基于GIS和RS森林火險(xiǎn)預(yù)測(cè)的研究.pdf

1、森林火災(zāi)是人類所面臨的最重要的自然災(zāi)害之一，全世界每年有幾百萬(wàn)公頃森林遭受火災(zāi)的侵害。大興安嶺是我國(guó)最為重要的林區(qū)，也是森林火災(zāi)的重災(zāi)區(qū)，平均每年有近30起火災(zāi)發(fā)生，塔河林業(yè)局地處大興安嶺林區(qū)腹地，是我國(guó)東北的重點(diǎn)林業(yè)生產(chǎn)企業(yè)之一，森林防火工作一直是該林業(yè)局生產(chǎn)安全工作的重中之重，如何對(duì)林火的發(fā)生進(jìn)行預(yù)報(bào)，進(jìn)而為林火的預(yù)防提供決策支持，已成為該地區(qū)迫切需要解決的問(wèn)題。 由于林火的發(fā)生條件復(fù)雜，且存在很大的地域差異，就單一條件或簡(jiǎn)

2、單地套用某一模型進(jìn)行小尺度森林火險(xiǎn)等級(jí)的預(yù)報(bào)，往往會(huì)造成很大偏差。本文以遙感、地理信息系統(tǒng)和數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)軟件為主要技術(shù)手段，主要開展了基于ETM+遙感數(shù)據(jù)的小尺度森林可燃物分布與分類的方法研究、火險(xiǎn)因子的獲取方法研究、建立森林火險(xiǎn)預(yù)測(cè)模型研究、基于遙感和地理信息系統(tǒng)等技術(shù)的森林火險(xiǎn)預(yù)報(bào)方法的研究。結(jié)果如下： (1)在對(duì)塔河林業(yè)局林火規(guī)律分析表明，1975年至2004年該林業(yè)局共發(fā)生森林火災(zāi)286起，其中2002年林火次數(shù)最多，為54

3、起。30年間森林火災(zāi)次數(shù)和過(guò)火面積隨著時(shí)間發(fā)展呈現(xiàn)較明顯的增加趨勢(shì)，尤其是進(jìn)入90年代，林火次數(shù)和面積明顯增多的同時(shí)，一般森林火災(zāi)和重大森林火災(zāi)的過(guò)火面積增長(zhǎng)比較明顯，特大森林火災(zāi)的頻率也比較高。 (2)在借鑒國(guó)內(nèi)外已有的植被、土地覆蓋/土地利用等分類成果的基礎(chǔ)上采用監(jiān)督分類分類方法，對(duì)塔河林業(yè)局的植被類型分類方法進(jìn)行了研究與實(shí)踐，獲得了研究區(qū)植被類型分布圖，并對(duì)分類結(jié)果進(jìn)行了精度驗(yàn)證：總體分類精度為85.61％，kappa系數(shù)

4、是0.81，其中針葉林和闊葉林的分類精度較高，跡地的分類精度不夠理想。 (3)本文通過(guò)火險(xiǎn)因子對(duì)林火發(fā)生影響的分析，選擇了植被類型、高程、坡向、坡度、道路網(wǎng)和水系緩沖區(qū)、以及氣溫、降水、相對(duì)濕度等氣象指標(biāo)作為研究塔河林業(yè)局森林火險(xiǎn)的基本指標(biāo)。同時(shí)，在國(guó)內(nèi)首次引入中國(guó)氣象局發(fā)行的《生態(tài)質(zhì)量氣象評(píng)價(jià)規(guī)范》中的濕潤(rùn)指數(shù)，作為判斷研究區(qū)氣候干濕程度的指標(biāo)，并把它作為實(shí)時(shí)氣象預(yù)報(bào)的訂正系數(shù)，增加了森林火險(xiǎn)等級(jí)預(yù)報(bào)的可靠程度。 (4

5、)通過(guò)對(duì)火災(zāi)發(fā)生次數(shù)與森林火險(xiǎn)背景因子關(guān)系的分析表明，具有高森林火險(xiǎn)等級(jí)的單因子為：針葉林、闊葉林、高程在400-600m之間，陽(yáng)坡、在100m以內(nèi)的道路緩沖區(qū)。 (5)通過(guò)分析林火頻次與氣象因子的關(guān)系表明，林火頻次隨日最高氣溫和干燥指數(shù)的升高而呈指數(shù)上升趨勢(shì)，日最高氣溫超過(guò)25.32℃，干燥指數(shù)超過(guò)2.41后，發(fā)生林火的可能性將大大增加；林火頻次隨日相對(duì)濕度的升高而呈直線下降趨勢(shì)；風(fēng)速在2-4m/s范圍內(nèi)火災(zāi)頻次最高，大于4m

6、/s時(shí)火災(zāi)頻次反而降低。 (6)本研究的森林火險(xiǎn)預(yù)報(bào)模型主要分背景綜合指數(shù)部分和氣象指數(shù)部分，即靜態(tài)數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)。將各個(gè)火險(xiǎn)因子分別賦予相應(yīng)的權(quán)重并結(jié)合到一起進(jìn)行綜合火險(xiǎn)指數(shù)模型的計(jì)算。在權(quán)重的確定方面，本研究克服了以往權(quán)重分析方法中缺乏確切的定量分析過(guò)程，采用層次分析法確定各火險(xiǎn)因子的權(quán)重，并在此過(guò)程中結(jié)合30年間研究區(qū)各火險(xiǎn)因子與火災(zāi)次數(shù)的關(guān)系確定各火險(xiǎn)因子的重要性，剔除了權(quán)重確定過(guò)程中人為因素的干擾。 (7)

7、選取研究區(qū)30年間當(dāng)日發(fā)生森林火災(zāi)次數(shù)較多的1994年7月17日和2002年6月16日作為本研究中森林火險(xiǎn)預(yù)測(cè)方法的準(zhǔn)確性。結(jié)果表明，兩日Ⅳ和Ⅴ級(jí)火險(xiǎn)等級(jí)占研究區(qū)總面積的63.50％和76.30％，同時(shí)，全部火點(diǎn)均落在Ⅲ級(jí)以上(含Ⅲ級(jí))森林火險(xiǎn)等級(jí)范圍內(nèi)，其中落在Ⅳ和Ⅴ級(jí)火險(xiǎn)等級(jí)分別達(dá)90％和78.57％，表明該森林火險(xiǎn)等級(jí)預(yù)報(bào)方法可以用于森林火險(xiǎn)等級(jí)預(yù)報(bào)的實(shí)際應(yīng)用。模型中引入實(shí)時(shí)氣象數(shù)據(jù)，能夠及時(shí)獲得森林火險(xiǎn)動(dòng)態(tài)變化情況，提高森林火險(xiǎn)