• دوشنبه ۱۸ آذر ۱۳۹۸
  • |

آمار سایت

  • تمام بازديد‌ها: 1683005 بازدید
  • بازديد 24 ساعت قبل: 2912 بازدید
  • مهمانان حاضر در زیرپورتال: 27 کاربر
  • کاربران حاضر در زیرپورتال:0 کاربر

ورود به سایت

مخاطرات طبیعی : آتش سوزی

در این بخش عناوین زیر را در خصوص آتش سوزی،یکی ازمخاطرات طبیعی خواهید آموخت و با روشهای استفاده از فن آوری سنجش از دور در پایش این پدیده آشنا خواهید شد.

 
بخش اول: آتش سوزی در جنگل و مدیریت آن
حریق در جنگل یک واکنش شیمیایی عظیم و سریع می‌باشد که گرما، نور و دود زیادی تولید کرده و مقداری عناصر شیمیایی را از مواد جنگلی آزاد می‌کند. شدت و مدت حریق بر مبنای فاکتورهای متعددی شامل حرارت، رطوبت و نوع خاک، میزان و نوع رستنیها، توپوگرافی، فصل سوختن و شرایط آب و هوایی تعیین می‌شود. آتش سوزی در جنگل و مراتع می تواند نقش دوگانه ای داشته باشند. با وجود اینکه آتش پدیده ای دوره ای در مناطق ساوانا، بوره آل و توندرا می باشد، نقش بسزایی در جنگل زدایی در مناطق استوایی، نیمه استوایی و جنگل های پهن برگ دارد. آتش سوزی در جنگل به چهار شکل، سطحی، تاجی، تنه ای و آتش گرفتن خاک جنگل به وقوع می پیوندد.
 
شکل 1: نمونه ای از آتش سوزی در جنگل های شمال ایران
در ایران بیشتر حریق ها به صورت سطحی اتفاق می افتد. منشاء حریق ها می تواند انسان یا فعل و انفعالات طبیعی باشد. تعداد آتش های طبیعی بسیار ناچیز است که اکثر آنها در اثر رعد و برق آغاز می شوند. آتش های با منشاء انسانی می تواند به دو صورت سهوی و عمدی با اهداف سود جویانه و تجاوز به اراضی جنگلی انجام شود. آتش‌سوزی جنگل با دیگر انواع آتش‌سوزی‌ها از نظر گستردگی، سرعت گسترش از منشأ، پتانسیل تغییر جهت ناگهانی و توانایی جهیدن از میان فضاهای خالی مانند جاده‌ها، رودخانه‌ها و دیگر نقاط اشتعال‌ناپذیر تفاوت دارد. آتش‌سوزی جنگل از نظر علت آتش‌سوزی، ویژگی‌های فیزیکی آن مانند سرعت پراکندگی، وجود مواد اشتعال‌پذیر و تأثیر آب ‌و هوا بر آتش توصیف می‌شوند. اصطلاح آتش‌ سوزی جنگل فقط به آتش ‌سوزی‌هایی که در جنگل روی می‌دهد اطلاق نمی‌شود بلکه این اصطلاح به دیگر آتش‌ سوزی ‌های مشابهی که در طبیعت وحش مانند چمن‌زار، بیشه‌زار، بوته‌زار و خاک باتلاقی روی می‌دهد، نیز گفته می‌شود. ساختمان‌ها نیز چنانچه آتش به آن‌ها سرایت کند می‌توانند درگیر این آتش‌سوزی شوند. از آن جایی که علت آتش ‌سوزی جنگل متفاوت است، نتیجه‌ای که از خود برجا می‌گذارد همیشه منحصر به ‌فرد خواهد بود.
 
شکل 2 : آتش سوزی در غرب ایران

شکل 3 : تصویر مناطق سوخته در جنگل های شمال ایران
مدیریت آتش سوزی:
با مقدمه بالا در می یابیم که آتش سوزی در جنگل یکی از مخاطرات طبیعی عظیم می باشد که در صورت وقوع خسارات جبران ناپذیری به منابع جنگلی هر کشوری وارد می کند. متاسفانه در سال های اخیر آتش سوزی در منابع طبیعی رشد فزاینده ای داشته و آثار مخرب زیادی به جا گذاشته است. افزایش آتش سوزی ها در منابع طبیعی، محافظت این منابع با ارزش در مقابل آتش را به مهمترین دغدغه های مدیران و دوستداران محیط زیست تبدیل کرده است. مدیریت آتش سوزی در جنگل مبحث بسیار پیچیده و سختی می باشد و روش های زیادی نیز برای این منظور وجود دارد. از همین رو مدیریت و کنترل حریق ها در منابع طبیعی از مهمترین دغدغه های مدیران بخش جنگل می باشد. اما امروزه با پیشرفت علوم مختلف و همچنین کسب تجارب گرانبها از سالها مدیریت آتش سوزی، مدیریت در این حوزه به چه نحوی انجام می شود. مدیریان برای مدیریت این پدیده چه تمهیداتی می اندیشند و چه اقداماتی انجام می دهند. در این قسمت ابتدا به بخش های مختلف مدیریت آتش پرداخته می شود و سپس تعریف کوتاهی از هر کدام ارائه می گردد تا با آشنایی با مراحل مدیریت آتش سوزی بتوان نقش علم سنجش از دور و فن آوری فضایی را در هر کدام از این بخش ها بیان نمود. اینکه بتوان درک نمود که با آمدن فن آوری فضایی چه تغییراتی در مدیریت حریق ها بوجود آمده است و چه پیشرفت هایی حاصل شده است. از بارزترین ویژگی های تصاویر ماهواره ای هزینه کمتر و همچنین سرعت عمل بیشتر آن می باشد که از دغدغه های اصلی در مدیریت جنگل می باشد. خوشبختانه فن آوری فضایی این ویژگی های بارز را دارا بوده و از این رو در بحث مدیریت حریق بسیار مورد توجه واقع شده است. برای مدیریت حریق مراحل زیر بسیار حائز اهمیت هستند.
 
شکل 4: نمونه ای از سیستم پایش آتش سوزی با استفاده از تصاویر ماهواره ای
  1. ساختار تشکیلاتی مدیریت حریق
  2. مدیریت ریسک و پیشگیری از حریق
  3. آمادگی
  4. شناسایی و مقابله با حریق (کنترل حریق)
  5. بررسی مناطق سوخته و بازسازی
ساختار تشکیلاتی و تجهیزات سخت افزاری و نرم افراری برای مدیریت پدیده عظیمی چون آتش سوزی جنگل از الزامات می باشد که فن آوری فضایی تاثیری در آن ندارد. اما امروزه فن آوری فضایی در تمامی مراحل بعدی وارد شده و تاثیر بسزایی بر مدیریت حریق دارد. به گونه ای که امروزه مدیریت حریق بدون فن آوری فضایی قابل تصور نمی باشد. در بخش بعدی به نقش فن آوری فضایی در مدیریت حریق پرداخته می شود.

بخش دوم : کاربرد تصاویر ماهواره ای در مدیریت حریق
امروزه داده های ماهواره ای نقش بسیار ویژه ای در مدیریت حریق های منابع طبیعی دارند. به طوری که کشورهای پیشرفته در این زمینه در اکثر مراحل مدیریت حریق و به خصوص در مراحل پیشگیری از حریق، پیش بینی رفتار آتش، مدیریت مواد سوختنی، شناسایی آتش سوزی و تهیه نقشه های مناطق سوخته از داده های ماهواره ای استفاده می کنند. برای این منظور سامانه های عملیاتی و پایش را توسعه می دهند و در زمان های مناسب آنها را با تصاویر ماهواره ای و اطلاعات جانبی به روز می کنند تا به صورت مداوم شرایط منابع طبیعی را به منظور مدیریت حریق پایش کنند.

کاربرد تصاویر ماهواره ای در مرحله آمادگی
مرحله آمادگی مرحله ای است که در آن یک سلسله عملیات جهت عملکرد ایمن، کارآمد و موثر مدیریتی پیش از وقوع آتش سوزی انجام می شود. فعالیت هایی مهم در مرحله آمادگی انجام می شود تا بتوان کاملاً جهت مدیریت حریق آمادگی داشت. امروزه تصاویر ماهواره ای نقش بسیار مهمی در این مرحله ایفا می کنند. این فن آوری قابلیت هایی دارد که قبل از این با ابزار و امکانات دیگر قابل انجام نبود. ویژگی های این تصاویر سبب می شود که بتوان با استفاده از آنها مطالعاتی از قبیل فصول آتش سوزی، مناطق حساس به آتش سوزی، نوع مواد سوختنی هر منطقه و حساسیت به آتش سوزی، آب و هوای مناطق مختلف و ... مطالعه شوند. امروزه سامانه های یکپارچه ای با استفاده از تصاویر ماهواره ای توسعه داده می شوند تا به صورت مکرر اطلاعات لازم را در مرحله آمادگی به مدیران ارائه نماید و به صورت مداوم و همیشه در حال بروز شدن می باشند. توسعه چنین سیستم هایی امکانات سخت افزاری و نرم افزاری خاصی لازم دارند و به هر میزان این امکانات در دسترس باشند سامانه نیز با دقت بالایی مناطق با ریسک آتش سوزی بالا را شناسایی و در اختیار مدیران قرار می دهد. در مرحله آمادگی به اطلاعات زیادی مانند انواع حریق ها در کشور، فصول آتش سوزی، نوع مواد سوختنی، اقلیم و آب و هوای  مناطق مختلف، منابع آبی مناطق مختلف در کشور و ... نیاز داریم. امروزه چنین اطلاعات و نقشه هایی با استفاده از تصاویر ماهواره ای تهیه و در اختیار مدیران قرار می گیرد. برخی از اطلاعات ماهواره ای مانند سنجنده MODIS و ماهواره های Landsat8 و Sentinels به صورت مجانی در اختیار کاربران قرار می گیرد و در ایران نیز ما امکان استفاده از آنها را داریم.
 
شکل 5 : نمونه ای از مناطق پر رسیک آتش که در مرحله آمادگی و برای مدیریت بهتر با استفاده از تصاویر ماهواره ای تهیه شده است
کاربرد تصاویر ماهواره ای در مطالعه رفتار آتش و مدل های گسترش آتش
از کاربردهای دیگر تصاویر ماهواره ای در مدیریت هوشمندانه حریق در سطح کشور، مطالعه رفتار و چگونگی گسترش آتش ها در مناطق مختلف کشور می باشد. این مطالعات در مرحله آمادگی برای مناطق مختلف انجام می شود تا مدیران و مسئولین ذیربط با رفتار آتش در هر منطقه آشنایی داشته باشند. مطالعه رفتار آتش، اندازه، جهت و شدت گسترش آتش سوزی را تعیین می کند. در مطالعات رفتار آتش، مشخصه ها و متغیرها ی زیادی دخیل هستند. زیرا در سرعت و جهت گسترش آتش عوامل زیادی از جمله محل وقوع جرقه، شرایط آب و هوایی و اقلیمی، شرایط فیزیوگرافی زمین (شیب و جهت و ارتفاع) و شرایط مواد سوختنی (نوع، مقدار، رطوبت) موثر هستند. در مطالعه رفتار آتش سوزی اطلاعات اولیه زیادی مورد نیاز است که مهمترین آنها داده های ماهواره ای، نقشه های پوشش گیاهی، نقشه های مختلف مواد سوختنی، نقشه خاک، داده های هواشناسی و .... می باشد. شناخت رفتار آتش سوزی، کمک زیادی به مسئولین ذیربط در هنگام اطفاء حریق خواهد نمود. زیرا مسئولین با آگاهی رفتار آتش (اندازه، سرعت و جهت گسترش آتش) برای اطفاء حریق برنامه ریزی می کنند.
 
شکل 6 : نقشه توزیع آتش سوزی در شرایط مختلف که مربوط به رفتار آتش و تاثیرات آن بر مناطق مختلف می باشد
مدیریت ریسک و پیشگیری از حریق مهمترین مرحله مدیریت حریق می باشد. مهم بودن این مرحله به این دلیل است که اگر در انجام این مرحله موفق باشیم، آتش سوزی کمتری رخ می دهد و خسارت ها کاهش می یابد. با پیشگیری از حریق، خسارات به عرصه ها کمتر می شود و کار طاقت فرسای اطفاء حریق نیز نیاز نمی باشد. به هر میزان که در این مرحله سرمایه گذاری شده و هزینه صرف شود، از خسارات اقتصادی حریق و همچنین هزینه های بعدی مانند اطفاء حریق و بازسازی منطقه کاسته می شود. در صورت انجام این مرحله با دقت و توأم با موفقیت، عرصه جنگلی کمتری آتش گرفته و توده بسیار باارزش جنگلی حفظ می شود که خود این امر جلوی خسارات جبران ناپذیری را می گیرد. قبل از اینکه بشر از تصاویر ماهواره ای استفاده نماید، مرحله پیشگیری از آتش سوزی با سلسله عملیات هایی از قبیل فرهنگ سازی، اقدامات جنگلداری صحیح، تدوین قوانین و انجام قاطعانه آنها و تدابیری مانند ایجاد جاده و آتش بر انجام می شد که در حال حاضر نیز انجام این مراحل بسیار ضروری می باشد.  اما به کمک تصاویر ماهواره ای تحولات شگرفی در مرحله پیشگیری از آتش ایجاد شد و تصاویر ماهواره ای برای پیشگیری از حریق ها کمک زیادی به بشر می نمایند. به طور کلی می توان گفت که پردازش تصاویر ماهواره ای اطلاعات بسیار مهمی از عرصه ها، در اختیار مدیران قرار می دهد تا مرحله پیشگیری آگاهانه تر و علمی تر انجام شود.
مهمترین کاربرد تصاویر ماهواره ای در این زمینه تهیه نقشه های ریسک آتش سوزی می باشد. اگر اطلاعات ورودی این نقشه ها دقیق باشد و همچنین از مدل ها و روش های دقیق استفاده شود، این نقشه ها سبب می-شوند که انسان برای پیشگیری در مناطق با ریسک بالا متمرکز شده، تا آتش سوزی کمتری اتفاق بیفتد. در این قسمت کاربردهای تصاویر ماهواره ای در این زمینه تشریح می گردد این توضیحات کمک می کند تا مسئولین ذیربط با پتانسیل های مهم تصاویر ماهواره ای آشنایی پیدا کنند تا در صورت نیاز و همچنین در دسترس بودن اطلاعات از آن استفاده نمایند.
 

شکل 7: نمونه ای از نقشه ریسک آتش سوزی که با تصاویر ماهواره ای تهیه شده است. در این نقشه مناطق با احتمال ریسک مختلف نشان داده شده است.

کاربرد تصاویر ماهواره ای در مدیریت مواد سوختنی
از برنامه های بسیار مهم که در مرحله پیشگیری در دنیا انجام می شود، مرحله مدیریت مواد سوختنی است. در این مرحله بسته به نوع مواد سوختنی، هزینه و همچنین نوع پوشش گیاهی مواد سوختنی را از طرق مختلف مانند پاکتراشی، سوزاندن کنترل شده، ایجاد آتش بر و قطع پیوستگی مواد سوختنی آنها را مدیریت می کنند. اما برای اینکه بدانیم چه موقع و کجا باید مواد سوختنی را مدیریت کنیم، نیاز است که به صورت مداوم مواد سوختنی مورد پایش قرار گیرند. برای این منظور در صورت تهیه نقشه های ریسک آتش سوزی می توان از آنها استفاده نمود و در هر کجا ریسک آتش سوزی زیاد است، مواد سوختنی را مدیریت نمود. اگر نقشه های ریسک در منطقه ای تولید نمی شود می توان با تهیه نقشه هایی از قبیل نوع مواد سوختنی و رطوبت مواد سوختنی و به روز کردن آنها، مواد سوختنی را پایش نمود. اطلاعات ماهواره ای در تهیه چنین نقشه هایی نقش کلیدی دارند. در ایران می توان با استفاده از اطلاعات ماهواره ای لندست 8 و ماهواره Sentinel این نقشه ها را تهیه نمود. البته در حال حاضر با توجه به تمامی موضوعات از قبیل هزینه، ویژگی های تصاویر ماهواره ای و دقت این تصاویر انتخاب شده است و در صورت در اختیار داشتن تصاویر بهتر در آینده، تصاویر با دقت بالاتر جایگزین خواهند شد.  به طور متوسط هر 20 روز می توان با این تصاویر نقشه های مواد سوختنی را بهبود بخشید.
 
شکل 8: نقشه مواد سوختنی مختلف در یک منطقه که با استفاده از تصاویر ماهواره ای تهیه شده است.
کاربرد تصاویر ماهواره ای در شناسایی و مقابله با حریق :
امروزه پر کاربرد ترین استفاده از تصاویر ماهواره ای در زمینه مدیریت حریق، سامانه های شناسایی آتش فعال هستند. فرایند شناسایی نقاط داغ یا آتش سوزی در منابع طبیعی به کمک تصاویر ماهواره ای به منظور هشدار سریع به مسئولین ذیربط و به تبع آن تسریع در عملیات اطفاء حریق انجام می شود. چند ویژگی مهم در تصاویر ماهواره ای در میزان قابلیت تصاویر ماهواره ای جهت شناسایی آتش فعال تاثیر مستقیم دارند. تفکیک مکانی، تفکیک زمانی و تفکیک طیفی از مهمترین موضوعات موثر در شناسایی آتش فعال می-باشند. ضمن اینکه ماهیت و تیپ پوشش گیاهی از عوامل بسیار تاثیر گذار در شناسایی آتش سوزی می باشد. تمامی الگوریتم های حاضر جهت شناسایی آتش بر اساس حرارت ساطع شده در باندهایی مناسب توسعه و اجرایی می شوند و از همین رو بسته به تیپ پوشش گیاهی و میزان مواد سوختنی موجود، میزان حرارت ساطع شده از زمین تفاوت دارد. امروزه سامانه های پایش زیادی در دنیا به کمک تصاویر سنجنده MODIS برقرار شده است. در ایران تصاویر سنجنده MODIS دریافت می شود.
 
شکل 9: نقاط شناسایی شده آتش سوزی با استفاده از تصاویر ماهواره ای
کاربرد تصاویر ماهواره ای در بررسی مناطق سوخته، خسارات آتش سوزی و بازسازی مناطق سوخته
در مرحله بررسی مناطق سوخته و بازسازی مناطق سوخته نیز اطلاعات ماهواره ای سهم عمده ای دارند. تهیه نقشه مناطق سوخته و همچنین پایش مناطق سوخته به منظور ارزیابی چگونگی بازسازی آنها به کمک تصاویر ماهواره ای انجام می شود. این مراحل هم می تواند با تصاویر با اندازه تفکیک کوچک  هم با تصاویر ماهواره ای با اندازه تفکیک بزرگ انجام شود. امروزه محصول نقشه مناطق سوخته در مقیاس جهانی با استفاده از تصاویر سنجنده MODIS تهیه شده و در اختیار کاربران قرار می گیرد. اما مطالعات دقیق و سطوح کوچکتر اغلب با ماهواره های دارای اندازه تفکیک متوسط و کوچک انجام می شود. در سنجش از دور روش های زیادی برای استخراج مناطق سوخته به کار گرفته شده است. روش هایی مانند نسبت گیری، تهیه شاخص های مناطق سوخته، تبدیل خطی و روش های مختلف طبقه بندی جهت تهیه نقشه های مناطق سوخته استفاده می شوند. با توجه به اینکه در هنگام تهیه نقشه مناطق سوخته تنها باید دو کلاسه مناطق سوخته و سالم جدا شوند، اغلب توأم با نتایج خوبی همراه است.  از آنجایی که تصاویر ماهواره های Landsat8 و Sentinel3 به صورت رایگان در دسترس می باشد می توان جهت مدیریت مناطق سوخته پس از آتش سوزی از این تصاویر استفاده گردد.
 
شکل 10: نقشه میزان خسارت آتش سوزی که پس از سوختن و با استفاده از تصاویر ماهواره ای تهیه شده است.

کلیدواژه ها: سازمان فضایی ایران | کاربردهای سنجش از دور | مقطع کاربرد | مدرسه سنجش از دور | حریق | آتش سوزی |



CAPTCHA

دفعات مشاهده: 389 بار   |   دفعات چاپ: 5 بار   |   دفعات ارسال به دیگران: 0 بار   |   0 نظر