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Memorias del Segundo Simposio Internacional Sobre Políticas, Planificación y Economía de los Programas de Protección Contra Incendios Forestales: Una Visión Global

Remfiresat, Gestión de Emergencias en Tiempo Real para Servicios de Lucha contra Incendios Forestales Vía Satélite1

Jesús Gonzalo,2 Susana Martínez,3 Gonzalo Martín3

ResumenEl principal objetivo de Remfiresat es demostrar el uso cinegético de las tecnologías

espaciales disponibles para la gestión de los incendios forestales. Un consorcio dirigido por INSA, en colaboración la Junta de Castilla y León y financiado por la Agencia Espacial Europea desarrolló y evaluó el sistema durante la compaña de verano del 2003 en Castilla y León. El proceso de demostración fue ejecutado en tres fases: la primera se centraba en el proyecto y utilizaba varios recursos representativos; la segunda desarrollaba el sistema completo y la tercera lo hacía bajo condiciones reales de fuego (junio a septiembre 2003)

Los servicios de Observación de la Tierra, Navegación y Comunicación por Satélite, se combinaron en una herramienta única de gestión que permitía a los operadores utilizar todos los datos disponibles a partir de cualquier punto, desde las oficinas centrales hasta los centros de mando sobre el terreno. Las herramientas disponibles estaban totalmente integradas con el sistema basado en el satélite.

La herramienta GS Distribuida Dinámicamente gestiona la información al nivel nacional, regional, provincial y local, siguiendo la cadena establecida de toma de decisiones. El lugar del test era la provincia de Salamanca (unidad Central + Móvil Provincial) controlado desde Valladolid (Centro Regional) e informando al DGCN Nacional (Valladolid y Madrid)

Las redes de comunicación Privadas y Públicas fueron complementadas con líneas de comunicación por vía satélite a fin de suministrar redundancia o acceso a zonas remotas. Se estableció una referencia a recursos móviles por medio de un sistema GPS y se comunicaron vía ORBCOMM (o los terminales INMARSAT existentes).

Un centro de procesamiento de Observación de la Tierra, localizado en LATUV (Valladolid) adquirió y preparó las imágenes de satélite de uso general (NOAA, FENYUNG, TERRA, METEOSAT) y otros especializados (BIRD). Al menos se generaron cinco productos diariamente (según la frecuencia de adquisición): índice de riesgo de incendio, mapa de puntos calientes, mapas de líneas de incendio, cartografía de la zona quemada y pronósticos del tiempo.

En algunas situaciones específicas, fue necesario un estudio profundo sobre la evolución y consecuencias de un gran incendio. De manera que se adquirieron imágenes de alta resolución, como imágenes Landsat, para obtener un mapa de la zona quemada. Y se utilizó un simulador de la zona del incendio (FARSITE) a fin de analizar el comportamiento del fuego, punto de inicio y posibles evoluciones.

El satélite alemán BIRD también ayudó al suministro de la imagen, por medio de sus sensores térmicos exclusivos, especializados en la identificación de puntos calientes. Los resultados mostraron que se pueden detectar incluso pequeños inicios de líneas de fuego de cinco metros.

2 Responsable de Gestión de Proyecto INSA (Ingeniería y Servicios Aeroespaciales). Departamento de Estudios y Misiones, P° Pintor Rosales, 34, Madrid, CP 28008.3 Ingeniero de Sistemas, INSA INSA (Ingeniería y Servicios Aeroespaciales). Departamento de Estudios y Misiones, P° Pintor Rosales, 34, Madrid, CP 28008.

1Una versión mas corta de este trabojo fue presentada en el segundo simposio internacional sobre politicas, planificación y economía de los programas de protección contra incendios forestales: unavisión global, 19–22 Abril, 2004, Córdoba, España.

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Memorias del Segundo Simposio Internacional Sobre Políticas, Planificación y Economía de los Programas de Protección Contra Incendios Forestales: Una Visión GlobalGENERAL TECHNICAL REPORT PSW-GTR-208 Memorias del Segundo Simposio Internacional Sobre Políticas, Planificación y Economía de los Programas de Protección Contra Incendios Forestales: Una Visión Global

Sesión 5B—Remfiresat, Gestión de Emergencias en Tiempo Real—Gonzalo, Martínez, Martín

Se pueden obtener imágenes e información adicional contactando con los autores directamente.

Concepto del Sistema El objetivo de Remfiresat es demostrar el uso de las tecnologías vía satélite para gestionar una situación de emergencia como un incendio no controlado. El sistema ha sido proyectado según un enfoque dirigido por las necesidades del usuario y se ha demostrado y probado a partir de una amplia gama de pruebas para comprobar las ventajas de su aplicación en situaciones de crisis real.

Remfiresat combina las principales tecnologías de satélites para ofrecer una nueva orientación en la gestión de los desastres naturales: Observación de la Tierra, sistemas de Navegación y Comunicaciones Vía Satélite. Estos sistemas basados en el espacio funcionan de manera cinegética con los equipos terrestres del usuario para alcanzar una utilización más eficaz de la tecnología disponible.

Descripción General De Remfiserat

Arquitectura del Sistema Remfiresat En los países europeos, los servicios de lucha contra el fuego, son organizados en distintas estructuras centralizadas o descentralizadas con el fin de optimizar la gestión de los recursos. El sistema Remfiresat está incorporado al edificio en el que se encuentra el responsable de tomar las decisiones a fin de que pueda recibir toda la información de la fuentes internas y externas.

USDA Forest Service Gen. Tech. Rep. PSW-GTR-xxx. xxxx.


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Battle Field

Salamanca

Valladolid

Madrid

Valladolid

RCC National

Command Centre

RCC National

Command Centre Local Office

RCC Regional

Command Centre

RCC Provincial

Command Centre

Voice Messages

Off line data

Voice Messages

Off line data Geodata

Voice Messages

Off line data Geodata

EDG External Data

Gateway

Geodata

Voice Messages Geodata

Other positions

Voice Position

HHTForest

Agent Head

RVT Water Pump RVT

Bulldozer

HHTRapid Attak

Observation Airplane

Canadair

HHTSupression Manager

Voice (sat) Position

Messages

Position Messages

Position Messages

PositionMessages

VoiceVideo

Position

VoiceImage Position Message

VoiceMessage Position

RPMA Advanced

Command Centre

Figura 1. La arquitectura del sistema Remfiresat incorporada en la organización jerárquica del usuario. HHT es un terminal portátil y RVT es un terminal de vehículos.

El servicio de Lucha Contra Incendios Forestales de Castilla León ha sido seleccionado para dirigir el experimento como usuario de referencia. La región abarca varias provincias; los directores regionales informan a la autoridad nacional y los provinciales a la autoridad regional. Dentro de las provincias, si el incendio es de grandes dimensiones se despliega un centro de mando avanzado en el campo de batalla para una mejor gestión de las actividades.

El sistema Remfiresat está presente en la cadena de toma de decisión de la lucha contra el fuego a todos los niveles, proporcionando líneas de comunicación para enviar información entre los responsables pero también desde las fuentes hacia los responsables. Esta comunicación se establece siguiendo una estructura jerárquica de usuarios. La información enviada incluye, además de los servicios tradicionales de voz y FAX, datos digitales, imágenes y posicionamiento de recursos móviles.

Los distintos equipos del usuario están aquí dados con terminales de recogida de datos y dispositivos apropiados de comunicación para conformar la red del sistema. Además, los recursos móviles están equipados con un sistema de posicionamiento y los agentes forestales del campo de batalla están provistos de dispositivos de comunicación.

El External Data Gateway (EDG) incluido en la red Remfiresat se ocupa del procesamiento de datos por satélite.


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Centros de Mando Remfiresat Los centros de mando son el cerebro del sistema Remfiresat: son un grupo de nodos interconectados a través de una red de telecomunicaciones donde el operador puede acceder a los servicios del sistema, gestionar los recursos, ver de los resultados de la observación de la Tierra, y ponerlos en comunicación.

El Centro de Mando Remfiresat genérico (RCC) está localizado al nivel de la toma de decisión del usuario. El RCC es un ordenador de sobremesa estándar con hardware y software específicos para conectar con otros terminales del sistema. Este centro es capaz de recibir, procesar, y enviar la información solicitada, externa o generada por el sistema. Los bloques de datos principales gestionados por el RCC son; comunicaciones por voz y mensajes, posicionamientos de móviles, datos geográficos y metereológicos, y voz y comunicación por fax e internet con otras autoridades.

El Centro de Mando Avanzado (RPMA) se suele desplegar en una zona forestal relativamente próxima a la primera línea del incendio; este centro es una réplica del centro provincial y se convierte en el centro neurológico del campo de batalla. Requiere un equipo específico para proporcionar un enlace de alto nivel de banda ancha entre módulo provincial y el módulo avanzado para intercambiar extensas informaciones, por ejemplo datos por satélite; la conexión es suministrada por una estación portátil VSAT que se despliega en la unidad RPMA y hay una segunda antena permanentemente instalada en el centro provincial. El RPMA ha sido instalado en una estaca de tienda de campaña o una UTM (Unidad Móvil para Datos Metereológicos). Los ordenadores y subsistemas son instalados en el edificio en el que se encuentra el usuario para que el consumo energético y el volumen se adapten a estas instalaciones.

Figura 2. Centro de Mando Habanazo Remfiresat instalado en una estaca de tienda de campaña y vehículo móvil



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Remfiresat Portátil y Terminales de Vehículo Los terminales Remfiresat son unidades individuales con que se maneja directamente durante la lucha contra el incendio. Hay distintos modelos de terminales que se utilizan según las necesidades del usuario en un situación real

- Terminales Portátiles Remfiresat (HTT): son unidades que suministran servicio de voz y de posicionamiento automático entre HTT y con el centro de mando provincial o el avanzado. Hay dos tipos de terminales portátiles según las distintas posibilidades de enviar mensajes

HHT 1 es un teléfono móvil, vía satélite, que tiene servicio de voz a través del sistema Globalstar

HHT 2 es un comunicador de mensajes ORBCOMM; incluye posicionamiento automático GPSy capacidad para enviar mensajes a los centros de mando provincial y avanzado. ORGCOMM es el sistema que se utiliza para las unidades terrestres e INMARSAT para las unidades aéreas.

Figura 3-HHT1: teléfono móvil Glabalstar. HHT 2 comunicador ORBCOMM + terminal ALCOM. RVT: terminal Psyion ORCOMM

Existe otra alternativa, Auxiliar Digital Personal (PDA), con un kit que incluye las capacidades GPS y GPRS. El PDA ha implantado una versión reducida del sistema Remfiresat que permite la introducción e información compartida, visión de niveles, etc.

Centro de Procesamiento de Observación de la Tierra El sistema Remfiresat pretende integrar distintas tecnologías espaciales en un sistema compacto y fácil de utilizar a fin de generar productos de valor añadido que mejoren la eficacia de los protocolos actualmente en uso. El EDG se encarga de la adquisición, procesamiento, almacenamiento y envío de datos de observación de la


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Tierra y productos afines, utilizando lo más posible satélites de sensores remotos y proveedores.

El bloque de datos más importante gestionado por EDG son los datos de sensores remotos, en tiempo real y tiempo histórico. La fuente de esta información procede de diversos satélites a distintas horas. Los acuerdos apropiados son firmados con los administradores de datos para asegurar la llegada puntual de los datos a partir de las distintas fuentes.

EDG ofrece productos interesantes para la lucha contra el fuego. Recoge del satélite los datos brutos y los datos auxiliares para generar los productos siguientes: línea de fuego consiste en una representación vectorial de la primera de línea de fuego. El producto es generado cuando se produce un incendio durante el pase del satélite MODIS-TERRA y dentro de su zona de cobertura. El satélite de demostración BIRD también ha sido utilizado durante las muestras. La línea de fuego está dispuesta una hora y diez minutos después del principio de la transmisión da datos brutos. Según los datos externos, se analiza el calendario de pases de alta resolución de los satélites y se localizan los pases que coinciden con la localización de un incendio de cierta magnitud, de forma que se adquiere la imagen para estimar la línea de fuego y el mapa de la zona quemada.

Mapa de Puntos Calientes está formado por un nivel GIS que contiene puntos sospechosos, más cálidos de lo que se esperaba inicialmente. Se utilizan NOAA, FENGYUN y MODIS para cubrir toda Castilla- León y zonas de Portugal.

Índice de Riesgo es un mapa de referencia en UTM-H30 con una rejilla de 10x10 Km. que contiene una estimación de riesgo de incendio indicando la probabilidad de que se extienda el fuego. El índice riesgo de fuego es elaborado diariamente al paso de los satélites de NOAA, FENGYUN y MODIS. Dado que la diferencia de tiempo entre FENGYUN y TERRA es muy corta se selecciona la imagen más apropiada para cada caso.

Mapa de Zona Quemada: consiste en una imagen con referencia geográfica en formato de trama donde se señala la zona quemada. El producto se genera utilizando los satélites NOAA y FENGYUN con resolución de 1x1 KM, pero también con TERRA de una resolución 250x250 La superficie quemada detectada tiene que ser bastante extensa como para verse en ambas escalas. Los satélites NOAAA y FENGYUNG pueden cartografiar un mínimo de zona quemada de 70 hectáreas, mientras que TERRA lo hace aproximadamente de cinco hectáreas. Se pueden utilizar también satélites comerciales, como por ejemplo Landsat, que proporciona una mejor resolución.

Pronóstico del Tiempo: Los productos del pronóstico del tiempo(temperatura del suelo, humedad, lluvia acumulada, velocidad y dirección del viento) son elaborados utilizando el modelo de pronóstico del tiempo (MM5)

Pronóstico de propagación del tiempo: Consiste en la propagación de la línea de fuego utilizando el propagador de incendio FARSITE. La herramienta de simulación mencionada incorpora modelos existentes de incendio de superficie, incendio de copas, aceleración del incendio de una punto de superficie, punteos, y humedad de combustible. Los modelos son integrados utilizando una técnica propagación del vector para el aumento del perímetro del incendio que controla tanto resolución del espacio como la del tiempo de la propagación de l fuego en el paisaje. El modelo produce perímetros de vector del incendio (polígonos) a intervalos del



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tiempo específico. Los vértices de estos polígonos contienen información sobre la velocidad en intensidad de propagación del fuego, interpolados para producir mapas punteados por el comportamiento del incendio.

Figura 4--Observación de la Tierra elaboró productos en la Herramienta Remfiresat. De izquierda a derecha mapa de índices de riesgo, mapas de puntos calientes, primera línea de fuego y mapa de zona quemada.


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Tabla 1—Observación de la tierra elaboró productos y características de la fase de la lucha contra el incendio forestal.

Fase de Lucha contra el Incendio Forestal

Producto Remfiresat

Características

Fase de prevención Índice de riesgo Resolución de 10 KMS

Fase de detección Mapa de puntos calientes Resolución de 1000-250 m

(tiempo real) exactitud en el tamaño del punto

Fase de extinción Representación de la primera línea de fuego Pronóstico de la propagación (opcional)

Resolución de 1000-250 m (tiempo real) Resolución de 30 mts. (en diferido) Exactitud en el tamaño del punto

Fase de evaluación de daños

Evaluación de la zona quemada

Resolución de 1000-250 mts. (tiempo real), Resolución de 30 MTS (en diferido

Todas las fases Pronóstico del tiempo Exactitud en el tamaño del punto

Vale la pena mencionar el satélite alemán BIRD (microsatélite de detección i bi-espectral por infrarrojos), que es un demostrador tecnológico. El objetivo principal de este satélite es mostrar la capacidad y las posibilidades de servicio en una constelación de satélites exclusivos para las actividades futuras relativas a los incendios. Sus sensores térmicos tienen una mejor resolución que los censores de satélites generales existentes actualmente como AVHRR o MODIS que son capaces de localizar incendios pequeños. BIRD detectó líneas de fuego de hasta 5 mts. durante una serie de quemas prescritas llevadas a cabo en la región de Galicia en mayo del 2003. Las imágenes por satélite BIRD también fueron utilizadas durante las actividades de demostración realizadas en Remfiresat.

Sistema de Información Geográfica Dinámica y Distribuída DDGIS es la aplicación que funciona en los Centros de Mando y que permite a los usuarios gestionar los recursos locales y externos que les son asignados temporalmente; alarmas, fire, datos geográficos, y otros acontecimientos de internes para las actividades de lucha contra el fuego en las diferentes fases de la crisis.

La herramienta GIS dinámica y distribuida (DDGIS) utiliza un modelo de datos (base de datos distribuida que se actualiza automáticamente con la información que se recibe o se solicita.



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La herramienta DDGIS proporciona una interfaz cómoda y de fácil aprendizaje para el usuario, permitiendo al operador ver la evolución de los distintos medios. Cada elemento fire, alarmas, buldózer, canadairs, cuadrillas, etc.) está representado en los mapas, en su posición actual, con un signo representativo. También se pueden cargar distintos niveles con información topográfica. En cualquier momento, los usuarios deciden lo que hacen sobre la información visualizada.

Figura 5--Vista general de DDGIS. En la ventana principal se presentan distintos elementos. Los componentes principales consisten en un mapa general y una serie de mapas que representan zonas en zoom de este mapa general. Estos mapas están complementados con un diario de operaciones del sistema (debajo de ambos mapas) y una ventana con las propiedades, situado bajo la serie de mapas. Estos cuatro elementos están en un lugar en el que los operadores pueden analizar los resultados de las funciones de software a las que se tiene acceso por medio del menú principal y los botones de la barra de la herramienta, situados ambos en la parte superior de la ventana.

El software tiene dos modos operativos: un modo de tiempo real, que incluye la lucha contra el fuego, la asignación de recursos, las comunicaciones entre los nodos y la recepción de los datos externos, y un modo diferido, donde se realiza el procesamiento de la historia a fin de generar informes y estadísticas.

Demostración del sistema y uso operativoEl sistema ha sido ampliamente demostrado a fin de verificar sus rendimientos y cumplir las expectativas del usuario. Se han llevado a cabo varias pruebas:


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la prueba conceptual, la puesta en servicio, dos demostraciones de incendio real y, finalmente, las operaciones completas de la temporada, durante la campaña de lucha contra los incendios del 2003.

La prueba conceptual demostró las soluciones técnicas propuestas suministradas por una serie limitada y representativa de módulo Remfiresat. La puesta en servicio fue llevada a cabo después de la integración total del sistema. Se realizaron dos quemas prescritas junto con esta última demostración, a fin de obtener imágenes por satélite para crear los primeros productos de lucha contra el incendio forestal y probar el sistema en una situación real.

Después de demostrar el éxito del funcionamiento del sistema, éste funcionó durante la campaña de verano del 2003, Se pretendía que los operadores utilizaran todas las funciones y capacidades del sistema durante un período largo de tiempo, a fin de que vieran las ventajas de las tecnologías espaciales en la lucha contra los incendios forestales, y para generar una transmisión de dirección inversa, utilizada por los ingenieros del sistema Remfiresat para preparar el traslado a un sistema totalmente operativo.

Figura 6--El mapa de puntos calientes obtenido del satélite MODIS-TERRA reveló la existencia de un incendio forestal a 25 Km. de la frontera española. El servicio de incendios forestales fue avisado por este mapa y preparó los recursos del ataque por si fuera necesaria una intervención.

ConclusionesLa sinergia apropiada entre la comunicación, la navegación y los servicios de los satélites con sensores remotos conduce a un sistema que cumple los



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requisitos de las autoridades y de los operadores implicados en actividades de lucha contra los incendios forestales de manera eficaz con respecto al coste.

El sistema está formado por una red de Centros de Mando; entre ellos ha y uno que ofrece la capacidad de instalarse cerca de la zona incendiada desde donde se ordenan y se hace el seguimiento de todas las actividades de extinción. Los Centros de Mando comparten la información de manera jerárquica minimizando el flujo de datos y asegurando la integridad de éstos.

Además, el sistema proporciona terminales y comunicadores de datos que son transportados por el personal que trabaja sobre el terreno y los vehículos de extinción de incendios. Estos terminales abren nuevos canales de comunicación sencillos y robustos proporcionando características adicionales, como la posibilidad de enviar mensajes, oposicionándose para permitir que los responsables organicen mejor su trabajo.

Finalmente, la detección remota de los satélites existentes es realizada por el sistema automáticamente de tal manera que el responsable de la extinción del incendio posee una información exacta sobre el alcance y la posición del Incendio, junto con otros datos ofrecidos por el software de propagación del incendio. Otros productos, como el índice de riesgo de incendio, y daños producidos por éste, también están disponibles antes y después del incendio. Remfiresat es una herramienta muy valiosa para los que luchan contra los incendios a todos los niveles de la cadena de toma de decisiones.


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