (up to 300 GHz). Health Phys.: Anonymous, FireWatch. System for an automatic early detection of forest fires. Experimentation Report. CEREN, Sécurité Civile Valabre, France..Anonymous, Forest Fires in Europe. Report No 6. European Commission Directorate General, Joint Research Centre, EUR Anonymous, 2009a. FireHawk the Electronic Forest Fire Detection System. Anonymous, 2009b. Forest Watch Software. Banta, R. M. Olivier, L. D., Holloway, E. T., Kropfli, Bartram, R. A., B. W., Cupp, R. E., Post, M. J Smoke Column Observations from Two Forest Fires Using Doppler Lidar and Doppler Radar. J. Appl. Meteor. 31: Badessi, S., Tomassini, D. and Accica L ENVISAT DDS - RX sites requirements. Issue 3, Revision 3, PPADU , 01 March 2010, European Space Agency, Frascati / Rome, Italy. Breejen, E., Breuers, M., Cremer, F., W. Kemp, R. A., Roos, M., Schutte K., Vries, J. S Autonomous forest fire detection. Third International Conference on Forest Fire Research and Fourteenth Conference on Fire and Forest Meteorology, Luso, Portugal, November Culler, D., D. Estrin and M. Srivastava, Overview of Sensor Networks. Computer: Desmazières, Y, Paganini, M RISK-EOS, flood and forest fire risk information service. European Space Agency, (Special Publication) ESA SP (SP-636). Γκατζογιάννης, Σ Βάσεις Δεδομένων και Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών στη διαχείριση των δασών. Ανακοινώθηκε στην Επιστημονική Συνάντηση ΓΕΩΤΕΕ/ Παρ/μα Α.Μ. Θράκης, Δράμα, Δεκ. 1995, (σελ. 32). Γκατζογιάννης, Σ., Γαλατσίδας, Σ., Δημητριάδης, Η., Γκατζογιάννης,Σ., Ζυγούρα., Β Πληροφοριακά συστήματα στη διαχείριση των Ελληνικών δασών. (FMIS: Ένα ολοκληρωμένο πληροφοριακό σύστημα διαχείρισης δασών/ δασικών οικοσυστημάτων). Πρακτικά 10ου Πανελλήνιου Δασολογικού Συνεδρίου της ΕΔΕ. Τρίπολη Μαϊου 2002 (σελ ). Gatzojannis, S Information system for the monitoring of special protection areas in Greece (ISSPA). (Πληροφοριακό σύστημα για την παρακολούθηση ζωνών ειδικής προστασίας στην Ελλάδα). Εισήγηση στη συνάντηση Δ/ντών Φύσης της ΕΕ για τη χρηματοδότηση, την επικοινωνία και την εφαρμογή του δικτύου NATURA Αλεξανδρούπολη, Απριλίου Hellenic Presidency of the European Union. Genzano, Ν., Corrado, Ρ., Filizzola, C., Lacava, T., Lisi, M., Marchese, F., Mazzeo, G., Paciello, R., Pergola, N., Tramutoli, V MSG/SEVIRI, NOAA/AVHRR and EOS/MODIS TIR observations during the Abruzzo 6 April 2009 earthquake (ML_ 5.8). Geophysical Research Abstracts. Vol. 12, EGU ,