Jedną z 7 grup regionalnych Górskiego Ochotniczego Pogotowia Ratunkowego (GOPR) jest Grupa Podhalańska, obejmująca swym zasięgiem Gorce, Pieniny, Beskid Wyspowy, pasmo Polic, Orawy, oraz część Beskidu Sądeckiego i Makowskiego. Teren działania grupy to powierzchnia 4.200 km2, 1.500 km szlaków turystycznych, oraz ponad 50 wyciągów narciarskich.

W chwili obecnej w Grupie Podhalańskiej działa 8 Sekcji Operacyjnych. Grupa zrzesza 360 ratowników w tym: 33 instruktorów i 16 ratowników zawodowych. Rocznie ratownicy Grupy Podhalańskiej (GP) uczestniczą w około 700 akcjach, wyprawach i interwencjach, w tym w kilkudziesięciu wyprawach poszukiwawczych. Prowadzone działania ratownicze w dużej części zarządzane są lub prowadzone w GP GOPR z użyciem systemu GIS oraz zintegrowanych z nim urządzeń nawigacyjnych i komunikacyjnych. Zastosowanie wdrożonych rozwiązań informatycznych pozwala przeprowadzać analizy i korzystać ze statystyk w czasie rzeczywistym podczas działań.

Oprogramowanie GIS (System Informacji Geograficznej) firmy Esri pozwala ratownikom Górskiego Ochotniczego Pogotowia Ratunkowego (GOPR) w Rabce na wykonywanie zarówno analiz terenu jak i zachowania ludzi zaginionych (na podstawie profilu psychologicznego poszukiwanego) pomocnych przy wyborze taktyki poszukiwawczej. W analizach GIS wykorzystywane są zdjęcia lotnicze, ortofotomapy, dane statystyczne, a także informacje o sieci dróg, ciekach wodnych, pokryciu terenu i jego ukształtowaniu, etc.

System GIS w Grupie Podhalańskiej umożliwia (Arcana GIS, 2/2011):

• wykorzystanie statystyk zachowań osób zaginionych do planowania poszukiwań,
• planowanie działań i gromadzenie informacji w trakcie czynności poszukiwawczych,
• lokalizowanie patroli w czasie rzeczywistym,
• analizę pracy zespołów ratowniczych w czasie akcji ratowniczej i po jej zakończeniu,
• zdalne przydzielanie zadań zespołom ratowniczym,
• wygodną nawigację w terenie prowadzoną przez ratowników,
• tworzenie bazy danych informacji o terenie,
• gromadzenie danych z poszukiwań zwiększających doświadczenie ratowników.

System GIS w GOPR Podhale

Stacjonarne stanowisko dowodzenia pozwala obsługiwać dane GPS przekazywane z modułu komunikacji do bazy danych (podstawa systemu GIS). Urządzenia są prezentowane w systemie tak, aby jednoznacznie określić ich typ (identyfikacja zarówno ID urządzenia jak i jego pozycji). Na mapie wyświetlana jest pozycja ratowników, którą określa się na podstawie lokalizacji radiotelefonu z wbudowanym odbiornikiem GPS, jak również urządzeń PDA (Personal Digital Assistant), urządzenia typu webtrack oraz mobilnego stanowiska dowodzenia.

W systemie GIS w GOPR Podhale możliwe jest wyznaczanie rejonów i tras poszukiwań dla wszystkich urządzeń PDA oraz opublikowanie utworzonych obszarów dzięki rozwiązaniu serwerowemu. W czasie poszukiwań dowódca akcji może monitorować trasy oraz ostatnie znane lokalizacje urządzeń mobilnych systemu wyposażone w urządzenia GPS. Ma on również możliwość sprawdzenia poprzednich lokalizacji w dowolnych przedziałach czasowych - ułatwia to oznaczenie miejsc, które zostały już zweryfikowane. W przypadku akcji niewymagających koordynacji w terenie, zarządzanie odbywa się tylko z siedziby GOPR w Rabce.

Oprócz stacjonarnego stanowiska dowodzenia, system GIS w GOPR Podhale posiada mobilne (zlokalizowane w samochodzie) stanowisko dowodzenia. Jest ono wyposażone m.in. w notebook z oprogramowaniem monitorującym bieżącą pozycję GPS urządzenia. Pozycja np. urządzenia PDA jest przekazywana przez sieć GSM do serwera systemu w Rabce. Ponadto urządzenia PDA posiadają oprogramowanie umożliwiające odtworzenie tras lub innych obszarów poszukiwań, np. przekazanych przez zarządzającego akcją ratunkową, w formie wektorowej warstwy mapy. Możliwe jest też prezentowanie aktualnej pozycji ratownika na mapie GIS w taki sposób, aby dowódca akcji ratowniczej mógł obserwować poruszanie się ratowników po obszarze poszukiwań (Rys.1), a tym samym lepiej zarządzać akcją. Mobilne stanowisko dowodzenia wyposażone jest w oprogramowanie GIS umożliwiające realizację większości działań jak na stacjonarnym stanowisku dowodzenia z wyłączeniem analiz 3D. Dzięki temu możliwe jest też prowadzenie akcji ratunkowej niezależnie.

System oprócz komunikacji przez sieć GSM umożliwia obsłużenie, po stronie serwera aplikacji, pozycji GPS z radiotelefonów przewoźnych i przenośnych.

Ponadto psy ratownicze, wykorzystywane na obszarach trudnodostępnych dla człowieka, są wyposażone w obroże telemetryczne, a ratownicy mogą śledzić ich lokalizację na swoich urządzeniach mobilnych.

Rys.1 Obszary wyznaczone przez planistów, aby sprawniej organizować zadania grup ratowniczych.

GIS a planowanie akcji ratowniczej

Informacja o pozycji ratowników na danym obszarze poszukiwawczym, pozyskana z odbiorników GPS, jest bardzo ważna dla dowodzącego akcją. Dobre ustawienie ratowników w tyralierze (szyku) może zwiększyć dokładność przeszukań terenu, a co za tym idzie zwiększyć prawdopodobieństwo odnalezienia poszukiwanego.

Grupa Podhalańska GOPR w 2002 roku opracowała metodę poszukiwawczą „szybka trójka” (rys. 2, 3). W metodzie tej ratownicy są dzieleni na grupy trzyosobowe, a jeden z ratowników w każdej grupie wyposażony jest w urządzenie z odbiornikiem GPS. Zaletą takiego ustawienia ratowników jest przede wszystkim możliwość wyboru przez ratowników trasy poszukiwawczej w czasie akcji, ponieważ zespół nie ma wytyczonej trasy przed poszukiwaniem. Poza tym metoda zapewnia dobrą komunikację między członkami grupy, a także zbliżone pod względem stopnia trudności warunki terenowe dla każdego z trójki. W metodzie pewnym ograniczeniem jest organizacja ratowników o wyższych kwalifikacjach tzn. obsługujących urządzenia z odbiornikiem GPS. Skuteczność metody jest w dużym stopniu uzależniona od sprawności urządzeń (np. problem wyładowania baterii). Jednak możliwości wyboru trasy poszukiwań w czasie akcji przez ratowników sprawiają, że ta metoda jest często wybierana przez Grupę Podhalańską przed innymi metodami poszukiwawczymi.

Rys. 2. Metoda poszukiwawcza „szybka trójka” opracowana przez Grupę Podhalańską.

Rys. 3. „Szybka trójka” pozwala na większą dowolność w wyborze trasy poszukiwawczej w porównaniu z innymi metodami.

Tematy statystyki w analizach poszukiwawczych

System GIS w GOPR w Rabce, nie tylko powala na planowanie tras poszukiwawczych, ale też umożliwia analizowanie różnych aspektów zaginięcia w odniesieniu przestrzennym (analizy mogą być wyświetlane na mapie). Baza wiedzy wykorzystywana przez GOPR została stworzona w oparciu o międzynarodową bazę, ISRID (International Search & Rescue Incident Database), która uwzględnia 41 kategorii poszukiwawczych (np. turystów, autystyków) i ponad 50 000 przypadków zaginięć. Statystyka wykorzystywana przez Grupę Podhalańską GOPR została dopasowana do warunków polskich.

Dane z bazy Grupy Podhalańskiej są wykorzystywane przy wyznaczaniu metody przeszukiwania terenu i obszaru poszukiwania w oparciu o np. ukształtowanie terenu, mobilność zaginionych, odejście od punktu początkowego, oddalenie się od obiektów liniowych.

Celem tworzenia bazy wiedzy opartej o statystykę poprzednich akcji ratowniczych jest określenie prawdopodobieństwa znalezienia osoby poszukiwanej. Wprowadzenie danych z bazy wiedzy do systemu GIS pozwala modelować przemieszczanie się ludzi zaginionych po danym terenie.

W analizach poszukiwawczych Grupy Podhalańskiej wykorzystuje się następujące parametry:

• odległość od punktu początkowego (IPP),
• zmianę pozycji od punktu początkowego,
• mobilność,
• kąt dyspersji,
• lokalizację,
• odejście od trasy,
• scenariusze poszukiwawcze.

Odległość od IPP

Punkt początkowego planowania (IPP –Initial Planning Point) to punkt wykorzystywany do planowania akcji poszukiwawczej. Bardzo często IPP jest punktem ostatniej widoczności (PLS – Person Last Seen). Planiści zazwyczaj określają PLS jako ostatni znany punkt podróży poszukiwanego (LKP - Last Known Point), np. miejsce zaparkowania samochodu. (Koester, 2008).

Całkowity obszar poszukiwań (rys. 4) jest wyznaczony przez okrąg, w którym prawdopobieństwo znalezienia osoby na danym terenie wynosi ok.95 % , tzn. 95,5% wartości cechy leży w odległości ≤2 sigma (odchylenie standardowe) od wartości oczekiwanej (zakładamy rozkład normalny danych). Okrąg poszukiwań nie jest ostateczną granicą wyszukiwania, ale może być dalej minimalizowany w oparciu o obiekty terenowe i powinien być dopasowany do konkretnego scenariusza poszukiwań (Koester, 2008).

Rys. 4 Całkowity obszar poszukiwań to okrąg o prawdopodobieństwie odnalezienia zaginionego na poziomie 95 %.

Zmiana pozycji od IPP

Zapisana pozycja IPP (punktu początkowego planowania) wraz z zapisaną pozycją znalezienia (lokalizacji) określa różnicę wysokości między tymi dwoma punktami (rys. 5). Statystyka nie bierze pod uwagę łącznych przewyższeń jakie przebył poszukiwany. W metodzie wyodrębnia się trzy strefy: w górę od IPP, na dół od IPP i na tym samym poziomie IPP. Pionowe różnice w wysokości są większe w klimacie suchym niż w umiarkowanym (Koester, 2008). Podejścia w górę osób zaginionych są najczęściej związane z próbą znalezienia zasięgu sieci telekomunikacyjnej.

Rys. 5. Zmiana pozycji od IPP.

Mobilność

Mobilność określa czas poruszania się osoby zaginionej np. w godzinach. Badania pokazują, że zaginieni są mobilni dwa razy dłużej w klimacie suchym niż w klimacie umiarkowanym (Koester, 2008). W systemie GIS możliwe jest wyodrębnienie stref mobilności (rys. 6). Ponadto analiza czasu poruszania się osób zaginionych po danym terenie wraz z informacją o długości tras pozwala określić prędkość poruszania się.

Rys. 6. Mobilbność – strefy o zasięgu 15 min.

Kąt dyspersji

Kąt dyspersji (rozproszenia) oferuje inną, skuteczną metodę określenia prawdopodobieństwa w obszarze poszukiwań (rys. 7). W metodzie wymagane jest zidentyfikowanie trzech punktów w obszarze przeszukania: punktu początkowego planowania, znalezienia lokalizacji i przeznaczenia (kierunku podróży). Nie ma dowodów na to że im dalej porusza się poszukiwany tym mniejszy kąt rozproszenia. Istnieje jednak przypuszczenie, że ukształtowanie terenu ma wpływ na kąt rozproszenia. Na płaskim terenie zaginiony z reguły przemieszcza się szybciej, więc możliwe jest zwiększone odejście od punktu początkowego.

Rys. 7. Kąt dyspersji (θ) wyznaczony na podstawie punktu początkowego planowania, znalezienia i kierunku/celu podróży (Koester, 2008).

Lokalizacja

Planiści wykorzystują dane o odnalezieniu zaginionych w poprzednich akcjach do podjęcia decyzji o przeszukaniu danego obszaru. Na podstawie takich danych tworzone są obszary prawdopodobieństwa odnalezienia (rys. 8).

GOPR Podhale bierze pod uwagę następujące kategorie poszukiwawcze:

• obiekty sztuczne: budynki, zabudowania, parkingi, etc.
• drogi,
• drenaże,
• wody powierzchniowe (tj. jeziora, kanały, stawy etc.),
• krzewy, zarośla,
• lasy,
• skały,
• pola (też pola golfowe, winnice, etc.),
• obiekty liniowe (oprócz dróg i drenaży).

Wg statystyki najwięcej osób odnalezionych zostaje w pobliżu obiektów liniowych i na polach.

Rys. 8. Prawdopodbieństwo odnalezienia osoby poszukiwanej na podstawie lokalizacji.

Odejście od trasy

Odejście od trasy oznacza najkrótszą prostopadłą odległość od planowanej trasy (rys. 9). Analizowana jest odległość zaginionego od obiektów liniowych tj. dróg, cieków wodnych. W tym celu tworzy się strefy buforowe np. odległość od drogi 100 m. Na podstawie danych zgromadzonych z poprzednich akcji poszukiwawczych do stref przypisuje się prawdopodbieństwo odnalezienia poszukiwanego. W metodzie tej bierze się pod uwagę tylko zaginionych poza obiektami liniowymi. Zaginieni odnalezieni na drogach i innych obiektach liniowych są analizowani w statystyce lokalizacji. Wyznaczone strefy mogą zostać przypisane grupom ratowniczym do przeszukania, dlatego ważne jest stworzenie stref buforowych o niskich wartościach (jednostki odległości) - pozwala to na dokładniejsze przeszukanie terenu.

Rys. 9. Odejście od trasy.

Scenariusze poszukiwawcze

Każdy przypadek wymaga zbadania motywów zaginięcia. Należy ustalić czy osoba poszukiwana zgubiła się czy np. skręciła kostkę lub padła ofiarą przestępstwa (Koesler, 2008). Scenariusz zaginięcia bardzo często jest ustalany na podstawie wywiadu z rodziną, a także okoliczności związanych z danym zaginieciem.

Robert Koesler wyodrębnił aż 41 różnych kategorii poszukiwawczych. Zaklasyfikowanie osoby zaginionej do konkretnej grupy może znacznie przyspieszyć akcję poszukiwawczą. Dla przykładu autystycy zachowują się zupełnie inaczej niż turyści – unikają ludzi, są często znajdowani w opuszczonych zagrodach (Koester, 2008). Wprowadzenie danych o zaginięciu autystyka i turysty do oprogramowania ArcGIS firmy Esri pozwala na porównanie np. obszarów o największym prawdopodbieństwie odnalezienia osoby w danej kategorii. Analiza GIS wskazuje, że obszar poszukiwań w przypadku autystyka jest znacznie mniejszy niż w przypadku turysty. Autystyk częściej błądzi i nie potrafi okreslić różnic terenowych.

Możliwości i ograniczenia statystyki

Nie wszystkie czynniki, które muszą być wzięte pod uwagę przy planowaniu akcji ratowniczej zostały objęte statystyką tj. analiza terenowa. Aby odpowiednio korzystać ze statystyki poszukiwawczej kluczowa jest świadomość jej ograniczeń.

Często poszukiwani poruszają się w podobny sposób, np. wykorzystują obiekty terenowe przy wybieraniu kierunku poruszania się. Miejsca odnalezienia zaginionych w poprzednich akcjach ratowniczych w danych kategoriach powinny być wzięte pod uwagę przy planowaniu akcji ratowniczej, ale często ważniejsze jest stworzenie aktualnej mapy, która będzie uwzględniać także inne okoliczności konkretnego zdarzenia np. dane z wywiadu środowiskowego z rodziną poszukiwanego.

Statystyka wykorzystywana w systemie nie uwzględnia wszystkich błędnych decyzji podjętych przez osoby zaginione tj. wybór złej trasy (błędy aktywne) lub niezauważenie trasy (błędy pasywne), dlatego tu szczególnie cenne jest doświadczenie planistów. Ich wiedza jest wykorzystywana w analizie terenowej przy analizowaniu mapy pod kątem obiektów terenowych, które mogą wskazywać drogę zaginionemu i decydować o wyborze trasy przez poszukiwaną osobę (Koester, 2008).

Kolejnym ograniczeniem statystyki jest ilość prób – baza danych wykorzystywana do analiz GIS powinna być ciągle uaktualniana aby zwiększyć ilość danych wejściowych.

Przy korzystaniu z danych, wykorzystujących statystykę z różnych krajów, a nawet kontynentów, ważne jest aby międzynarodowe bazy tj. ISRID były używana z uwzględnieniem różnic kulturowych konkretnych społeczności.

Podsumowanie

Rozwój technologii GIS pozwolił na wykorzystanie przez Grupę Podhalańską nowoczesnego systemu umożliwiającego zdalne monitorowanie pozycji ratowników na mapie, a także przydzielanie zespołom zadań. Poza tym wykorzystanie możliwości oprogramowania ArcGIS firmy Esri umożliwia ratownikom Grupy Podhalańskiej prowadzenie analiz statystycznych, pozwalających określić prawdopobieństwo odnalezienia osoby poszukiwanej w konkretnej lokalizacji.

Wykorzystanie GIS w akcjach poszukiwawczych daje ogromne możliwości generowania, aktualizowania i udostępniania baz danych o terenie. System ułatwia zarządzanie danymi i pozwala uzyskać odniesienie przestrzenne danych. Każda akcja pozostawia w bazie danych GIS konkretne wpisy i analizy, które mogą modyfikować dane wejściowe do modułów analizy terenu podczas kolejnych akcji (Arcana GIS, 2/2011). Wprowadzone do systemu dane np. warstwy dróg, drenaże mogą być wykorzystane w następnych akcjach, co może znacząco przyspieszyć akcję ratowniczą, a tym samym zwiększyć prawdopodobieństwo odnalezienia osoby zaginionej.

Elżbieta Filipkowska (Specjalista ds. GIS w Esri Polska)

współpraca:
Rafał Chrustek (Zastępca Naczelnika Grupy Podhalańskiej GOPR)
Mariusz Zaród (Naczelnik Grupy Podhalańskiej GOPR)

Artykuł zamieszczony w opracowaniu Akademii Obrony Narodowej po konferencji "Systemy Informacji Geoprzestrzennej – Zastosowanie w działalności operacyjnej" 25.11.2011

Podziękowania

Dziękujemy Robertowi Koester’owi, autorowi "Lost Peron Behaviour" za udostępnienie fragmentów swojej książki i wsparcie merytoryczne.

Bibliografia

Rafał Chrustek, Nina Vincenz – Krajewska, Arcana GIS Magazyn dla Użytkowników oprogramowania Esri, zima 2011

Robert Koester, Lost Person Behavior: A Search and Rescue Guide on Where to Look — for Land, Air and Water, dbS Productions LLC, Charlottesville, VA, 2008