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《东北林业大学》 2007年
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基于GIS和RS森林火险预测的研究

于成龙  
【摘要】: 森林火灾是人类所面临的最重要的自然灾害之一,全世界每年有几百万公顷森林遭受火灾的侵害。大兴安岭是我国最为重要的林区,也是森林火灾的重灾区,平均每年有近30起火灾发生,塔河林业局地处人兴安岭林区腹地,是我国东北的重点林业生产企业之一,森林防火工作一直是该林业局生产安全工作的重中之重,如何对林火的发生进行预报,进而为林火的预防提供决策支持,已成为该地区迫切需要解决的问题。 由于林火的发生条件复杂,且存在很大的地域差异,就单一条件或简单地套用某一模型进行小尺度森林火险等级的预报,往往会造成很大偏差。本文以遥感、地理信息系统和数学统计软件为主要技术手段,主要开展了基于ETM+遥感数据的小尺度森林可燃物分布与分类的方法研究、火险因子的获取方法研究、建立森林火险预测模型研究、基于遥感和地理信息系统等技术的森林火险预报方法的研究。结果如下: (1)在对塔河林业局林火规律分析表明,1975年至2004年该林业局共发生森林火灾286起,其中2002年林火次数最多,为54起。30年间森林火灾次数和过火面积随着时间发展呈现较明显的增加趋势,尤其是进入90年代,林火次数和面积明显增多的同时,一般森林火灾和重大森林火灾的过火面积增长比较明显,特大森林火灾的频率也比较高。 (2)在借鉴国内外已有的植被、土地覆盖/土地利用等分类成果的基础上采用监督分类分类方法,对塔河林业局的植被类型分类方法进行了研究与实践,获得了研究区植被类型分布图,并对分类结果进行了精度验证:总体分类精度为85.61%,kappa系数是0.81,其中针叶林和阔叶林的分类精度较高,迹地的分类精度不够理想。 (3)本文通过火险因子对林火发生影响的分析,选择了植被类型、高程、坡向、坡度、道路网和水系缓冲区、以及气温、降水、相对湿度等气象指标作为研究塔河林业局森林火险的基本指标。同时,在国内首次引入中国气象局发行的《生态质量气象评价规范》中的湿润指数,作为判断研究区气候干湿程度的指标,并把它作为实时气象预报的订正系数,增加了森林火险等级预报的可靠程度。 (4)通过对火灾发生次数与森林火险背景因子关系的分析表明,具有高森林火险等级的单因子为:针叶林、阔叶林、高程在400-600m之间,阳坡、在1OOm以内的道路缓冲区。 (5)通过分析林火频次与气象因子的关系表明,林火频次随日最高气温和干燥指数的升高而呈指数上升趋势,日最高气温超过25.32℃,干燥指数超过2.41后,发生林火的可能性将大大增加;林火频次随日相对湿度的升高而呈直线下降趋势;风速在2-4m/s范围内火灾频次最高,大于4m/s时火灾频次反而降低。 (6)本研究的森林火险预报模型主要分背景综合指数部分和气象指数部分,即静态数据和动态数据。将各个火险因子分别赋予相应的权重并结合到一起进行综合火险指数模型的计算。在权重的确定方面,本研究克服了以往权重分析方法中缺乏确切的定量分析过程,采用层次分析法确定各火险因子的权重,并在此过程中结合30年间研究区各火险因子与火灾次数的关系确定各火险因子的重要性,剔除了权重确定过程中人为因素的干扰。 (7)选取研究区30年间当同发生森林火灾次数较多的1994年7月17日和2002年6月16日作为本研究中森林火险预测方法的准确性。结果表明,两口Ⅳ和Ⅴ级火险等级占研究区总面积的63.50%和76.30%,同时,全部火点均落在Ⅲ级以上(含Ⅲ级)森林火险等级范围内,其中落在Ⅳ和Ⅴ级火险等级分别达90%和78.57%,表明该森林火险等级预报方法可以用于森林火险等级预报的实际应用。模型中引入实时气象数据,能够及时获得森林火险动态变化情况,提高森林火险预测水平。
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