Los drones son herramientas más flexibles, eficientes y baratas con respecto a otros medios terrestres y aéreos y pueden ser usados en servicios de pública utilidad como búsqueda y rescate, operaciones de vigilancia y policía o para apoyar la extinción de incendios, pudiendo facilitar imágenes en tiempo real o actualizadas de la emergencia. Y no solamente eso, si no que pueden ayudar a crear mapas y recoger información para facilitar la toma de decisión antes y después de los incendios forestales, gracias a la integración de distintos sensores aéreos (RGB, LiDAR, multiespectral, térmico), al coste reducido y a la mayor disponibilidad con respecto a los mismos sensores montados en aviones o helicópteros.
En el caso de los incendios forestales, los UAS pueden ser usados en todas las fases:
1) Antes: mapeo de combustibles, medición de las masas forestales y determinación de sus características para prever el comportamiento y la magnitud de los incendios y tomar acciones de prevención
2) Durante: monitorear la propagación, medir temperaturas y emisiones en tiempo real para la toma de decisiones en el manejo y la extinción del incendio
3) Después: observar y cuantificar los efectos y crear mapas para programar la restauración o regeneración de la vegetación y prevenir los eventos futuros
Fase 1: Prevención
El mapeo de tipos de combustibles se hace en base a modelos de vegetación y al ecosistema, determinando las cargas de combustible, el riesgo de incendio y la intensidad calórica esperada según la biomasa forestal.
Los mapas de combustible indican con colores de tonos rojos y naranjas de distintas intensidades las zonas con más o menos masa o carga de combustible para determinar el riesgo de incendio y la probabilidad de su ocurrencia y simular el comportamiento superficial o la propagación del eventual fuego.
Los mapas también son útiles para programar y priorizar las actuaciones de prevención y decidir dónde y cuándo actuar para reducir las masas de combustible en función del riesgo de incendio y de la intensidad calórica. Observando la actividad precedente, se pueden identificar las áreas donde los incendios han sido más intensos y han supuesto más daños.
En las áreas de más riesgo, un control preventivo del combustible puede disminuir el peligro y los costes económicos y ambientales con respecto a los costes de extinción y recuperación.
Antes de la llegada de los drones, las informaciones y los datos sobre incendios venían de satélites con una resolución baja (decenas de metros) y con una frecuencia muy baja (un día) o por observación aérea y terrestre, con limitaciones debidas a la disponibilidad de medios, al coste y a la dificultad de alcanzar los lugares a analizar.
Utilizando imágenes de cámaras LiDAR como las DJI Zenmuse L2 de los drones DJI Matrice 350 RTK se pueden identificar las características del combustible superficial (matorrales y pasto) y del arbolado y la continuidad vertical entre las dos capas u horizontal entre las copas de los árboles. Los nuevos sensores LiDAR permiten penetrar en la vegetación para distinguir donde termina el matorral y empiezan las copas de los árboles, para determinar la probabilidad de incendio de las copas (eventos más peligrosos), además, permiten distinguir cada árbol y determinar la frecuencia o distancia entre las copas, para establecer la probabilidad de propagación horizontal entre árboles. Si no hay continuidad vertical, el incendio podría ser solo superficial; en el caso de continuidad solo vertical, el incendio podría no propagarse horizontalmente entre copas; con continuidad entre copas, el incendio podría extenderse pasando de copa en copa. Los datos obtenidos de los drones pueden ser usados para cartografiar con detalle las áreas de riesgo, prever la intensidad de los incendios y la dirección de su propagación.
Identificar y mapear las áreas de mayor riesgo puede ayudar a planificar las acciones de prevención como limpieza, desbrozamiento o quema controlada de matorrales para que el fuego no afecte a los árboles, o la creación de cortafuegos para interrumpir la continuidad horizontal, determinando con precisión las zonas o los árboles concretos a talar.
A través de las imágenes LiDAR se puede identificar perfectamente cada uno de los árboles, medir el diámetro y la altura de las copas, establecer cuales árboles tienen mayor riesgo de incendio y planificar cuales cortar.
Fase 2: durante el incendio
En la fase de actividad del incendio, los drones pueden ayudar a monitorizar los fuegos activos para poder determinar los medios más adecuados y dirigir las actuaciones de extinción y emergencia.
Los mapas de puntos calientes obtenidos por satélite permiten ver donde está el frente y la dirección y velocidad de avance del incendio, pero la frecuencia de actualización es muy baja (hasta un día).
También es posible ver aproximadamente que áreas tienen matorrales, claros o arbolado, pero con una resolución más baja con respecto al uso de drones, que permiten un nivel de detalle y una resolución mucho más altos, distinguiendo el tipo de vegetación y su separación.
Además con los drones con cámara térmica como los Mavic 3T, Matrice 30T o Matrice 350RTK con Zenmuse H30T, podemos monitorear el avance en tiempo real, ubicando el frente del incendio, monitorear su temperatura y prever en función del viento y de la vegetación la dirección y velocidad de propagación para establecer cuales son los medios más adecuados según la intensidad (desde el personal de tierra a medios aéreos), dirigir a los equipos de extinción y evitar riesgos para el personal y daños a personas y bienes.
Los gestores del incendio pueden controlar la información recibida en tiempo real a distancia, analizar los puntos de calor y ver el avance y la intensidad del frente del incendio.
Fase 3: después del incendio
Las actuaciones después del incendio prevén varios pasos como recolectar datos inmediatamente después para establecer la severidad del evento, monitorear la recuperación autónoma del ecosistema, su adaptación y rebrote y localizar las áreas donde es necesaria más o menos intervención humana para planificar la recuperación.
Los mapas y los datos sobre la intensidad calórica del fuego sirven para monitorear el comportamiento durante el eventual incendio, priorizar las acciones sobre fuegos más intensos o donde se prevé más intensidad, en base a meteorología e índices de peligro (intensidad esperada) y asignar medios proporcionales (tierra/aire) en base a intensidad observada y prevista.
Establecer la severidad del incendio sirve para valorar su impacto (mortalidad de la vegetación y erosión) y priorizar la restauración, reconstruir con una mejor precisión el comportamiento (ej. dónde prendieron las copas y cómo se propagó) y pronosticar dónde arderá más intensamente y severamente y crear mapas para planificar la prevención y supresión de incendios futuros.
Los satélites pueden dar información sobre el daño medido en áreas grandes, de alrededor de 20m/pixel, pero es necesario ir a la zona o usar un dron para verificar con más precisión cuales son las áreas afectadas.
Los drones con LiDAR permiten monitorizar la zona inmediatamente después del incendio, distinguir los daños al arbolado de los daños en el suelo y determinar su gravedad para ser más eficientes en la programación de acciones para la protección del suelo y su restauración. También dan una información precisa sobre el nivel de daños que ha sufrido el terreno y el arbolado para predecir la mortalidad de cada árbol y mapear a nivel centimétrico el suelo y sus daños.
Ventajas del uso de drones en la lucha contra incendios
El uso de los drones con sensores de distintos tipos (RGB, LiDAR, multiespectrales y térmicos) tienen distintas ventajas:
– Mejor resolución: los satélites dan información sobre pixeles de varios metros (20-30m), los drones pueden llegar a centímetros (5 o menos, según necesidad), con un nivel de precisión mucho más alto, hasta poder distinguir el tipo, las características y los daños de cada árbol.
– Actualización de la información: la información satelital se actualiza con una frecuencia mayor, a veces de 1 día, y los medios aéreos no siempre están disponibles, mientras que la información de los drones se puede obtener según necesidad, incluso en tiempo real.
– Tiempos de respuesta: el tiempo de respuesta de los medios aéreos tradicionales puede ser de varias decenas de minutos, mientras que un dron puede desplegarse en pocos minutos.
– Coste: los medios tradicionales son generalmente muy costosos, los drones y sus sensores son relativamente asequibles. El coste de operación también es sensiblemente menor.
– Disponibilidad: los drones son generalmente ligeros y portables y pueden ser transportados o inviados fácilmente hasta cualquier lugar y su economicidad hace que haya cantidades mayores con respecto a los medios aéreos tradicionales, lo cual hace que estén más disponibles para su uso en caso de necesidad.
– Acceso a zonas difíciles: los drones pueden alcanzar zonas de difícil acceso para el personal de tierra y permiten una vista aérea completa de la zona y pueden volar más bajo y lento que los medios tradicionales y recoger datos más precisos.
– Flexibilidad: drones como el DJI Matrice 350 RTK pueden montar distintas cargas de pago y sensores, cámaras RGB, LiDAR o térmicas.
– Reducción de riesgo: los drones permiten evitar riesgos innecesarios para el personal cuando se opera en zonas difíciles o ayudar a dirigir las unidades en tierra o aéreas durante los incendios, evitando que tengan enfrentarse a situaciones de peligro.
Uso del LiDAR para la análisis de la estructura forestal
La intensidad, la severidad y las características de un incendio dependen de propiedades de la estructura forestal, como cobertura, continuidad horizontal y vertical, altura del arbolado, densidad de las copas y tipos de arboles. Con los drones se pueden determinar estas propiedades con mucha precisión.
Los sensores LiDAR miden las distintas variables para crear mapas de distintos tipo con altura del arbolado, altura de los estratos inferiores (algo que con las cámaras RGB no se puede obtener), densidad de las copas para establecer la intensidad de un posible incendio, separación de los estratos para determinar la probabilidad de que el incendio alcance las copas, nube de puntos con colores naturales, reflectividad (cantidad de energía reflejada por el objeto), número de retornos (mayor precisión en la reconstrucción del modelo digital).
Los modelos de alturas permiten delimitar las copas de los árboles, el porcentaje de cobertura, cuántos arboles hay en una zona y su densidad y la altura total de cada árbol. La densidad de puntos indica la densidad de las hojas, si hay espacio entre el suelo y la copa del árbol, hay menos posibilidades de que prendan las copas y que el incendio sea intenso, al contrario, si la estructura es continua el incendio puede llegar más fácilmente a las copas y ser más virulento.
Los sensores LiDAR de los drones pueden ser integrados por LiDAR terrestres para definir mejor la estructura, cámaras multiespectrales para medir las condiciones de estrés y para generar mapas e información sobre la posibilidad y severidad de los incendios, con el fin de tomar las decisiones correctas en cada fase.
Determinación de la severidad de los incendios
La mayoría de los incendios son de mínima intensidad, algunos tipos de arbolado han desarrollado la resistencia al fuego y lo necesitan para desarrollarse. Por este motivo, hay que reducir sobre todo la intensidad y severidad, no tanto la cantidad de incendios.
Para ello, hay que determinar su severidad: cuantificar la magnitud del efecto del fuego sobre suelo y vegetación
El suelo se compone de una capa de suelo mineral, una capa de fermentación y una de hojarasca, la vegetación se divide en herbácea, arbustiva y arbórea.
Para la evaluación de la severidad hay que calcular el porcentaje quemado de estratos vegetales y el porcentaje de severidad en el suelo.
Esto se puede hacer gracias a sensores multiespectrales midiendo el índice de vegetación para monitorizar la actividad fotosintética de las plantas, su estado y el del suelo y mapear la severidad del área quemada por componente (suelo y vegetal). Este tipo de sensores pueden ser montados en satélites, con hasta 12 bandas con una resolución de 10 a 60m y en drones, con 4 bandas con resolución de 0,4m.
Las imágenes multiespectrales de drones como el Mavic 3 Multispectral permiten distinguir cuáles de los componentes está afectado para establecer los distintos niveles de severidad. El color de las cenizas también da una idea de la afección y consunción del suelo para prever los efectos de la erosión y planificar la recuperación.
Si la materia orgánica no está totalmente quemada (incendios superficiales), la recuperación será más fácil, si se consume totalmente, la recuperación será más difícil.
Los drones como instrumento eficaz en la lucha contra incendios
En definitiva, los drones se están convirtiendo en partes esenciales de la lucha contra incendios, ofreciendo datos fundamentales en todas las fases, desde la prevención, hasta la recuperación y pueden ayudar a tomar las decisiones correctas en cada una de ellas, además de ofrecer opciones y niveles de resolución y detalles imposibles de obtener con los métodos tradicionales y de reducir los gastos y los riesgos para el personal.
