Лидар Университета Юты помогает лесным пожарным оставаться в безопасности

Моделирование скорости передвижения на основе данных лидара также может помочь в планировании эвакуации или определении местонахождения гуляющих.

В рамках проекта Университета Юты был разработан метод прогнозирования скорости передвижения пешеходов, идущих по тропинкам и вне их, на основе анализа лидарных данных, отображающих рельеф местности, по которой они передвигаются. Этот подход, получивший название STRIDE (Simulating Travel Rates In Diverse Environments), может быть полезен для оценки риска для пожарных, работающих на открытом воздухе, а также для моделирования движения войск или туристических сетей.

По словам команды проекта, STRIDE – это первая модель, в которой помимо крутизны склона учитываются шероховатость почвы и плотность растительности, что позволяет с беспрецедентной точностью предсказывать время пешего передвижения.

“Один из фундаментальных вопросов безопасности пожарных – это мобильность”, – комментирует Микки Кэмпбелл из Университета Юты. “Если я нахожусь посреди леса и мне нужно выбраться отсюда, какой путь мне лучше всего выбрать и сколько времени это займет?”

Ранее в Юте оптические технологии применялись для изучения экологии на открытом воздухе, в частности, для отслеживания падающих снежинок, а новое исследование опирается на предыдущую работу лаборатории Юты по применению дистанционного зондирования (URSA) по изучению использования лидара и других методов для оценки лесных экосистем и составления карт биомассы.

“Дискретно-воздушный лидар уникален своей способностью составлять карты трехмерной структуры в пространстве на основе облаков точек, представляющих координаты x, y и z отражающих поверхностей, например, земли и растительности”, – отмечается в статье проекта в Scientific Reports.

“Узкие лазерные импульсы используют небольшие зазоры в растительном покрове для высокоточного измерения высоты над уровнем моря, и даже в присутствии высокой растительности воздушный лидар может характеризовать структуру растительности в пределах надземных высот, которые наиболее важны для передвижения человека.”

Моделирование сценария, в котором сотрудники службы спасения планируют спасти пострадавшего туриста. Из центральной точки авторы выбрали 1000 случайных направлений и нанесли на карту маршруты пешего туризма, используя две разные модели: одну, учитывающую только крутизну склона, и другую, основанную на STRIDE. Модель STRIDE (справа, красным цветом) использовала устоявшиеся пути как можно дольше, прежде чем разветвляться, определяя маршруты, наиболее интуитивно понятные для тех, кто находится на земле. Модель, основанная только на склоне (слева, синий), генерировала мало пересекающихся путей, не обращая внимания на дороги или тропы. Credit: University of Utah/Scientific Reports.

SPIESPIE Digital LibrarySPIE Career CenterOptics.org Моя компания | Свяжитесь с нами Optics.org ежедневно освещает индустрию оптики и фотоники и рынки, которые она обслуживает Поиск Отправить Featured Showcases Photonics West ShowcaseOptics+Photonics Showcase HomeNewsNoticesProductsBuyers GuideJobsEmployersEventsPublicationsAdvertise Previous Next Table of Contents Photonics World Лидар университета Юты помогает пожарным дикой природы оставаться в безопасности 18 Sep 2024

Моделирование скорости движения на основе данных лидара может также помочь в планировании эвакуации или определении местонахождения гуляющих.

Пути наименьшего сопротивления: реагирование на чрезвычайные ситуации Пути наименьшего сопротивления: реагирование на чрезвычайные ситуации

В рамках проекта Университета Юты был разработан метод прогнозирования скорости передвижения пешеходов, идущих и не идущих по маршруту, на основе анализа лидарных данных, отображающих местность, по которой они передвигаются. Этот подход, получивший название STRIDE (Simulating Travel Rates In Diverse Environments), может быть полезен для оценки риска для пожарных, находящихся на открытом воздухе, а также для моделирования передвижения войск или туристических сетей.

По словам команды проекта, STRIDE – это первая модель, в которой помимо крутизны склона учитываются шероховатость почвы и плотность растительности, что позволяет с беспрецедентной точностью предсказывать время пешего передвижения.

“Один из фундаментальных вопросов безопасности пожарных – это мобильность”, – комментирует Микки Кэмпбелл из Университета Юты. “Если я нахожусь посреди леса и мне нужно выбраться отсюда, какой путь мне лучше всего выбрать и сколько времени это займет?”

Ранее в Юте оптические технологии применялись для экологии на открытом воздухе, в частности, для отслеживания падающих снежинок, а новое исследование опирается на предыдущую работу лаборатории Юты по применению дистанционного зондирования (URSA) по изучению использования лидара и других методов для оценки лесных экосистем и составления карт биомассы.

“Дискретно-воздушный лидар уникален своей способностью составлять карты трехмерной структуры в пространстве на основе облаков точек, представляющих координаты x, y и z отражающих поверхностей, например, земли и растительности”, – отмечается в статье проекта в Scientific Reports.

“Узкие лазерные импульсы используют небольшие зазоры в растительном покрове для высокоточного измерения высоты над уровнем моря, и даже в присутствии высокой растительности воздушный лидар может характеризовать структуру растительности в пределах надземных высот, которые наиболее важны для передвижения человека.”

Спасительные маршруты для тех, кто в опасности

Хотя время ходьбы по ровной местности в городских условиях можно надежно предсказать, существует потребность в более эффективных способах моделирования времени передвижения по бездорожью и без тропинок, для военных целей, поиска и спасения, а также пожаротушения в дикой природе.

Анализ моделирования STRIDE, который теперь доступен в виде пакета с открытым исходным кодом, основан на трех конкретных переменных – уклоне, плотности растительности и шероховатости поверхности – все они получены из лидарных данных, полученных для существующего картографического исследования, программы USGS 3D Elevation Program.

После максимально возможной очистки данных от шумов облака лидарных точек были использованы для получения цифровых моделей местности с разрешением 1 метр путем интерполяции классифицированных наземных точек. “Шероховатость” поверхности и растительность на уровне земли можно оценить по этим данным и относительной плотности возврата точек лидара.

Затем на основе данных о поверхности были смоделированы скорости передвижения, и в ходе испытаний STRIDE объяснила более 80 процентов дисперсии средней скорости передвижения, полученной в ходе трех отдельных полевых экспериментов, при этом средняя ошибка прогнозирования по данным команды составила менее 16 процентов.

По словам авторов проекта, STRIDE постоянно выбирал маршруты, напоминающие пути, которые логически искал бы человек. Она предпочитала дороги, тропы и пути наименьшего сопротивления и выдавала гораздо более точное время в пути, чем стандартные модели, использующие только уклоны, которые сильно занижали время в пути.

“Если пожар в дикой природе настигает пожарного до того, как он достигнет безопасного места, результаты могут быть смертельно опасными”, – сказал Микки Кэмпбелл. “STRIDE может не только улучшить эвакуацию пожарных, но и улучшить наше понимание мобильности пешеходов в различных дисциплинах – от обороны до археологии, реагирования на стихийные бедствия и планирования отдыха на природе”.