Chaque année, des dizaines de milliers de pompiers forestiers risquent leur vie pour sauver du bois, forêts et biens de la destruction. Avant de combattre les flammes, ils identifient les zones où ils peuvent se retirer, et désigner les meilleures voies d'évacuation pour se rendre de la ligne de feu à ces zones de sécurité. Actuellement, les pompiers prennent ces décisions sur le terrain, en utilisant une connaissance approfondie du comportement du feu et en évaluant leur capacité à traverser un paysage.

Maintenant, une étude menée par l'Université de l'Utah a mis au point un outil de cartographie qui pourrait un jour aider les équipes de pompiers à prendre des décisions cruciales en matière de sécurité avec une vue plongeante.

La nouvelle étude est la première tentative de cartographie des voies d'évacuation pour les pompiers forestiers d'un point de vue aérien. Les chercheurs ont utilisé la technologie Light Detection and Ranging (LiDAR) pour analyser la pente du terrain, la rugosité de la surface du sol et la densité de la végétation d'une région sujette aux incendies dans le centre de l'Utah, et évalué comment chaque état du paysage entravait la capacité d'une personne à voyager.

« Les pompiers ont un grand sens des interactions entre le feu et les conditions du paysage. Nous espérons leur offrir un outil supplémentaire à partir d'informations collectées à grande échelle, " dit l'auteur principal Michael Campbell, doctorant au département de géographie de l'U.

Professeur au Département de géographie et co-auteur, Philippe Dennison, ajoute, « Trouver le moyen le plus rapide d'atteindre une zone de sécurité peut être rendu beaucoup plus difficile par des facteurs tels que le terrain escarpé, brosse dense, et une mauvaise visibilité due à la fumée. Cette nouvelle technologie est l'un des moyens par lesquels nous pouvons offrir une marge de sécurité supplémentaire aux pompiers."

Les résultats ont été publiés en ligne le 26 septembre 2017, dans le Journal international des feux de forêt .

Cartographier les voies d'évacuation

Les pompiers identifient les issues de secours en évaluant le paysage au sol. Les trois conditions qui déterminent l'efficacité avec laquelle un pompier peut se déplacer dans une zone sont la pente du terrain, ou pente, densité de végétation, notamment des végétaux du sous-bois et de la rugosité de surface du sol, comme un champ de blocs ou un chemin de terre bien entretenu.

L'étude a utilisé une combinaison de LiDAR, Systèmes d'information géographique, et des volontaires humains pour examiner l'impact des conditions du paysage sur la capacité d'une personne à se déplacer dans la zone de gestion des terres sauvages de Levan, dans les contreforts des montagnes Wasatch de l'Utah.

Les volontaires se sont chronométrés en marchant le long de 22 sentiers que les chercheurs ont conçus pour capturer une variété de pentes, la rugosité de la surface du sol et les densités de végétation. Les chercheurs ont comparé ces temps de trajet aux estimations dérivées du LiDAR des trois conditions du paysage le long des transects, et extrait leurs effets sur les taux de déplacement.

L'analyse a révélé que les taux de déplacement les plus rapides par rapport à la pente sont légèrement en descente, et une montée ou une descente plus raide réduit la vitesse de déplacement en moyenne. Au fur et à mesure que la densité de la végétation augmente, la vitesse de déplacement diminue et à mesure que la rugosité de la surface du sol augmente, les taux de déplacement diminuent également.

« Cela est en grande partie intuitif ; si vous marchez à travers une végétation dense, vous allez vous déplacer plus lentement que vous ne le feriez dans un champ d'herbe. Mais nous avons constaté que personne n'avait quantifié à quel point la densité de la végétation ou la rugosité de la surface peuvent vous ralentir, " dit Campbell.

Après évaluation de l'impédance de déplacement, Campbell a effectué des milliers de simulations évaluant les voies d'évacuation potentielles dans la zone d'étude. Il a choisi des points de départ aléatoires représentant un emplacement d'équipage, et des points d'extrémité aléatoires représentant une zone de sécurité. En bouchant l'effet de pente, la rugosité de la surface du sol et la densité de la végétation sur les vitesses de déplacement dans un algorithme de recherche d'itinéraire, il a réussi à identifier les itinéraires les plus efficaces.

Quantifier les paysages vus du ciel

Actuellement, les pompiers fondent toutes leurs décisions sur des informations de terrain en utilisant des protocoles de sécurité incendie, tels que le Guide de poche de réponse aux incidents. Les directives recommandent d'éviter les pentes raides, végétation dense, et les terrains accidentés lors de la désignation d'une voie d'évacuation.

"C'est intégré au protocole de sécurité, mais il n'y a pas de chiffres derrière. Qu'est-ce qui est raide ? Est-ce que la montée est raide ? Une descente? Qu'est-ce qu'une végétation dense ?", demande Campbell. « En utilisant les informations LIDAR, nous avons pu le transformer de ces appels de jugement subjectifs en quelque chose de plus robuste et quantitatif."

LiDAR est unique en ce qu'il a la capacité de cartographier à la fois la végétation du sous-étage et la rugosité de la surface du sol à des niveaux de précision très élevés. La technologie est suffisamment sensible pour détecter les bosses individuelles, roches et rochers à la surface du sol avec une résolution de 10 cm par pixel.

Le résultat d'un effort de collecte de données LiDAR est un « nuage de points » 3D contenant des millions de points qui enregistrent la longitude, latitude et élévation des éléments structuraux qui composent un paysage donné. Lorsqu'il est combiné avec les conditions de paysage dérivées du LiDAR, les pompiers peuvent appliquer les algorithmes de recherche d'itinéraire existants aux données pour identifier le chemin de moindre résistance.

Amener la technologie dans un feu de forêt

Les données LiDAR ne sont actuellement pas bien adaptées à la cartographie en temps réel des itinéraires d'évacuation, car leur traitement peut prendre beaucoup de temps et la couverture est limitée dans certaines régions. Cependant, les gestionnaires des terres dans les zones à haut risque d'incendie de forêt pourraient préparer les données avant l'incendie. Avec les informations LiDAR en main, les pompiers pourraient exécuter le logiciel de recherche d'itinéraires pour identifier les voies d'évacuation en temps réel.

« L'objectif est d'en faire un outil qui peut être mis en œuvre de manière réaliste, ", dit Campbell. "Parce que notre travail est parrainé par le US Forest Service, nous espérons mettre nos outils entre les mains des gens sur le terrain, et le transformer en quelque chose qui est utilisé dans un scénario de lutte contre l'incendie."

Bret W. Butler de l'USDA Forest Service Rocky Mountain Research Station à Missoula, Montana a également contribué à ce travail.

La sortie était basée sur Campbell, M.J. ; Dennison, P.E. ; Majordome, B.W. (2017) Une analyse basée sur LiDAR des effets de pente, densité de végétation, et la rugosité de la surface du sol sur les taux de déplacement pour la cartographie des voies d'évacuation des pompiers forestiers. Journal international des feux de forêt . DOI :10.1071/WF17031.