Hur kan man upptäcka en skogsbrand tillräckligt tidigt? Hur får man aktuell information om hur branden sprids och en prognos om hur den sprider sig under den närmaste timmen? Geodata spelar en viktig roll när det gäller att förebygga, övervaka och släcka skogsbränder. Satelliter ger redan nuförtiden information om pågående skogsbränder, men effektiva metoder saknas för att snabbt upptäcka små skogsbränder som nyligen börjat brinna och för att följa upp branden i realtid. FireMan-konsortiet, som utgörs av forskare från Lantmäteriverkets Geodatacentral FGI, Jyväskylä universitet, Uleåborgs universitet och Teknologiska forskningscentralen, har tagit itu med denna utmaning.
– Vi tar fram en ny teknik som baserar sig på drönare och artificiell intelligens för att snabbt upptäcka skogsbränder och skapa en situationsmedvetenhet medan släckningen av skogsbranden pågår, berättar professor Eija Honkavaara från Lantmäteriverket som leder projektet.
Det finns en global efterfrågan för innovativa lösningar för att bekämpa skogsbränder. Enligt statistiken brann mer än 400 000 ha skog under det värsta skogsbrandsåret i Europa 2019. Förra året slogs detta dystra rekord, eftersom nästan en halv miljon hektar skog hade brunnit i Europa i slutet av oktober. Man förväntar sig att skogsbränderna kommer att öka till följd av att klimatet värms upp. Därför är man även Finland intresserad av att hantera skogsbränder – mer än 75 procent av vårt lands areal består av skog.
Dataöverföring måste fungera även i avlägsna områden
Inom ramen för FireMan-projektet utvecklar universiteten och forskningsinstituten lösningar för hantering av skogsbränder, samtidigt som de bedriver vetenskaplig forskning om autonom flygning, digital modellering och dataöverföring.
Geodatacentralen FGI har till uppgift att utarbeta ett stödsystem för beslutsfattande som baserar sig på digitala tvillingar för hantering av skogsbränder, dvs. digital modellering i realtid av skogsbrandsområdet. Systemet ger också detaljerad information om hur branden sprids.
– Drönare kan ge aktuell information om hur brandfronten framskrider, hur höga och heta lågorna är. Vi utvecklar metoder för att lokalisera drönarflockar och producera fjärranalysdata i realtid. Dessutom utvecklas sensorteknik som överskrider människoögats förmåga att se genom rök, berättar Eija Honkavaara.
Temat för Jyväskylä universitet är prognosmodeller för brandspridning och optimering av AI-algoritmer för realtidsanalys.
– Skogsbrändernas spridning kan modelleras numeriskt med hänsyn till terrängens former, vegetationen och vindens riktning. I detta projekt använder vi prognosmodeller för att lära artificiell intelligens att bedöma brandens framskridande från fjärranalysmaterial som samlats in i realtid, förklarar Ilkka Pölönen, biträdande professor vid Jyväskylä universitet.
Forskare vid Uleåborgs universitet fokuserar på dataöverföring under krisförhållanden och utreder möjligheterna med 5G- och 6G-nätverk.
– Drönare bildar i framtiden en ny kategori av terminaler och skapar nya krav på mobila nätverk. Prestandan i bredbandsanslutningen från terminalenheten till nätet kommer särskilt att framhävas. Dessutom ska förbindelserna fungera tillförlitligt även i avlägsna områden och på vanliga flyghöjder, berättar Tuomo Hänninen från Uleåborgs universitet.
Målet är branddrönare som fungerar självständigt som ett lag
Drönare ska kunna övervaka stora skogsområden och vid behov reagera och agera självständigt i brandsituationer. En viktig del av drönarnas verksamhet i branduppdrag är att de fungerar som en grupp.
I projektet kommer man att testa samarbetet mellan en drönarflock i samband med skogsbränder.
Teknologiska forskningscentralen ansvarar för att optimera flocken av drönare under krisförhållanden och för att ta fram operativa koncept i samarbete med olika intressenter.
– FireMan-konsortiets forskning strävar efter att kombinera flera AI-tekniker från självkorrigerande prognosmodeller till autonoma cyberfysiska system, säger Fabrice Saffre, forskningsprofessor vid Teknologiska forskningscentralen.
– I praktiken syftar projektets forskning till ett smidigt samarbete mellan människor och autonoma system. För detta ändamål bör befintlig kunskap och användarnas behov beaktas. Vi inbjuder därför alla intresserade parter att samarbeta med oss för att utveckla helheten, säger Hannu Karvonen från Teknologiska forskningscentralen, som leder arbetet för planering av de operativa koncepten.
Försök med drönare under hyggesbränningar
Under FireMan-projektet testar forskarna drönare i praktiken. Material samlas in i samband med Forststyrelsens och Finlands Skogscentrals hyggesbränningar. De första flygningarna med drönare görs redan våren 2022.
Mot slutet av projektet kommer en demonstration att äga rum där drönare fungerar som en grupp för att upptäcka och övervaka en skogsbrandsliknande situation.
FireMan-projektet stärker den finländska forskningen kring drönare. I en ny jämförelse placerades kompetensklustren unmanned aerial vehicles, remote sensing bland de fyra bästa i Finland mätt i vetenskapligt genomslag.
Mer information
Eija Honkavaara, professor, Lantmäteriverkets Geodatacentral, 029 531 4716, fornamn.efternamn@lantmateriverket.fi
Ilkka Pölönen, biträdande professor, Jyväskylä universitet, 0400248140, fornamn.efternam@jyu.fi
Tuomo Hänninen, Uleåborgs universitet, 050 575 8340, fornamn.efternam@oulu.fi
Hannu Karvonen, Teknologiska forskningscentralen, 0400 216 396, fornamn.efternam@vtt.fi