Deteksi dini kebakaran hutan: perbandingan sensor, kamera, dan satelit

Deteksi dini kebakaran hutan dan lahan (karhutla) berarti menemukan api pada menit-menit pertamanya, selagi api masih cukup kecil untuk dipadamkan dengan cepat. Ada tiga cara utama untuk melakukannya: satelit yang menangkap panas dari luar angkasa, kamera di menara yang mengawasi kemunculan asap, dan sensor di hutan yang mengukur asap dan gas langsung di lokasi. Setiap metode menangkap sesuatu yang terlewat oleh metode lain sehingga sistem yang paling andal memadukan ketiganya.

Mengapa menit-menit pertama menentukan seberapa besar kebakaran

Tahun 2025 menjadi musim kebakaran hutan terburuk yang pernah tercatat di Uni Eropa. Sistem Informasi Kebakaran Hutan Eropa (EFFIS) memetakan 1.079.538 hektare lahan terbakar di UE, area terluas sejak pencatatannya dimulai pada 2006 dan hampir dua kali lipat rata-rata periode 2006–2024. Kebakaran terpetakan di 25 dari 27 negara anggota, dan sekitar 39% area yang terbakar berada di kawasan lindung Natura 2000.

Cuaca, bahan bakar, dan medan menentukan seberapa cepat api menyebar, tetapi waktu yang dibutuhkan untuk menemukan api adalah satu-satunya faktor yang dapat diubah oleh pemilik hutan. Kebakaran yang dilaporkan saat luasnya baru beberapa meter persegi sering kali dapat ditangani oleh regu setempat. Penelitian tentang penginderaan berbasis darat mencatat bahwa kebakaran hingga sekitar 5 hektare masih dapat dipadamkan dalam cuaca yang bersahabat; di atas itu, upaya, biaya, dan kerusakan meningkat dengan cepat. Untuk memahami dari mana kebakaran berasal, baca bagaimana kebakaran hutan terjadi dan menyebar.

Satelit: cakupan luas, detail terbatas

Satelit mendeteksi kebakaran sebagai titik panas pada citra inframerah. Satelit cuaca geostasioner generasi baru milik Eropa (MTG) mengamati benua ini tanpa henti: menurut EUMETSAT, satu satelit memindai Eropa setiap 2,5 menit dan satelit lainnya mencakup Eropa dan Afrika setiap 10 menit. Kendalanya ada pada resolusi. Setiap piksel citranya mencakup 1–2 km permukaan tanah sehingga api harus cukup panas dan besar untuk mengubah sinyal satu piksel penuh sebelum dapat terlihat.

Satelit beresolusi tinggi seperti Sentinel-2 dapat melihat detail sekecil 10 meter, tetapi hanya melintas di atas hutan yang sama setiap beberapa hari: setiap 5 hari dengan dua satelit, atau setiap 2–3 hari di lintang menengah. Awan tebal dan asap juga menghalangi pandangan sensor optik ke permukaan tanah.

• Kelebihan: mencakup setiap negara tanpa perlu memasang apa pun, serta sangat baik untuk memantau kebakaran besar dan memetakan area yang terbakar.
• Keterbatasan: kebakaran kecil yang baru muncul sulit terlihat, detail dan frekuensi jarang dapat diperoleh sekaligus, dan awan menjadi penghalang.

Kamera di menara: mata terlatih yang memerlukan pandangan jelas

Banyak dinas kehutanan memasang kamera di menara pengawas kebakaran dan menggunakan perangkat lunak atau operator untuk mencari kepulan asap. Di Latvia, Dinas Kehutanan Negara (VMD) sedang menghubungkan menara pengamatan kebakarannya ke sistem deteksi jarak jauh: hingga September 2024, 23 menara telah terhubung, dan kameranya dapat menangkap asap hingga sejauh 15 km serta melaporkan koordinatnya.

Kamera bekerja dengan baik di bentang alam terbuka, tetapi membutuhkan garis pandang langsung ke asap. Perbukitan, kanopi yang rapat, kabut, hujan, dan kegelapan membatasi apa yang dapat dilihatnya, dan asap harus naik melewati puncak pepohonan sebelum terlihat. Sebuah tinjauan tentang deteksi kebakaran hutan berbasis IoT yang diterbitkan di IEEE Access juga menyoroti alarm palsu akibat debu, awan, dan objek bergerak, serta biaya dan konsumsi energi yang tinggi.

Sensor di hutan: dekat dengan titik awal kebakaran

Sensor darat mengukur udara di tempat sensor itu dipasang: gas yang dilepaskan kayu yang terbakar, partikel asap, suhu, dan kelembapan. Sensor ini tidak memerlukan garis pandang sehingga tetap bekerja pada malam hari, dalam kabut, dan di bawah kanopi yang tertutup. Hasil pembacaan dikirim melalui radio berdaya rendah seperti LoRaWAN ke gateway, lalu diteruskan ke platform online yang mengirimkan peringatan.

Gas biasanya merupakan tanda paling awal. Dalam eksperimen yang dijelaskan dalam tinjauan yang sama, sensor gas yang berjarak 30 meter dari api uji menunjukkan lonjakan CO2 dan VOC yang jelas dalam waktu sekitar 10 menit setelah penyulutan, sementara sensor suhu dan kelembapan yang berjarak 10 meter tidak menunjukkan hal yang tidak biasa. Itulah sebabnya sensor kebakaran hutan modern berfokus pada asap dan gas, bukan pada panas.

Namun, ada kompromi dalam hal cakupan: setiap sensor mengawasi lingkungan di sekitarnya sendiri sehingga penempatan lebih penting daripada jumlah. Sensor bekerja paling baik di tempat kebakaran biasanya bermula, seperti jalan, jalan setapak di hutan, area perkemahan, rel kereta api, jaringan listrik, dan tepi hutan di dekat desa. Tenaga surya dan gateway LoRaWAN memungkinkan sensor bekerja jauh dari jaringan listrik.

Perbandingan metode deteksi dini kebakaran hutan

Cara memadukannya dalam praktik

1. Petakan lokasi awal kebakaran. Perhatikan kebakaran sebelumnya, jalan, jalan setapak, area perkemahan, rel kereta api, jaringan listrik, dan tepi lahan gambut.
2. Pasang sensor di titik-titik rawan tersebut, dan andalkan kamera serta satelit untuk gambaran wilayah yang luas.
3. Satukan semua peringatan dalam satu peta. Satu platform pemantauan dengan peringatan melalui aplikasi, email, dan SMS berarti tidak ada yang perlu memeriksa tiga sistem.
4. Sepakati siapa yang merespons, dan uji seluruh rantai, mulai dari peringatan hingga tim tiba di lokasi, sebelum musim kemarau dimulai.

Kami telah menguji pendekatan ini dengan api sungguhan di hadapan dinas pemadam kebakaran dan pengelola hutan di Prancis, Spanyol, dan Portugal. Laporan kami menjelaskan apa yang terjadi dalam setiap pengujian, misalnya uji langsung di Meymac, Prancis dan uji lapangan di Portugal. Untuk gambaran lengkap tentang sistem ini, lihat deteksi kebakaran hutan.

Pertanyaan yang perlu diajukan sebelum memilih sistem

• Berapa lama waktu yang dibutuhkan sejak tanda pertama kebakaran hingga seseorang menerima peringatan?
• Apakah sistem tetap bekerja pada malam hari, dalam kabut, dan di bawah kanopi yang rapat?
• Dari mana sumber dayanya di lokasi yang tidak memiliki listrik?
• Apakah hutan memiliki jangkauan jaringan, atau sistem menyediakan jaringan radionya sendiri?
• Dapatkah data dihubungkan ke perangkat lunak Anda sendiri melalui API?
• Siapa yang merawat perangkat, dan seberapa sering?