Pohled svrchu na požáry

Letošní rozsáhlé požáry v Austrálii i ty, kterými byla nedávno zasažena Sibiř a Kalifornie, jsou výjimečné nejen tím, kolik je do boje s ohněm potřeba nasadit prostředků, ale i tím, že je při nich obtížné již jen nalézt odpovědi na základní otázky: Kde všude hoří? Jak intenzivně? A jak se požár vyvíjí? Komplikací je jak velikost oblasti, kterou je potřeba monitorovat, tak i náročnost terénu, která značně ztěžuje průzkum situace i přesun techniky.

Jak je požár vidět z vesmíru?

V obdobných případech se proto nabízí prozkoumat zasaženou oblast ze vzduchu – a spíše než z letadla raději přímo z družice. Ty současné, jako je například Sentinel 2, zachytí jedním snímkem oblast o hraně 290 km. Oproti nalétávání letadlem tak družice zachytí celou oblast v jediný okamžik a významné je i to, že odpadá nutnost spojování dílčích snímků do jednoho celku.

Snímek ve viditelném spektru (vlevo) zachycuje především kouř z požáru. Na snímku s využitím blízkého infračerveného pásma (vpravo) dokážeme dobře rozeznat místa, která právě hoří (oranžově), a to i přes oblaka kouře. Snímek je z 31. 12. 2019 z požárů v Austrálii.

Družice Zemi snímají v několika spektrálních pásmech. Vedle viditelného spektra dokážou vidět i v několika infračervených pásmech. Tyto spektrální délky se obvykle používají pro analýzu výskytu a zdraví vegetace, ale výborně zachytí i tepelné vyzařování ohně. Infračervené záření do určité míry prochází i skrz oblaka kouře, a výskyt požárů lze proto sledovat i tam, kde by to pouhým okem nebylokvůli dýmu možné (obr. 1). Senzory družice odhalí aktivní požár i v terénu, kam by se lidský průzkumník nikdy nedostal, a umožní sledovat i ta ohniska, která běžně nelze monitorovat.

K takovému užití jsou určena například data z družice Terra, která celou Zemi snímá v intervalu jednoho dne s rozlišením 100 metrů na pixel, či data z družice Sentinel, která nabízí rozlišení 20 metrů a periodu snímání jednou za pět dní. Data z obou družic jsou navíc dostupná zdarma.

Jak se bude požár vyvíjet?

Geografické informační systémy dokážou syntetizovat data z různých zdrojů a při jejich analýze pracují i s jejich rozmístěním v prostoru. Máme-li například k dispozici data o charakteru terénu, data o vodstvu i o druhu a rozmístění vegetace (což jsou vše důležité faktory, které rychlost šíření ohně v krajině ovlivňují) a z meteorologické předpovědi navíc získáme i odhadovaný směr a sílu větru, můžeme vytvořit predikci dalšího rozšíření požáru (obr. 2).

Pokud máme dostatek dat o území, jako je terén, vodstvo, typ a rozmístění vegetace, můžeme se na základě meteorologických předpovědí (zejména směru a síly větru) pokusit odhadnout budoucí postup požáru.

Aby náš model ještě lépe odpovídal realitě, můžeme naši analýzu průběžně kalibrovat a podle skutečné situace zpřesňovat vliv jednotlivých parametrů. Výstup z analýzy i snímky z družic můžeme dokonce sdílet do aplikací na počítačích a telefonech, takže všichni, kdo s ohněm bojují, budou mít přístup k aktuálním informacím.

Umělá inteligence pomáhá s následky

Algoritmus strojového učení rozezná na základě vzorových dat zachovalé a zničené stavby na celém nasnímaném území. Na obrázku je ukázka automatické klasifikace následků požárů, které v listopadu 2018 postihly Kalifornii.

Současné technologie však ze snímků zvládnou zjistit mnohem více. Strojové učení udělalo v posledních letech velký krok kupředu, takže může být součástí výpočtů i na běžných počítačích. Může za nás provést například revizi následků požáru, na které by muselo mnoho lidí pracovat několik dní. Stačí zájmovou oblast nasnímat z letadla či z dronu a operátor na části území označí stavby, které byly požárem zničeny, a ty, které požár přečkaly. Algoritmy strojového učení z těchto dat extrahují společné znaky, vytvoří si vlastní soubor pravidel a posléze vyhodnotí zbytek území (obr. 3). Výhodou je nejen to, že se takto dá zpracovat území o mnoha desítkách kilometrů čtverečních, ale i to, že se podobně „naučený“ model dá použít opakovaně i při příštích událostech.

Vznést se do vzduchu a získat tak důležitá data, aniž by se do oblasti musel někdo osobně vydat, je zejména ve výjimečných situacích neocenitelná pomoc. Díky pokroku v oblasti dronů dnes většinu z popsaných metod zvládne dokonce jediný člověk s notebookem.