توسعه‌ روشی برای ارزیابی آسیب‌‌های ناشی از بلایای طبیعی

شگفت‌انگیز. فوق‌العاده. خارق‌العاده. باورنکردنی. تماشایی. این کلمه آثار ناشی از فجایع طبیعی را توصیف می‌کنند، این حوادث می‌توانند زلزله، گردباد، طوفان یا هر فاجعه‌ی دیگری باشند که منجر به تخریب خانه‌ها، ساختمان‌ها یا زیرساخت‌ها می‌شوند.

اما زمانی که افراد آسیب‌دیده منتظرند آثار خرابی پاک شوند یا می‌بینند چه بر سر خانه‌های آن‌ها آمده است، انتظار شنیدن چنین کلماتی از افراد امدادگر و پژوهشگرها ندارند. با توجه به این مسئله، درحالی‌که مردم تلاش می‌کنند به زندگی برگردند، نباید آثار خرابی را هم نادیده گرفت.

شرکت‌های ایالات متحده که در زمینه‌ی حذف خرابی‌ها و گاهی تخمین میزان خرابی، میزان هزینه‌ی احتمالی برای پاک‌سازی تخصص دارند، از داده‌های پیمانکاران استفاده می‌کنند. ژوزف دنمیلر، لری تانر و پژوهشگرهای دیگر در زمینه‌ی حذف آثار خرابی در دانشگاه فناوری تگزاس به دنبال تغییر روش اندازه‌گیری حجم خرابی‌ها پس از یک فاجعه‌ی طبیعی هستند.

دنمیلر، به‌عنوان یک مربی در کالج مهندس ادوارد ای. ویتاکر جی آر و کاندید دکترای مؤسسه‌ی ملی باد همراه با همکاران خود با استفاده از هواپیماهای بدون سرنشین و کامپیوترهای قدرتمند، به توسعه‌ی یک مدل مبتنی بر اطلاعات برای تحلیل و تخمین بهتر حجم خرابی‌ها پرداخته‌اند. این روش می‌تواند هزینه‌‌ی شهرها برای پاک‌سازی خرابی را کاهش دهد و میلیون‌ها دلار صرفه‌جویی  به همراه داشته باشد. دنمیلر می‌گوید:

تصمیم ما توسعه‌ی یک مدل نمونه‌برداری انبوه است که در آن بر فراز یک منطقه پرواز می‌کنیم، حجم خرابی‌های آن منطقه را تخمین می‌زنیم، سپس به یک منطقه‌ی دیگر پرواز می‌کنیم و حجم خرابی‌های آن منطقه را تخمین می‌زنیم. سپس صنایع رشد‌یافته و متخصص در بازیابی از طریق یک واحد مرکزی مثل سازمان مدیریت فوریت‌های فدرال بر اساس نیاز به مناطق مختلف فاجعه تخصیص می‌یابند. در حال حاضر، نحوه‌ی تخصیص منابع، اطلاعات‌محور است؛ اما به ارزیابی‌های کیفی و شفاهی هم وابسته است.

دنمیلر و همکاران او، نظریه و مدل خود را در تابستان سال ۲۰۱۷ پس از تخریب ساحل خلیج تگزاس بر اثر طوفان هاروی، تست کردند. پژوهشگرها چندین روز  صرف جمع‌آوری تصاویر و فیلم‌های منطقه کردند و این اطلاعات را به Texas Tech تحویل دادند. ارزیابی‌های تصویری، زمینی و هوایی برای تخمین هزینه‌ی حذف خرابی‌ها به کار رفتند. اگرچه پژوهشگرها قبلا هم فرصت‌هایی برای تخمین هزینه‌ها داشتند؛ اما طوفان هاروی به یک فرصت خوب برای تست کاربردها و نظریه‌های آن‌ها تبدیل شد. به گفته‌ی دنمیلر:

ما از این روش‌ها در گذشته هم استفاده کردیم؛ اما قبلا هرگز برای بازیابی فاجعه‌ از آن‌ها استفاده نکردیم. هاروی فرصت خوبی بود، زیرا یک حادثه‌ی محلی بود و فرصت سفر به یک فاصله‌ی کوتاه و جمع‌آوری حجم زیادی از داده‌ها و ارزیابی روش را فراهم کرد تا بتوانیم وارد فاز بعدی شویم.

اندازه‌گیری خرابی

پرواز بر فراز یک منطقه‌ که دچار فاجعه‌ی طبیعی شده است، امر جدیدی نیست. مشکل استخدام یک خلبان برای پرواز بر فراز مناطق فاجعه‌دیده و جمع‌آوری اطلاعات می‌تواند بسیار پرهزینه باشد. نه‌تنها باید یک خلبان استخدام کنید، بلکه استفاده از هواپیما خود هزینه‌ی زیادی به دنبال دارد، سوخت و تجهیزات پرهزینه‌ی عکاسی برای عکاسی از فاصله‌ی ۱۰ تا ۲۰ هزار پایی از دیگر هزینه‌های این پروژه‌ها هستند.

علاوه بر این، پرواز‌های سرنشین‌دار به‌شدت زمان‌بر هستند. یک خلبان می‌تواند بر فراز یک منطقه‌ی بزرگ پرواز کند اما هزینه‌ی پرواز بسیار بالا است. این پروازها می‌توانند تا سقف هزاران دلار به ازای هر ساعت پرواز را به هزینه‌ها اضافه کند.

با این‌که هواپیماهای بدون سرنشین نمی‌توانند مثل هواپیماهای سرنشین‌دار بر فراز یک منطقه‌ی وسیع پرواز کنند؛ اما می‌توانند با استفاده از تجهیزات عکاسی که ارزیابی‌های دقیق‌تری نسبت به تجهیزات سرنشین‌دار ارائه ‌کنند و در  یک بازه‌ی زمان یکسان پرواز‌های بیشتری انجام دهند. هواپیماهای بدون سرنشین می‌توانند زیر هر پوشش ابری که مانع از عکاسی از منطقه می‌شود، پرواز کنند.

هنگام استفاده از هواپیماهای بدون سرنشین، تنها هزینه‌‌ی تحمیل‌شده توسط یک سازمان شهری یا بازیابی، زمان و خدمات پرواز است. البته می‌توان به‌جای تکیه بر تنها یک خلبان یا یک هواپیما چند هواپیمای بدون سرنشین متعدد را هم‌زمان به پرواز درآورد.

هواپیماهای بدون سرنشین به پژوهشگران اجازه می‌دهند اندازه‌گیری‌های تایم لپس از مناطق را برای مطالعه‌ی سرعت و حذف بهینه‌ی خرابی‌ها و سرعت بازیابی منطقه پس از یک ماه، شش ماه یا حتی یک سال را به دست آوردند. این روش اندازه‌گیری خرابی‌ها بهینه‌تر و به‌صرفه‌تر از اندازه‌گیری‌های شفاهی از زمین یا هواپیماهای سرنشین‌دار است. دنمیلر و همکاران با انگیزه‌ی بالایی مسیر خود به سمت جنوب‌ تگزاس را برای تست نظریه‌ی خود ادامه دادند. اولین مرحله دریافت مجوز بود.

کمک به بازیابی

به گفته‌ی دنمیلر:

ما از قبل تماس‌هایی با مدیران فاجعه و اورژانس داشتیم. تنها کاری که باید انجام می‌دادیم ارزیابی منطقه‌ی صحیح برای پرواز بود. در نتیجه سه منطقه‌ی شهر را انتخاب کردیم. برای بررسی بهترین منطقه در سطح شهر رانندگی کردیم.

پژوهشگران Texas Tech آسیب‌دیده‌ترین مناطق بر اثر طوفان را شناسایی کردند، خسارت‌های ناشی از سیل یا موج در این مناطق کمتر بود. پژوهشگرها با مقام‌های مرتبط هر شهر تماس گرفتند تا برنامه‌های خود را شرح دهند. در صورت نگرانی مقامات و ساکنین در مورد هواپیماهای بدون سرنشین، تیم پژوهش بر فراز آن منطقه پرواز نمی‌کرد. گرچه در اغلب موارد، مردم مشکلی با تیم پژوهش نداشتند. دنمیلر اظهار می‌کند:

این واکنش‌ها یکی از نتایج مثبت و خوشایند پس از حادثه است. اگر خالصانه کمک خود را برای بهتر شدن کارها نشان دهید، افراد با روی باز استقبال می‌کنند و تمایل دارند برای جمع‌آوری داده‌های مورد نیاز به ما کمک کنند تا بتوانند به زندگی خود بازگردند.

پژوهشگرها بر فراز زباله‌دان‌های شهری هم پرواز کردند، شرکت‌ها آثار خرابی را به این مناطق می‌آورند تا مبنایی را برای مقایسه شکل دهند. شرکت‌های حذف‌کننده، مبنای هزینه‌ای خود در شهرها را بر اساس حجم خرابی و روزهای لازم برای از بین بردن این خرابی‌ها قرار می‌دهند. سپس این اطلاعات در اختیار شهرهایی قرار می‌گیرد که کمتر مورد بازرسی قرار گرفته‌اند. هواپیماهای بدون سرنشین می‌توانند تنها در یک روز بر فراز شهرها پرواز کنند و تخمین‌های حجمی را فراهم کنند، این تخمین‌ها تقریبا برابر با ۱۲ تا ۱۵ هزار متر مکعب تا ۲۰ متر مکعب بودند. به گفته‌ی دنمیلر:

 حالا می‌توانیم خطاهای مرتبط با روش کیفی را بررسی کنیم، یک روش کمی بر اساس نمونه‌برداری ارائه کنیم و سپس شهر می‌تواند کارهای مورد نظر را برای حداکثرسازی بازیابی با هزینه‌ی دلار انتخاب کند.

توسعه‌ی مدل

با تصویرها و فیلم‌ها و اطلاعات به‌دست‌آمده، دنمیلر و پژوهشگرهای همکاری او برای شروع توسعه‌ی مدل به لوباک بازگشتند. اما پردازش شش تا هشت منطقه با وسعت زمین فوتبال، حتی برای پیچیده‌ترین برنامه‌های کامپیوتری هم به زمان نیاز دارد.

هدف نهایی هم دسترسی به میزان خرابی‌ها برای توسعه‌ی مدل اطلاعات‌محور دقیق برای حذف خرابی‌ها بود. پژوهشگرها حداقل در این نقطه از فرآیند، به بررسی نوع خرابی‌ها نپرداختند و فقط حجم را بررسی کردند. نوع خرابی در پژوهش‌های آینده بررسی خواهد شد.

دنمیلر می‌گوید:

ارقامی که پیمانکارها ارائه می‌دهند تا این مرحله بررسی نشده‌اند، پس هیچ کس از حجم دقیق خرابی‌ها اطلاعی ندارد. باور این مسئله سخت است؛ اما از دیدگاه علمی هیچ کس سعی در اندازه‌گیری یا معتبرسازی این اطلاعات ندارد.

دنمیلر می‌گوید مدل به تعیین تعداد خانه‌ها و کسب‌وکارهای تحت تأثیر، میزان جنگل‌زدایی و خسارت به زیرساخت‌ها کمک می‌کند. یک مزیت دیگر برای هواپیماهای بدون سرنشین، توانایی ثبت تصاویر در زاویه‌های مختلف است که یک زاویه‌ی سه‌بعدی را به بیننده می‌دهد، درحالی‌که اطلاعات ارائه‌شده در تصاویر هواپیماهای سرنشین‌دار فقط یک زاویه‌ی دید بالا به پائین و عمودی را ارائه می‌دهد. با این مدل، می‌توان تخمین‌های حجمی خرابی‌های مربوط به هر منطقه را در مدت‌زمان دو روز ارائه کرد. به گفته‌ی دنمیلر:

آنچه ما ارائه می‌کنیم و یک هواپیمای سرنشین‌دار قادر به ارائه‌ی آن نیست، یک مدل سه‌بعدی است؛ به‌طوری‌که مدیران فاجعه و برنامه‌ریزهای شهری می‌توانند از زاویه‌های مختلف به یک منطقه دسترسی پیدا کنند و محل تمرکز خرابی‌ها را پیدا کنند. نزدیک به ساحل تعداد زیادی ساختمان وجود دارد و خرابی‌ها زیر آن متمرکز شده‌اند. یک پرواز مستقیم بر فراز منطقه نمی‌تواند آنچه را که ما می‌بینیم، مشاهده کند. پس حالا مدیران فاجعه می‌توانند بر اساس یک زاویه‌ی سه‌بعدی از آنچه نیاز دارند، تصمیم‌گیری کنند.

در نهایت، دنمیلر می‌گوید مدل برای هر نوع فاجعه‌ی طبیعی شامل طوفان تا گردباد و آتش‌سوزی و هر نوع فاجعه که بر اثر باد رخ دهد، در دسترس است؛ اما کاربرد مدل‌ها و هواپیماهای بدون سرنشین به همین‌جا ختم نمی‌شود. با این‌که ارائه‌ی تخمین‌های دقیق‌تر از حجم خرابی به شهرها و پیمان‌کارها سودمند است، توانایی کمی برای نظارت بر خرابی وجود دارد.

به همین دلیل دنمیلر و پژوهشگرهای همکار او در حال توسعه‌ی یک محیط واقعیت مجازی با استفاده از مدل‌های مشابه سه‌بعدی هستند که به افراد اجازه می‌دهد برای درک وسعت خسارت‌ها فراتر از تصاویر و ویدئوهای دریافتی از گزارش‌های ویدئویی، منطقه‌ی فاجعه را بررسی کنند.

برای مثال به گفته‌ی او تیم می‌تواند یک منطقه به وسعت محوطه‌ی Texas Tech را پوشش دهد و در بازه‌ی تقریبی سه روز  به توسعه‌ی مدل سه‌بعدی واقعیت مجازی بپردازد. دنمیلر اظهار می‌کند:

حتی ساخت‌وساز در محیط مجازی، مشابه ساخت‌وساز واقعی خواهد بود. درخت‌ها، نیمکت‌ها، پارک‌ها، یادبودها، مجسمه‌ها و پرچم‌ها مشابه خواهند بود. هدف ما این است که افراد بتوانند وارد بخش خرابی شده و وسعت خسارت‌ها را مشاهده کنند.

مشاهده‌ی وسعت خرابی نه‌تنها روشی برای بازدید از خرابی‌ها  را به برنامه‌ریزهای فاجعه ارائه می‌کند، بلکه در درک کلیت فاجعه قبل از رسیدن نیروها به آن مناطق هم کمک می‌کند، بنابراین آن‌ها با آمادگی وارد مناطق می‌شوند و می‌توانند برای بیمه‌ی خانواده‌ها و سازمان‌ها آماده شوند و از بعضی توصیف‌های اغراق‌آمیز که سعی می‌کنند افراد را ناامید کنند، اجتناب کنند.

در نهایت یک مدل واقعیت مجازی سه‌بعدی، برای سیاست‌گذارها و سازمان‌های دولتی سودمند است؛ زیرا نه‌تنها وسعت خرابی بلکه پروازهای بعدی و سرعت بازیابی منطقه از فاجعه را در اختیار آن‌ها قرار می‌دهد. به گفته‌ی دنمیلر:

درک بازتاب اقتصادی و اجتماعی سرمایه‌گذاری برای بازیابی فاجعه حائز اهمیت است. مقصد سرمایه‌گذاری پول و نیرو یک بخش مهم از درک پاسخگویی جامعه است. هدف ما انتقال ابزار آموزشی است تا افراد بتوانند از این فاجعه‌ها درس بگیرند پس هر شخصی از جمله سیاست‌گذارها، اولین واکنش‌دهنده‌ها، پرسنل شهری، کارکنان دولت یا هر عضو از یک سازمان که تمایل به کمک دارند، می‌توانند میزان خسارت‌ را قبل از رسیدن ارزیابی کنند و بر تلاش‌های حمایتی خود از افراد متمرکز شوند و در بازسازی مناطق به افراد آسیب‌دیده کمک کنند.