野火燒不盡衛星盯著看,澳洲公司計畫打造 1 分鐘內就能發現野火的監測系統

作者 | 發布日期 2021 年 03 月 22 日 8:00 | 分類 環境科學 , 自然科學 Telegram share ! follow us in feedly


澳洲因為乾燥氣候,一直都有野火季節。自 19 世紀中葉有紀錄以來,歷史上澳洲野火總共造成 800 人喪命,最致命的是 2009 年的「黑色星期六」野火,造成 173 死;規模最大的則是 1974~1975 年野火季,總計延燒 1.17 億公頃,相當於燒掉 15% 澳洲面積。隨著極端氣候,澳洲發生嚴重野火的頻率可能提升,2019~2020 年發生大規模野火,造成 34 死,燒掉 1,860 萬公頃面積,估計有 10 億隻野生動物喪命。

2019~2020 年野火,澳洲政府在火災剛開始時低估嚴重性,直到 11 月中才發現事態非比尋常,極端氣候下氣溫高於過去,乾燥程度也高於過去,火勢比過去猛烈也更難撲滅,即使派出部隊協助滅火,火勢已經難以控制。雖然澳洲野火本是自然循環的一部分,然而極端氣候下,若放任火勢自然演變,難保不會重蹈 2019~2020 大火的覆轍,因而興起了應對野火密切監測的想法。

目前野火往往發生後 45 分鐘才有人目視而回報,且要剛好附近有人才會有目擊者,即使有人目擊,有時目擊者不確定是否已經有人通報而沒有通報,因此許多野火常常延燒許久相關單位都還渾然不覺,野火在風勢助長下,每 10 分鐘就可延燒 1,500 平方公尺面積。

昆士蘭新創公司火球國際(Fireball,International)認為,應該利用衛星空照監測,結合地面偵測器,以及人工智慧判斷,當野火發生時,就立即能知道發生地點並加以監控,以利在延燒廣大之前就予以撲滅。

火球國際創辦人卡爾潘尼佩克(Carl Pennypacker)原本是加州大學天文物理學家,1991 年時他在住家附近看到遠方山坡上的野火火光,便思考用來尋找宇宙恆星亮點的技術,是否能用在衛星找尋地面的野火亮點。過了 22 年,到 2013 年時,他成功發展出以 3.9 微米波長紅外線光譜分析的技術,加州大學申請專利,而潘尼佩克也因此創業成立火球國際,2020 年加州野火時,火球國際的技術找到 850 個火點。

火球國際於 2020 年 3 月與澳洲衛星發射公司太空機器(Space Machines Company)簽約,將委託太空機器公司,以「太空計程車」發射載具 Optimus-1 搭載火球國際的野火偵測衛星,預計於 2022 年開始發射進入軌道,將在低軌道總計佈署 24 個人造衛星,5 年內發射完成,搭配地面攝影與感測器,以及無人機空中監測,一旦全系統佈署完成,將成為一個完整的野火監測網,讓隨時隨地發生的野火無所遁形。

人工智慧尋找野火的概念,已經初步獲得驗證,除了火球國際在加州的成果,2019~2020 大火期間,皇家墨爾本理工大學研究團隊使用日本向日葵(ひまわり,Himawari )氣象衛星所拍攝的空拍相片,發展演算法來尋找野火,測試結果,人工智慧在 60 秒內就從圖像中找到野火並發出警告。

不過,向日葵衛星每 10 分鐘才拍一張照,且圖像資料還要先傳到日本,才轉傳到澳洲,結果是,總體時間加起來最少要半個小時,另一方面,向日葵衛星的解析度僅有每 500 公尺 1 個畫素,因此火場若沒有幾個足球場大,也無法發現。即使如此,演算法找出火場的速度已經比傳統通報快得多了。

若有解析度更高,拍攝更頻繁的衛星系統,要在 1 分鐘內就發現野火,許多澳洲相關專家認為,5~10 年內的近未來就能達到,在理論上,這樣的系統佈建完成後,澳洲將擁有全國自動野火監測能力,而極端氣候下,澳洲也將越來越需要這樣的系統。

不過,要達到火球國際 1 分鐘之內就通報的願景,監測系統的建置,以及大量影像與監測數據資料的分析,技術上都不是最大難題,而是建置完成後,還要與有關單位連結即時傳送資料,且有能力能即時決定對策,這樣的官方與民間連結,恐怕才會是這個計劃的瓶頸。火球國際表示並未計畫與官方合作,會讓個人客戶與企業,包括民間消防公司付費使用。

火球國際也有不用到衛星,僅採用地面攝影機建構監測網的技術,成本約為每平方公里 12.3 澳幣。澳洲國立大學與 Optus 則計畫建置無人機、地面攝影機來自動偵測野火的系統,也是將目標設在 1 分鐘內通報,預計 2025 年完成,此外,還要搭配自動飛往現場滅火的滑翔機,對準火源灑水,在 5 分鐘內自動撲滅火勢。研究團隊認為一架 C-130 大力神運輸機可搭在 30 架滅火滑翔機,成為滅火快速反應部隊。

澳洲礦業大亨安德魯佛瑞斯特(Andrew Forrest)的明德路基金會(Minderoo Foundation)也正在發展類似的「火盾」(Fire Shield)計畫,也同樣把目標設定在 2025 年完成。

若這類計畫真能建置完成,在預期極端氣候下,野火越來越頻繁,損害也越來越大的情況下,自動偵測及滅火系統將會是拯救生命,避免重大損失的利器,未來 30 年內,若是澳洲野火都能在 30 分鐘內發現並即時反應,將可望減少 80 億澳幣的財產損失與消防費用。

(首圖來源:Scott Morrison

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