基于GIS的森林防火信息系统的研究与实现

3S技术的日益成熟为森林防火现代化管理提供了可靠的理论基础和技术实现保证。鉴于广州市的实际情况，结合广州市林业局森林防火信息系统项目，以ArcGIS为开发平台，应用3S技术开发一套集林火实时监控、林火预测预报、自动报警、指挥扑救辅助决策、林火蔓延仿真模拟、数字图像通讯系统、灾后损失评估、防火相关信息管理于一体的应用系统，建立森林防火图像及属性数据库。     

1980—2015年内蒙古森林火灾的时空动态

【目的】林火是森林生态系统中重要的干扰因子,严重影响着森林的结构与功能。内蒙古大兴安岭是我国重要的森林生态系统之一,从内蒙古地区地域、海拔、火灾原因分布等可能导致火灾的时空因素分析林火灾害,为森林防火和管理提供有力的科学依据。【方法】基于遥感影像,借助ArcGIS 10.2和Origin等软件,分析了1980—2015年内蒙古地区森林火灾特点,结合时间、空间的因素,探讨林火的时空动态规律。【结果】内蒙古地区森林火灾时空上表现出规律性分布。受害森林面积年变化存在周期性规律,周期间隔16 a,且春季为林火高发季节,在进行森林防火的资源调节过程中,火灾发生次数较多的4、5月正处于春分、清明和谷雨时节,应以控制火源为主要内容。此外,月初林火发生概率相对较高,应在该时段提高警惕; 林火的发生主要集中在9:00—17:00; 多发于呼伦贝尔市、赤峰市、鄂尔多斯市和兴安盟等地区,其中兴安盟过火面积最大,大兴安岭林区火灾也比较频繁。【结论】内蒙古森林火灾频发,过火面积较大,且火灾频发与人类活动及气候特点息息相关。森林火灾主要由人为活动造成,必须严格控制野外火源、生活用火等。建议在掌握内蒙古自治区森林火灾时空动态特征的基础上,加强防火宣传与教育,并运用科学的森林防火措施,制定合理的森林防护政策。     

木荷生物防火林带的营造与管理

木荷是我国南方地区营造生物防火林带的理想树种,而这主要是因为木荷具有很强的阻隔林火蔓延的作用。因此,通过种植木荷来营造生物防火林带,对于减少森林火灾的损失,降低火灾的程度具有很大的意义。结合笔者的工作实际,从木荷生物防火林带的设置、林带营造技术等方面分析了该命题。     

浅析太原市森林火灾发生规律及防治对策

通过对近年来太原市森林火灾统计资料和森林防火工作基本形势的分析，提出影响林火的5大气象要素，揭示森林火灾发生的客观规律，进一步明确指出森林防火工作必须加大宣传教育力度、加强火源管理、创新激励机制、强化行政领导负责制、加大防火科技含量，以确保森林资源安全。     

初探粤北地区国有林场森林防火工作及营造技术

森林火灾是最为严重的自然灾害和公共危机事件之一,其发生率高,影响面广,损失巨大.因此,做好森林防火工作是构建和谐社会的基本要求,是建设节约型社会的需要.利用具有防火能力的树种组成的林带可以用来阻隔或抑制林火的发生和蔓延,营造生物防火林带能有效地预防森林火灾的发生,阻止森林火灾的蔓延,是国有林场森林防火工作中的重要基础设...     

生物防火阻隔带建设的实践和成效

森林防火主要是以防为主，营建生物防火阻隔带，是通过林火阻隔网络建设降低森林火灾损失。也就是在林区将大面积森林，根据地形、地貌，选择耐火树种，把森林划分成若干个网络，营建生物阻隔带，分区域控制，防止火灾大面积的燃烧，降低森林受害率，达到科学预防的目的。     

基于MODIS数据的2001—2018年黑龙江省林火时空分布

【目的】黑龙江省是中国重要的林业省份之一,也是受林火危害最严重的地区之一。通过遥感数据获取森林火点信息,充分了解近年来黑龙江省林火发生的时空分布格局,探索林火发生规律。【方法】根据黑龙江省2001—2018年MODIS(分辨率成像光谱仪)遥感图像的MCD64A1火烧迹地产品数据集,提取林火火点信息,结合历史火灾记录资料、归一化植被指数NDVI(normalized difference vegetation index)、森林类型、数字高程模型DEM(digital elevation model)等数据,运用地理信息系统空间分析方法和统计分析方法,对黑龙江省的林火时空分布规律进行研究。【结果】2001—2018年,黑龙江省林火次数和过火面积呈现波动性变化,但整体上林火次数呈现下降趋势,其中2002年火灾发生次数最多,2003年过火面积最大,2008年过火面积最小;春、秋两季是林火的多发时期,冬季基本不发生火灾。林火在空间分布上具有异质性,在13个地级行政区中黑河市的森林火灾过火面积最大,其次为大兴安岭地区和绥化市,大庆市发生森林火灾的过火面积最小;过火面积随着林地海拔的升高逐渐呈现减少的趋势。结合森林类型分布情况发现,在针叶林中发生火灾的概率较高,其次为混交林和阔叶林。【结论】采用MCD64A1火烧迹地产品能够较为准确地提取出火灾信息,结合植被类型和高程信息对黑龙江省林火发生的时空规律进行分析,可为区域林火扑救和预警监测提供重要的科学依据。     

基于元胞自动机的高原林火蔓延三维可视化模拟

森林火灾威胁森林安全,导致生命财产与环境损失,动态模拟森林火灾对于预判森林火灾发展趋势,减少森林火灾危害,科学开展森林火灾灭火工作具有重要理论与现实意义.为更加形象、直观地展示林火三维可视化,将地理信息系统(geographic information system,GIS)三维可视化与元胞自动机模拟功能相结合来模拟林火蔓延,并借助王正非与毛贤敏模型,定义元胞状态转换规则函数,计算中心燃烧元胞单元在8邻域方向上的蔓延速度分量,最后以云南省安宁市温泉镇为案例区域,针对云南省"3·29"火灾,选择温泉镇地形、气象和植被等数据,模拟了"3·29"火灾林火蔓延三维可视化过程,在森林火灾实时动态监测方面具有重要指导意义.     

甘肃省阿夏自然保护区森林火灾预防探讨

甘肃省阿夏自然保护区冬春两季寒冷干燥,春季多大风天气,可燃物接近风干状态。通过对保护区森林防火现状的总结,分析了森林火灾预防中存在的问题,提出了林区林火预报预防建议。     

论林火的三重属性

尽管火的利用是人类文明的第一座里程碑,但是时至今日,人们对林火的认识是模糊的。人们只注意到了林火的灾害属性,却忽视了林火另外两个非常重要的属性,即林火的自然属性和工具属性。本文通过对林火三属性的论述,旨在帮助人们转变观念,正确认识林火,树立“预防重于扑救”的科学防火观。同时指出,“森林防火”和“森林消防”都不能客观地反映林火的三重属性,建议使用“林火管理”代替“森林防火”和“森林消防”。     

森林防火监控系统的建设

内蒙古大兴安岭是我国四大国有林区中的一员,防火工作对于森林在经营管理方面非常关键.森林火灾在林业灾害中占有主导地位.每年都会有一些灾害在发生,使得森林资源受到严重的影响.森林火灾的特点是突发性和随机性较强,能够在较短的时间里形成较大的损失.所以只要有火灾出现,就一定要用最快的时间进行扑灭,扑救措施是否得当、及时,关健在于何时发现的火灾,所以,森林防火监控系统是必不可少的.     

大兴安岭森林火灾应急资源优化调度研究

针对大兴安岭森林火灾救援中的单出救点、多需求点的二级应急资源分配系统,首先,基于大兴安岭森林火灾的发生规律、火势蔓延的影响因子,以及火势蔓延模式,改进已有的林火火势蔓延趋势模型.其次,根据着火点火势蔓延速度,区分受灾点灾情程度,确定分配应急资源的优先度.最后,进行应急资源分配和救援消防车辆的优化调度.针对前者,以森林损失和救援开支费用最小为目标,建立资源分配优化模型;针对后者,以火灾应急物流系统所需时间最少和费用最小为目标,建立多目标优化模型,并用免疫克隆算法进行求解.实例证明该模型完善了森林火灾救援中应急资源调度体系,为资源的合理调配提供了指导.     

卫星林火监测系统在森林防火中的应用

卫星林火监测已成为森林火灾监测的重要方法,随着技术的完善和服务的升级,在很多省(区、市)卫星林火监测已经成为发现火情的重要手段,在近年森林火灾的监测中发挥着重要作用。目前用于卫星林火监测的卫星为我国风云系列(FY1C、FY1D)和美国NOAA系列(NOAA-12、NOAA-16)系列极轨气     

吉林省森林火灾发生规律的研究

根据我省近半个世纪森林火灾资料的周期分析，结果表明：①年度火灾次数存在17a为一周期；春季火灾次数有17a．7a，19a，2a四种周期；秋季火灾次数存在6a，11a．4a，15a四种周期．②1983年以来我省森林火灾逐年减少，用灰色理论的GM（1，1）时间响应函数来描述和预测是可行的．精度要求比较好．③1990年以来我省森林火灾出现历史最低值，这主要是加大了防火设施设备的建设和资金的投入，使森林防火技术措施有了进一步的完善．     

基于图像识别算法的森林防火系统设计

传统的森林火灾监测技术包括人工护林监测、飞机航测、卫星监测等。本文提出一种基于普通CCD摄像头和瞭望塔上现有的短波无线通信设备的森林防火监测系统,根据实时图像与参考图像的差分及小波分解结果,当有异常情况发生时,提取出火焰及烟雾区域,判断提取区域是否具有烟雾和火焰的动态特征。若判定发生火灾,即将压缩后的图像通过短波通信设备传回指挥中心。     

森林火灾多机型救援三维航迹规划

为解决通用航空森林火灾救援时机群调度存在的航迹优化问题,提出一种针对多机型的自适应三维改进A^*航迹优化算法。目前常用的传统A^*算法存在搜索节点多、计算速度慢和受限于二维空间等缺点,综合考虑不同救援航空器实际飞行时的性能限制,从三维空间上改进搜索节点;提出考虑救援成本的代价函数,同时采用自适应方法动态调整权重。仿真结果表明,该算法能有效减少航迹规划时间和航迹长度,加快搜寻救援方案的生成速度,有效提高救援机群调度效率,更符合通用航空器实际林火救援飞行。研究成果可为提高通航森林火灾救援效率提供理论依据,具有一定的参考意义。     

基于视频的林火烟雾识别方法

森林火灾是威胁全球森林面积的一大重要因素,而烟雾作为森林火灾早期的一种显著现象,应当作为森林防火监测的首选目标。该文针对绕固定轴作周期性转动的摄像机拍摄的视频,构建林火监测与识别系统。系统包括视频帧定位、前景提取、烟雾判定、背景更新等模块。提出了一种基于背景帧序列分段模板匹配的视频帧定位算法,可以实现视频帧在全景背景中的快速准确定位。在前景提取和烟雾判定等模块中优化并融合了多种现有的图像处理方法,取得了良好的效果。整个系统可以实时运行,并可以在较长时间内保持稳定状态。     

修正的布龙-戴维斯森林火险气象指数模型在中国的适用性

 利用国家气象信息中心提供的2005-2014年中国基本、基准、一般气象站的历史观测资料,建立了基于布龙-戴维斯方案的修正森林火险气象指数模型,制定森林火险气象等级划分标准,利用国家林业和草原局提供的对应全国林火、灌木火逐日次数统计进行验证,并结合实例进行效果检验。结果表明：修正后的森林火险气象指数在5大区域的春、秋季均为高值期,这与国家林业和草原局制定的重点防火服务季节大体一致,指示性较好;在中国三大森林防火气象服务重点区（东北、华南、西南林区）,修正后的森林火险气象指数实际森林火灾次数相关度较高,2017年内蒙古林火实例分析说明适用性较高。     

基于机器学习算法的森林火灾风险评估研究

【目的】利用森林火灾风险图可提高有效巡护,优化有限防火资源,基于地形、人类活动、植被和气象因素数据,采用基于机器学习算法构建了林火发生预测模型,对林火防护提供一定的参考。【方法】以安徽省滁州韭山为研究对象,提取林区的坡度、海拔、坡向、到居住点的距离、到道路的距离、地形湿度指数、归一化植被指数和温度驱动因素,评估火灾发生驱动因子,将潜在驱动因子分成地形、人类活动、植被与气象因素等4类;使用哨兵火灾产品,提取林区内的历史火点,然后采用机器学习算法建立林火发生的预测模型;最后利用混淆矩阵评估指标和接受者操作特征曲线(ROC)进行精度评价。【结果】植被、温度和到道路的距离是研究区域火灾发生的主要驱动因素。两种模型的ROC曲线表明,逻辑回归预测模型准确度为71.07%,曲线下面积(AUC)值为0.717 2;随机森林模型具有较好的准确性,准确度达到84.91%,曲线下面积值为0.850 1。【结论】随机森林模型表现出比逻辑回归模型更好的预测能力。森林火灾风险图表明,随机森林模型预测下,研究区11.91%(29.36 km²)位于高、极高风险级别。森林火灾风险图可有效协助林火...     

基于.NET和ArcIMS的林火发布系统设计

采用ArclMS作为地图发布平台,将ArcGIS作为ArcIMS的数据处理平台实现了基于ArcMapServer的火场地图数据发布,并通过对ArcIMS的2次开发,以WebGIS为技术支持,结合林火信息管理的需求,建立基于．NET平台林火信息发布系统．详细地介绍了该系统的总体设计,包括平台和技术路径的选择、系统的结构体系和发布流程,给出了系统的实现方法．实现了林火信息的动态发布,为森林火灾的管理、扑救和决策提供了依据．