ระบบวางแผนการค้นหาและกู้ภัยที่เหมาะสมที่สุด (SAROPS)เป็น ระบบวางแผน การค้นหาและกู้ภัย (SAR) ที่ครอบคลุมซึ่งหน่วยยามฝั่งของสหรัฐอเมริกา ใช้ ในการวางแผนและดำเนินการเกือบทุกกรณี SAR ในและรอบ ๆ สหรัฐอเมริกาและทะเลแคริบเบียน SAROPS มีส่วนประกอบหลักสามส่วน ได้แก่ส่วนต่อประสานผู้ใช้แบบกราฟิก (GUI) เซิร์ฟเวอร์ข้อมูลสิ่งแวดล้อม (EDS) และโปรแกรมจำลอง (SIM) ด้วยการใช้ใบอนุญาตของรัฐบาลของชุดเครื่องมือการทำแผนที่ร่วมเชิงพาณิชย์ (C/JMTK) ของระบบสารสนเทศภูมิศาสตร์ (GIS) SAROPS สามารถใช้งานได้ทั้งในสภาพแวดล้อมชายฝั่งและมหาสมุทร โปรแกรมจำลองนี้มีฟังก์ชันในการเข้าถึงชุดข้อมูลลมและกระแสน้ำทั่วโลกและระดับภูมิภาค ทำให้ SAROPS เป็นเครื่องมือที่ครอบคลุมและทรงพลังที่สุดสำหรับนักวางแผน SAR ทางทะเล^{[ 1 ]}

ก่อน SAROPS เจ้าหน้าที่ควบคุมการค้นหาและกู้ภัย (SAR) ในหน่วยยามฝั่งสหรัฐฯ ใช้ Computer Assisted Search Planning (CASP) และ Joint Automated Work Sheets (JAWS) ซึ่งใช้เทคนิคและอัลกอริธึมการวางแผนการค้นหาที่ล้าสมัย โดยเฉพาะอย่างยิ่ง CASP ใช้เทคโนโลยีการคำนวณแบบเก่า และ JAWS นำมาจากเทคนิคการใช้ปากกาและดินสอโดยตรงสำหรับการค้นหาแบบลอยตัวในระยะเวลาสั้นๆ ในสภาพแวดล้อมชายฝั่ง ข้อมูลด้านสิ่งแวดล้อมประกอบด้วยข้อมูลลมและกระแสน้ำที่มีความละเอียดต่ำ (ตารางละติจูด/ลองจิจูด 1 องศา) ซึ่งใช้ทุกๆ 12 ชั่วโมง สำหรับพื้นที่ส่วนใหญ่ CASP ใช้ค่ากระแสน้ำเฉลี่ยรายเดือน ในขณะที่ JAWS ใช้ค่าลมและกระแสน้ำเพียงค่าเดียวในระหว่างการค้นหาและกู้ภัย^{[ 2 ]}ทั้งสองระบบไม่สามารถเข้าถึงข้อมูลลมและกระแสน้ำที่มีความละเอียดสูงได้ทันท่วงที ซึ่งเป็นข้อเสียเปรียบอย่างมาก เนื่องจากหนึ่งในองค์ประกอบหลักที่กำหนดความแม่นยำของการแก้ปัญหาการลอยตัวคือการมีข้อมูลลมและกระแสน้ำที่แม่นยำและถูกต้องสำหรับพื้นที่ที่สนใจ^{[ 3 ]}

หน่วยยามฝั่งสหรัฐฯ ใช้แนวทางที่เป็นระบบสำหรับปฏิบัติการค้นหาและกู้ภัย มีขั้นตอนการค้นหาและกู้ภัย 5 ขั้นตอนสำหรับแต่ละกรณี ได้แก่ การรับรู้ การดำเนินการเบื้องต้น การวางแผน การปฏิบัติการ และการสรุปผล เมื่อได้รับแจ้งกรณีจากสัญญาณ "MAYDAY" หรือการสื่อสารรูปแบบอื่น เจ้าหน้าที่ควบคุมการค้นหาและกู้ภัยจะทำงานเพื่อรวบรวมข้อมูลเกี่ยวกับกรณีนั้น และบ่อยครั้งที่รายงานเบื้องต้นมีความไม่แน่นอนอยู่มาก เจ้าหน้าที่ควบคุมจึงต้องพัฒนาพื้นที่ค้นหาตามข้อมูล ประเมินความพร้อมและความสามารถของทรัพยากร ประกาศแผนการค้นหา และจัดส่งทรัพยากร ในขณะที่ทรัพยากรกำลังดำเนินการค้นหา เจ้าหน้าที่ควบคุมจะเริ่มต้นกระบวนการอีกครั้งโดยการรวบรวมข้อมูลเพิ่มเติม พัฒนาการค้นหาครั้งต่อไป จัดส่งทรัพยากร และประเมินการค้นหาก่อนหน้านี้ กระบวนการนี้ดำเนินต่อไปจนกว่าจะพบและช่วยเหลือผู้รอดชีวิต หรือจนกว่าหน่วยงานที่เกี่ยวข้องจะระงับกรณีการค้นหาและกู้ภัย^{[ 3 ]}ด้วยเหตุนี้ จึงมีความจำเป็นต้องมีเครื่องมือที่รวดเร็ว ง่าย ลดการป้อนข้อมูล ลดโอกาสเกิดข้อผิดพลาด สามารถเข้าถึงข้อมูลสิ่งแวดล้อมที่มีความละเอียดสูง และสร้างแผนปฏิบัติการค้นหาที่เพิ่มโอกาสความสำเร็จสูงสุด นอกจากนี้แผนการค้นหาและกู้ภัยแห่งชาติของสหรัฐอเมริกา (2007)ยังได้ท้าทายชุมชนการค้นหาและกู้ภัยในข้อความต่อไปนี้:

ด้วยตระหนักถึงความสำคัญอย่างยิ่งของการลดเวลาในการตอบสนองเพื่อความสำเร็จในการกู้ภัยและภารกิจที่คล้ายคลึงกัน จึงจะมีการมุ่งเน้นอย่างต่อเนื่องในการพัฒนาและนำวิธีการต่างๆ มาใช้เพื่อลดเวลาที่จำเป็นสำหรับ:

ก. การรับการแจ้งเตือนและข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับสถานการณ์ฉุกเฉิน; ข. การวางแผนและประสานงานปฏิบัติการ; ค. การเคลื่อนย้ายและการค้นหาภายในสถานที่; ง. การช่วยเหลือ; และ

e. ให้ความช่วยเหลือทันที เช่น ความช่วยเหลือทางการแพทย์ ตามความเหมาะสม^{[ 4 ]}

หากนี่ไม่ใช่แรงจูงใจที่เพียงพอ เครื่องบินเฮลิคอปเตอร์ของ USCG มีค่าใช้จ่าย 9,000–14,000 ดอลลาร์ต่อชั่วโมง และเรือตัดของ USCG มีค่าใช้จ่าย 3,000–15,000 ดอลลาร์ต่อชั่วโมงในการปฏิบัติงาน^{[ 5 ]}การลดระยะเวลาที่เครื่องบินอยู่บนอากาศหรือเรือตัดอยู่ในพื้นที่ค้นหาสามารถลดต้นทุนของผู้เสียภาษีได้อย่างมาก รวมถึงช่วยชีวิตและทรัพย์สินได้ด้วย หน่วยยามฝั่งสหรัฐฯ ได้ทำสัญญากับ บริษัท Northrop Grumman Corporation, Applied Science Associates (ASA) และ Metron Inc. เพื่อพัฒนาระบบที่ครอบคลุมซึ่งรวมถึงพารามิเตอร์การเบี่ยงเบนกราฟิกล่าสุด พารามิเตอร์การเบี่ยงเบน Leewayและวิธีการ Monte Carloเพื่อปรับปรุงโอกาสความสำเร็จของกรณีการค้นหา SAROPS ตรงตามและเกินความคาดหวังเหล่านี้โดยลดกรอบเวลาในการวางแผนและการตอบสนองให้น้อยที่สุด

SAROPS ประกอบด้วยส่วนติดต่อผู้ใช้แบบกราฟิก (GUI), เซิร์ฟเวอร์ข้อมูลสิ่งแวดล้อม (EDS) และโปรแกรมจำลอง (SIM)

ส่วนต่อประสานผู้ใช้แบบกราฟิกใช้ระบบสารสนเทศภูมิศาสตร์ของสถาบันวิจัยระบบสิ่งแวดล้อม (ESRI) ( ArcGIS ) และได้รับการปรับเปลี่ยนเพื่อรวมแอปพลิเคชันเฉพาะของหน่วยยามฝั่งสหรัฐฯ เช่น ส่วนขยายเครื่องมือ SAR และส่วนขยาย SAROPS แอปพลิเคชันมีส่วนต่อประสานแบบวิซาร์ดและทำงานภายในสภาพแวดล้อมเลเยอร์ของ ArcGIS มีแผนภูมิเวกเตอร์และแรสเตอร์ให้แสดงผล รวมถึงแผนการค้นหา รูปแบบการค้นหา ข้อมูลสิ่งแวดล้อมในพื้นที่ค้นหา และแผนที่ความน่าจะเป็น สุดท้าย GUI จะให้รายงานเกี่ยวกับการดำเนินการค้นหาทั้งหมด^{[ 1 ]}

เซิร์ฟเวอร์ข้อมูลสิ่งแวดล้อม (EDS) รวบรวมและจัดเก็บข้อมูลสิ่งแวดล้อมเพื่อใช้ภายใน SAROPS เซิร์ฟเวอร์ SAROPS ในพื้นที่ต่างๆ ทั่วสหรัฐอเมริกาจะร้องขอข้อมูลสิ่งแวดล้อมจาก EDS ตามพื้นที่ที่สนใจ ผลิตภัณฑ์สิ่งแวดล้อมต่างๆ จะถูกจัดทำเป็นแคตตาล็อกบนเซิร์ฟเวอร์ ตั้งแต่ระบบการสังเกตการณ์ไปจนถึงผลิตภัณฑ์แบบจำลอง การสังเกตการณ์รวมถึงอุณหภูมิพื้นผิวทะเลอุณหภูมิอากาศ ทัศนวิสัย ความสูงคลื่น น้ำขึ้นน้ำลงทั่วโลก/ภูมิภาค และกระแสน้ำ เป็นต้น ผลลัพธ์แบบจำลองความละเอียดสูงจากแบบจำลองการพยากรณ์เชิงปฏิบัติการ เช่น แบบจำลองมหาสมุทรพิกัดไฮบริด (HYCOM) และแบบจำลองมหาสมุทรชายฝั่ง NRL ทั่วโลก (NCOM) ให้ข้อมูลลมและกระแสน้ำที่เปลี่ยนแปลงตามเวลาและพื้นที่ สุดท้าย EDS สามารถจัดหาเครื่องมือวิเคราะห์เชิงวัตถุประสงค์และการรวมข้อมูลได้ รายชื่อผลิตภัณฑ์ที่มีอยู่จะเปลี่ยนแปลงอยู่เสมอ เนื่องจากนักวิจัยในกองทัพเรือ มหาวิทยาลัยในท้องถิ่น และศูนย์วิจัยต่างๆ ปรับปรุงความถูกต้องและความน่าเชื่อถือของผลิตภัณฑ์อย่างต่อเนื่องและทำให้พร้อมใช้งานอย่างสม่ำเสมอ^{[ 2 ]}

• ความน่าจะเป็นของการพบวัตถุ (Probability of Containment: POC) : โอกาสที่วัตถุที่กำลังค้นหาจะอยู่ภายในขอบเขตของพื้นที่ใดพื้นที่หนึ่ง สามารถบรรลุ POC 100% ได้โดยการขยายพื้นที่ให้ใหญ่ขึ้นเรื่อยๆ จนกว่าจะครอบคลุมทุกตำแหน่งที่เป็นไปได้
• ความน่าจะ เป็นในการตรวจจับ (Probability of Detection: POD) : โอกาสที่จะตรวจจับวัตถุหรือจดจำวัตถุที่กำลังค้นหาได้ อากาศยาน สภาพแวดล้อม และประเภทของวัตถุที่กำลังค้นหา สามารถให้ความน่าจะเป็นในการตรวจจับที่แตกต่างกันได้ โดยทั่วไปแล้ว ความน่าจะเป็นในการตรวจจับจะลดลงเมื่อระยะห่างจากวัตถุที่กำลังค้นหาเพิ่มขึ้น
• ความน่าจะเป็นของความสำเร็จ (POS) : ความน่าจะเป็นที่วัตถุที่ค้นหาจะถูกพบ POS ขึ้นอยู่กับ POC และ POD POS = POC x POD ^{[ 6 ]}

วิซาร์ดจำลองใช้คำอธิบายสถานการณ์หลายหน้าที่ผู้ใช้ป้อนเพื่อคำนวณตำแหน่งและเวลาที่อาจเกิดเหตุการณ์ฉุกเฉิน วิถีการเคลื่อนตัวของวัตถุที่ค้นหาในภายหลัง และผลกระทบของการค้นหาที่เสร็จสมบูรณ์ต่อความน่าจะเป็นของวัตถุที่ค้นหา โปรแกรมจำลองจะบันทึกความไม่แน่นอนในตำแหน่ง เวลา ข้อมูลป้อนเข้าด้านสิ่งแวดล้อม และพารามิเตอร์ระยะคลาดเคลื่อน เมื่อได้รับข้อมูลทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับกรณี โปรแกรมจำลองจะใช้ระเบียบวิธีมอนเตคาร์โล ของมาร์คอฟ เพื่อจำลองการเคลื่อนตัวของอนุภาคได้มากถึง 10,000 อนุภาคสำหรับแต่ละสถานการณ์ ทุกๆ 20 นาทีของการเคลื่อนตัว โปรแกรมจำลองจะคำนึงถึงการเปลี่ยนแปลงของกระแสน้ำ ลมคลาดเคลื่อน และการเบี่ยงเบนของระยะคลาดเคลื่อน โปรแกรมจำลองจะแสดงผลลัพธ์เป็นแผนที่ความหนาแน่นของความน่าจะเป็นซึ่งสามารถแสดงภาพเคลื่อนไหวได้ตลอดระยะเวลาการเคลื่อนตัว รูปที่ 1 แสดงแผนที่ประเภทนี้^{[ 1 ]}สมการควบคุมแบบจำลองวิถีการเคลื่อนที่แบบกลุ่ม การเดินแบบสุ่ม และแบบจำลองการบินแบบสุ่มได้รับการอธิบายอย่างครบถ้วนใน Breivik และ Allen (2008) และ Spaulding และคณะ (2005) ซึ่งอยู่ใน O'Donnell และคณะ (2005) ^{[ 7 ] [ 8 ]}โดยสรุป เป้าหมายของโปรแกรมจำลองคือการเพิ่มความน่าจะเป็นของความสำเร็จให้สูงสุด

วิซาร์ดการวางแผนที่เหมาะสมที่สุดจะใช้ข้อมูลแผนที่ความน่าจะเป็น รวมถึงข้อมูลป้อนเข้าจากผู้ใช้ชุดอื่น เช่น ประเภทของทรัพยากร สภาพการณ์ในที่เกิดเหตุ และค่าความกว้างของการกวาด เพื่อพัฒนาพื้นที่ค้นหาที่เพิ่ม POS ให้สูงสุด พื้นที่ค้นหาสามารถปรับได้โดยตัวควบคุม SAR เพื่อเพิ่ม POS ให้สูงสุดยิ่งขึ้น เมื่อได้รูปแบบการค้นหาที่เหมาะสมที่สุดโดยพิจารณาจากทรัพยากรที่มีอยู่แล้ว ตัวควบคุม SAR ก็สามารถส่งรูปแบบการค้นหาไปยังสินทรัพย์การค้นหาได้ หากไม่พบวัตถุที่ต้องการค้นหาในการค้นหาครั้งแรก วิซาร์ดการวางแผนที่เหมาะสมที่สุดจะพิจารณาการค้นหาที่ไม่สำเร็จก่อนหน้านี้เมื่อแนะนำการค้นหาครั้งต่อไป^{[ 1 ]}

SAROPS อาจได้รับการขยายขอบเขตเพื่อรวมการใช้งานอื่นๆ นอกเหนือจากการค้นหาและกู้ภัย การใช้งานเหล่านี้อาจรวมถึงแต่ไม่จำกัดเพียงการคาดการณ์ปริมาณสัตว์น้ำและการคาดการณ์การรั่วไหลของน้ำมัน

SAROPS ถูกนำมาใช้ในการตอบสนองต่อเหตุระเบิด Deepwater Horizonและช่วยในการช่วยเหลือผู้คน 115 คนในที่สุด^{[ 9 ]}

• ซอฟต์แวร์สำหรับสร้างรูปแบบ SAR ในรูปแบบ GPX - คู่มือ อัลกอริธึมการนำทาง