A Localização de Incêndios Florestais em SIG´s com Fins Operacionais e de Planeamento Florestal
Rui Almeida
Centro Nacional de Informação Geográfica
email: ralmeida@cnig.pt
Palavras chave: Fogo, Localização, GIS, Detecção, Planeamento
A detecção do foco de incêndio é factor determinante no desenrolar da acção de combate. É a partir deste momento que é activada a estrutura de ataque. No nosso pais existem diversas modalidades de detecção e existem diversas entidades responsáveis pela sua execução.
Na maioria dos casos a proximidade dos agentes detectores ao local do incêndio nem sempre é elevada, o que tem como consequência a dificuldade na execução de um relatório imediato da situação e da sua envolvente. Deste modo a primeira informação a chegar aos centros onde se iniciam e controlam as decisões operacionais são geralmente feitas com base no conhecimento do operador ou na sua intuição. É neste ponto que é possível aumentar o conhecimento do agente decisor e garantir que se tomem decisões mais ajustadas ganhando tempo e poupando recursos. O uso de Sistemas de Informação Geográfica é uma das maneiras possíveis para o fazer. A especificidade desta matéria implica o desenvolvimento de funções dentro destes sistemas que permitam georrefenciar a informação transmitida de modo a desencadear as funções de análise pretendidas. Neste processo á que ter em conta o tempo que esta localização pode tomar, de modo que não inviabilizar o trabalho do operador, e deve ser sempre requerido o conhecimento do rigor dessa informação.
Só a partir deste ponto faz sentido o desenvolvimento de ferramentas operacionais de apoio á decisão no combate a fogos florestais possibilitando também a criação de informação essencial para o planeamento florestal. A título de exemplo é apresentada um conjunto de análises feitas com informação proveniente de postos de vigia.
Neste sentido pretendemos descrever o trabalho realizado pelo Centro Nacional de Informação Geográfica, na área da localização, que começa agora a ser implementado a nível Nacional nos diversos Centros Operacionais da Inspecção Superior de Bombeiros.
Desde Janeiro de 1994 que o Centro Nacional de Informação Geográfica deu inicio a um programa de produção de Cartografia de Risco de Incêndio Florestal para apoio da prevenção de fogos florestais a nível concelhio. Este projecto permitiu desenvolver uma base de dados cartográfica em formato digital que duma maneira consistente e homogénea descreve o território em termos das seguintes variáveis:
Na continuidade deste trabalho foi possível no final de 1994, dar início a um novo projecto, com o título de Detecção e Simulação de Fogos Florestais (DESICAFF), projecto este que começou em 1995 com financiamento do programa JNICT\CNEFF para Fogos Florestais.
A partir de 1996 apenas com financiamento do CNIG é iniciado um trabalho que possibilita no início de 1998 acordar a instalação de um Sistema de Localização, Armazenamento, e Fornecimento de Informação sobre Fogos Florestais em todos os Centros de Comando Operacional da Inspecção Superior de Bombeiros.
Objectivos Principais
O Sistema de Detecção praticado no nosso pais apresenta duas componentes:
Outra maneira de avaliar o sistema de detecção é classificar os agentes detectores em:
Da vigilância fixa faz parte toda a Rede Nacional de Postos de Vigia e da móvel fazem parte todas as brigadas que se deslocam quer em acções de prevenção, quer em acções de vigilância ou mesmo acções de combate.
A detecção tanto pode ser feita por agentes em que a sua actividade está ligada ao sector florestal e portanto funcionando estes como agentes activos ou pode ser feita por agentes em que a sua actividade pode não está ligada ao sector florestal e podendo assim estes serem considerados com agentes passivos.
Em relação á vigilância aérea dentro do nosso território apenas é exercida por aviões ou helis que são agentes activos no sector.
A forma como a informação chega aos diversos centros condiciona todos os passos subsequentes e em termos gerais as situações tipo são:
Estas são as situação básicas da forma como chega quer aos centros de prevenção e detecção (CPD´s) quer aos centros comando operacionais (CCO´s) a informação da detecção. Com base neste conhecimento foram então desenvolvidos alguns módulos básicos para executar al ocalização da informação enviada.
A partir do momento em que a detecção é executada é necessário fazer a sua localização. Para isso foram desenvolvidos os seguintes processos:
No primeiro caso, com o cruzamento da informação proveniente de dois ou mais postos de vigia dos quais se conheçam as suas coordenadas é possível determinar com exactidão, através de métodos de intersecção directa e apenas com a informação dos azimutes em relação á coluna de fumo, as coordenadas do foco de incêndio.
Nas situações em que apenas um posto vê o fogo, é pedida a direcção ao foco e dois valores estimados para a distância (máxima, mínima) de posto-fogo. Com estes dados é calculado uma área onde poderá estar localizado o foco. Tal área tem a forma de uma elipse cujas dimensões dos eixos são função do erro estimado para o valor da distância fornecida pelo observador.
Em relação á informação de brigadas terrestres e meios aéreos existem duas possibilidades básicas. Ou a informação enviada é relativa ao local do foco, ou a informação primeiro posiciona a brigada ou o meio aéreo e depois é fornecida uma direcção ao foco e dois valores estimados de distância, para o determinar. Em ambos os casos podem ser utilizada informação de GPS, coordenadas cartográficas ou coordenadas de quadrículas pré definidas ou ainda informação toponímica para executar a georreferênciação de pontos.
Finalmente a última situação tem como objectivo localizar um foco a partir de dados toponímicos, fornecidos geralmente via telefone, dados estes que são analisados numa bases toponímica, permitindo a sua localização. Neste caso são permitidas buscas a partir do momento em que se conhece o nome do concelho onde surgiu o foco, e se conhece mais qualquer outro tipo de informação que nos permita aproximarmo-nos do local do incêndio, por exemplo nomes de povoações, monte, igrejas, vértices geodésicos, etc.
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a) Partindo de P: 
b) Partindo de M: 
Neste primeiro caso as coordenadas dos postos de vigia são conhecidas com rigor e também se parte do princípio que estes se encontram equipados com instrumentos que lhe permitam obter os rumos com rigor.
Valores observados: - Distância AF
- Rumo (AF)
Quando se considera que o observador está localizado parte-se do princípio que ele também consegue dar com algum rigor a posição do fogo relativamente a sua.
Quando a distância observador/fogo ou posto de vigia/fogo não é determinada com rigor pode-se aplicar o método das elipses de erro.
Utilizando a Fórmula de Propagação de Erros e a Teoria das Elipses de Erro é possível saber como é que os erros inerentes aos dados se reflectem no resultado final.
Assim a medição de precisão é feita por elipses de erro centradas no ponto que se pretende calcular, definindo regiões de confiança para diferentes graus de probabilidade.
Não se utiliza a elipse standart mas sim aquela que define regiões de confiança com probabilidade igual a 0.990, ou seja considera-se k=3.035.
Neste caso os cálculos de M e de P são independentes,
pelo que 
. em termos práticos
isto significa que os eixos das elipses manter-se-ão sempre paralelos
aos eixos coordenados.
Para que se possa ficar com uma ideia dos valores que estão associados a este método, foram realizados vários exemplos de localização de um foco de incêndio através da informação dada apenas por um único posto de vigia.
O posto e o rumo considerados foram sempre os mesmos, pois a sua escolha não tem influência nas dimensões da elipse, apenas se reflectindo na sua localização.
Os resultados são expostos na tabela seguinte.
Posto de vigia: 42-1
Rumo: 300
| Dist. Max | Dist. Min. | Coor. X | Coor. Y | Semi-eixo a | Semi-eixo b |
| 2500 | 2000 | 195554 | 346533 | 758 | 1314 |
| 3000 | 2000 | 195337 | 346658 | 1517 | 2628 |
| 3500 | 1500 | 195337 | 346658 | 3035 | 5256 |
| 5000 | 4300 | 193475 | 347733 | 1062 | 1839 |
| 10000 | 8900 | 189319 | 350132 | 1669 | 2891 |
Após a análise deste quadro verifica-se que a localização da elipse, dada por "coorx" e "coory", não varia muito de caso para caso, mas que os semi-eixos têm dimensões muito diferentes, sendo tão maiores quanto maior é a amplitude das distâncias limites.
Isto acontece, porque nessa situação a variância entre os valores é muito maior.
O procedimento de utilização de informação toponímica é relativamente simples, apenas é exigida a utilização de uma base de dados onde toda a informação tenha associada as coordenadas do seu ponto de inserção.
A partir daqui existem dois tipos de procedimento ou é feita antecipadamente uma análise espacial de modo a que a informação da área administrativa na qual o ponto se insere, ou este procedimento é feito em tempo real e para cada nova pesquisa toponímica.
No caso dos módulos desenvolvidos pelo CNIG a informação está catalogada não só por limite administrativo(Distrito, Concelho, Freguesia) mas também por carta militar. Deste modo é relativamente simples e rápido executar "queries" que permitam identificar numa "list box" a informação pretendida. Estas queries são pré definidas e tem como objectivo fazer a identificação do local por fases. A primeira fase permite identificar um conjunto de alternativas possíveis de modo semi automático (por exemplo: concelho+1ª letra ou freguesia ou tipo toponímico) e a segunda fase é completamente manual deixando que o utilizador escolha sobre estes dados apenas o local pretendido. Deste modo há a garantia o utilizador tem capacidade de decisão já que existem um conjunto de erros associados a esta base de dados que dificilmente são eliminados, mas dos quais há conhecimento podendo na medida do possível compensá-los.
Durante a época de fogos do ano de 1996 foram recolhidos no CPD a funcionar no Aeródromo da Lousã toda a informação relativa a visadas dos postos de vigia (noção de visada- informação da direcção em relação ao norte cartográfico transmitida do posto vigia para o CPD para identificar um possível foco). Desta informação apenas alguma se confirmou ter dado realmente origem a um incêndio florestal, no entanto serviu para começarmos a ter alguma informação sobre alguns parâmetros que até agora tem sido utilizados na área do planeamento mas para os quais não existia nenhuma confirmação. Um destes parâmetros é a distância visibilidade dos postos de vigia (para detecção de incêndios). Tendo conhecimento que estes valores são bastante variáveis de zona para zona tentamos pelo menos de ter um valor médio a partir do qual seria possível construir mapa de intervisibilidade e de zonas ocultas para fazer de ponto de partida para o planeamento destas infra-estruturas.
A partir dos dados recolhidos foi possível determinar o seguinte:
A partir da análise dos valores acumulados foi possível identificar que cerca de 90% da visadas não ultrapassam a distância de 30 000 m. Com estes dados foi possível para os 241 postos de vigia existentes actualmente no território português gerar os seguinte mapas e perceber quais a zonas visíveis e ocultas.
Visibilidade Raio = 15 000 metros |
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Visibilidade Raio = 30 000 metros |
Para se avaliar da efectiva taxa de cobertura dos postos de vigia há não só que contabilizar a área coberta mas também o tipo de ocupação do solo que está sobre vigilância. Só com esta informação será possível fazer o estudo da necessidade efectiva de novos postos ou da mudança de local dos existentes. Com este objectivo foi cruzada a informação entre a área visível e o mapa Corine Landcover (agrupado).
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Legenda
1 -Territórios Artificializados; 2 - Área Agrícola; 3 - Pastagens; 4 - Territórios Agro-Florestais; 5 - Folhosas; 6 - Resinosas; 7 - Floresta Mista; 8 - Matos; 9 - Ardidos Recentes; 10 - Zonas sem Coberto Vegetal; 11- Zonas Húmidas; 12- Superfícies de Água
Através destes três últimos gráficos é possível observar a repartição das áreas visíveis e ocultas pelos grupos principais de ocupação do solo. É notória que os grupos em que a relação entre a área oculta/(oculta+visivel) é menor é nas zonas mais problemáticas em termos de incêndios florestais o que indicativo de um sistema em que a estrutura fixa dos postos de vigia em termos gerais se ajusta ao panorama do pais.
| Raio 15 000 m | Raio 30 000 m | |
| Resinosas |
0.28 |
0.09 |
| Floresta mista |
0.32 |
0.11 |
| Ardidos recentes |
0.35 |
0.14 |
| Zonas sem coberto vegetal |
0.44 |
0.18 |
| Matos |
0.46 |
0.23 |
| Territorios Artificializados |
0.48 |
0.21 |
| Folhosas |
0.51 |
0.19 |
| Pastagens |
0.51 |
0.06 |
| Área Agrícola |
0.55 |
0.21 |
| Territorios agro-florestais |
0.67 |
0.29 |
| Zonas húmidas |
0.77 |
0.21 |
| Superfícies de água |
0.82 |
0.41 |
****Os valores indicam a seguinte relação:
Área Oculta/(Área Oculta + Área Visível)
Outra análise que se deve efectuar é a precisão que se obtém na localização depois de lançada a informação da visada para o CPD. Como não foi possível avaliar em relação a todo o território apresentamos os dados de apenas relativos ano de 96 CPD Lousã.
.
Como se pode verificar existem ainda um n.º elevado de visadas em que apenas chega informação de um Posto de Vigia (~35%).
Isto pode ser indicativo de uma deficiente cobertura, não em termos de um posto mas mais do que um posto. Só com uma cobertura de mais o que um posto será possível determinar com rigor as coordenadas do foco de incêndio de outro modo teremos que recorrer a outras alternativas, as quais introduzirão sempre um maior erro.
O Território deverá sempre ser analisado não só em termos de área coberta mas também termos de "intensidade de cobertura". Apresenta-se um mapa para o concelho da Lousã onde se analisam as áreas de visibilidade e as áreas de intercepção de visadas.
Através destes dados é possível ver o grande ajustamento que existe entre os dados das visadas e os dados de análise espacial o que pode esclarecer quais a zonas onde se deve ou não investir em novos postos e quais as Zonas realmente em déficit. È no entanto necessário medir qual o grau de dificuldade de implementação de novos posto de vigia nas zonas mal cobertas ou mesmo ocultas. Para isso é necessário medir a rugosidade do terreno e um dos índices possíveis é avaliar a amplitude dos vales.
Este mapa indica que quanto mais encaixado o vale maior é o valor. Assim se cruzarmos esta informação com o mapa das visibilidades podemos ter os seguintes resultados:
Em termos médios as zonas mais encaixadas são as zonas ocultas e as zonas visíveis por um só posto, no entanto estas últimas tem já um índice muito próximo dos valores mais baixos o que pode indicar um baixo esforço para o incremento da sua cobertura.
Em termos horários a distribuição das visadas é o seguinte
Em termos de direcções as visadas distribuem-se da seguinte maneira:
Não sendo conclusivo a predominância de uma dada direcção em termos gerais, mas isto ja nao se verifica em termos de hora a hora:
Cada grafico representa uma hora. A hora 00:00 AM - 01:00AM e o canto superior esquerdo e a hora 23:00 - 24:00 PM e o primeiro grafico do canto inferior esquerdo.
Das 0 ás 5 da manhã pensamos não ter dados suficientes para afirmar a existência de uma tendência, no entanto a partir desta hora até 11:00 AM ó notória uma tendência para as visadas serem dirigidas preferencialmente a norte. Desta hora até ás 15:00 AM não existe qualquer direcção privilegiada, o que deixa de acontecer até 17:00AM dirigindo-se estas mais para Sul. Volta a não haver uma direcção privilegiada até ás 20:00 e partir daqui as visadas tendencialmente voltam-se de novo a Norte.
Este tipo de análise deve também ser feito posto a posto apresentam-se aqui os dados para o posto 42-8
Frequência de visadas por direcção
| Direcção |
Frequência |
| N |
4 |
| NE |
15 |
| E |
16 |
| SE |
28 |
| S |
19 |
| SO |
19 |
| O |
6 |
| NO |
4 |
Valor médio do número de postos que forneceram valores de visadas: 2.45946
Distância máxima: 37863 m
Distância mínima: 1697.8 m
Distância média: 13276 m
Hora de maior frequência: 15 horas
Percentagem de visada ás 15 horas em relação ao total das visadas: 21 %
Direcção de maior frequência na hora de maior frequência: S
A partir de um conjunto de análises relativamente simples foi possível avaliar o funcionamento do sistema de detecção baseado nos postos de vigia. No entanto houve necessidade de estruturar um conjunto de dados que permitissem a georreferênciação dos focos de incêndio (LOCALIZAÇÃO). Pensamos por isso ser essencial não só o desenvolvimento destas ferramentas como também o desenvolvimento das bases de dados toponímicas de modo a aumentar a precisão de reconhecimento do local indicado aos diversos centros.
