基于知识发现的林火灾害应急管理研究

【摘要】： 森林是陆地生态系统的主体,是人类社会生存发展与生态环境演变不可或缺的重要物质基础。林火灾害尤其是重特大林火灾害,是失去人为控制的异常森林燃烧现象,是一种燃烧机理十分复杂、危害后果非常严重、人为控制比较困难的自然灾害。因此,进行林火灾害影响因子分析和灾害风险与应急管理特别是森林灭火救灾应急管理研究,是摆在我们面前的一项重要而紧迫的课题。 本研究以内蒙古大兴安岭林区为研究区域,以林火灾害因子分析、风险分析和灭火救灾应急管理为主题,应用知识发现理论和技术方法、风险管理与应急管理理论,运用3S(GIS、RS、GPS)技术、统计分析、气象学、火生态学等基础理论、技术与方法,分析了内蒙古大兴安岭林区林火灾害发生、蔓延与环境因子关系,研究了林火灾害风险管理与救灾应急管理问题,并对该区域1998年阿尔山“5.13”特大森林火灾及其处置情况作了典型案例分析。 本文研究的主要成果包括: 1.林火数据的预处理问题。应用知识发现的数据预处理技术,定性定量地分析了数据偏高值产生的原因,剔除了林火中的噪声数据,确定了林火数据中缺失值的处理问题。 2.应用知识发现三大关键技术,研究了气象因子、林业因子与林火发生及蔓延的关系,通过挖掘和分析得出了新的林火知识,即研究区域气象条件变化趋势和林火灾害发生特点规律,提出了以知识发现技术处理林火气象数据的关键技术问题。 利用知识发现关联技术量化该区域精准防火灭火控制的一个定量指标。通过偶合分析研究,该林区年度重大火灾发生3次以上(含3次)且年度火灾总次数超过60次(含60次)同时发生的年份偶合率仅0.5,说明在该林区不仅要做好火灾多发年份的重大火灾应急管理,还要做好火灾次数发生较少年份的重大火灾应急管理。 林火灾害发生概率分析表明,在该区域重特大森林火灾各周期发生概率分布相对均匀,说明该林区每年都有发生重特大森林火灾的可能性,这就告诫我们在该林区要年年防控重特大森林火灾的发生,因此开展森林火灾应急管理研究尤显重要。 3.把风险管理引入林火灾害研究。阐明林火灾害风险管理的含义,提出林火灾害风险分析与判别、评估与预测、控制与处置的方法和手段,构建了影响林火灾害风险的主要因子和评估指标体系,引进基于模糊积分的林火灾害风险评估模型,运用聚类分析和模糊积分评估模型进行林火灾害风险区划,阐述林火灾害风险控制与处置的主要对策。 4.应用应急管理理论和方法,系统研究森林灭火救灾应急管理问题,阐明灭火救灾应急管理、应急决策的含义和预防与准备、监测与预警、响应与处置、善后与评估的内容、方法与要求,明确森林灭火救灾应急响应分级及标准,运用关联算法确定了应急处置预案与对应评估因子的关系,提出该林区重特大林火灾害应急处置对策,运用多元线性回归方法构建重特大林火灾害应急处置兵力出动模型,经拟合检验平均相对误差为10.37%。 5.运用林火灾害影响因子分析、灾害风险分析和救灾应急管理理论及研究成果,系统地分析该区域1998年阿尔山“5.13”特大森林火灾应急处置过程,从理论与实践相结合的角度作典型案例分析,对这起特大森林火灾的应急管理情况进行系统总结、科学分析和全面评价。 本文研究的创新点主要包括以下四个方面: 1.首次系统地在林火灾害因子分析中应用知识发现关键技术,并通过知识发现技术从更深层面挖掘新的林火知识。 2.把风险管理引入林火灾害应急管理研究领域,明确提出林火灾害风险判别与分析、评估与预测的方法以及控制与处理的对策和措施,运用聚类分析和模糊积分评估模型进行林火灾害风险区划,拓展了灾害风险管理研究领域。 3.系统全面地阐述森林灭火救灾应急管理的含义、原则、目的、阶段划分及主要内容,明确提出森林灭火救灾应急响应分级及其标准,构建灭火救灾应急处置兵力出动模型,这在国内林火灾害研究方面属于首次,具有一定的创新性。 4.运用林火灾害风险管理与灭火救灾应急管理理论方法,全面、系统、科学地对重特大森林火灾扑救典型案例进行分析与评价,这在林火灾害及其应急管理研究领域具有开拓性和独创性。