基于GIS的沈陽市春秋季火點(diǎn)分布研究

宋曉巍+李石+高淑新

摘要 利用2014年秋季（9—11月）和2015年春季（3—5月）遙感火點(diǎn)數(shù)據(jù)，基于GIS技術(shù)，通過相關(guān)數(shù)據(jù)處理和分析，得出了沈陽地區(qū)火點(diǎn)的時(shí)空分布規(guī)律。結(jié)果表明：秋季火點(diǎn)數(shù)要多于春季火點(diǎn)數(shù)。春季火點(diǎn)最多的月份是3月，秋季火點(diǎn)最多的月份是10月?；瘘c(diǎn)最多的區(qū)縣（市）是新民市，最少是的鐵西區(qū)和渾南區(qū)?；瘘c(diǎn)最多的鄉(xiāng)鎮(zhèn)是新民市公主屯鎮(zhèn)。研究結(jié)論反映了各地火點(diǎn)分布的大致情況，可為相關(guān)部門開展防火和秸稈禁燒工作提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞 火點(diǎn)；時(shí)空分布；GIS；秸稈焚燒；遼寧沈陽；春季；秋季

中圖分類號(hào) X831；P409 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2016）23-0223-03

Abstract Using the remote sensing data of autumn，2014（September to November）and spring，2015（March to May），based on GIS technology，the temporal and spatial distribution of fire points in Shenyang area was obtained. The results showed that the number of fire in autumn was more than that in spring. The most fire points in spring appeared in March，and that in autumn appeared in October. The maximum number of city fire point was in Xinmin City，and the minimum number was in Tiexi District and Hunnan District. The largest number of fire point was in Gongzhutun Town of Xinmin City. The conclusion reflects the general situation of the distribution of the fire points in different places，and can provide references for fire prevention and straw banning work of related departments.

Key words fire point；temporal and spatial distribution；GIS；straw burning；Shenyang Liaoning；spring；autumn

沈陽地區(qū)屬溫帶半濕潤大陸性氣候，四季分明，春季多風(fēng)，秋季晴朗。糧食作物春種秋收，在秋季收獲的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生大量的農(nóng)作物秸稈。在沈陽地區(qū)主要農(nóng)作物是玉米和水稻，而其秸稈的利用率不足30%，大多數(shù)秸稈作為廢棄物焚燒掉，焚燒秸稈會(huì)造成局地空氣污染，破壞生態(tài)環(huán)境；露天焚燒產(chǎn)生的大量煙塵會(huì)對(duì)交通產(chǎn)生威脅，對(duì)公路運(yùn)輸和民航造成一定影響；而在林地附近進(jìn)行秸稈焚燒容易引起森林火災(zāi)，造成經(jīng)濟(jì)損失。近幾年，焚燒秸稈引起了媒體和公眾的廣泛關(guān)注，而森林火災(zāi)一直是人們關(guān)注的重點(diǎn)。利用衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)可以大范圍檢測(cè)沈陽地區(qū)的火點(diǎn)情況，即通過上午、下午2次衛(wèi)星過境來監(jiān)測(cè)火點(diǎn)。利用2014年9—11月和2015年3—5月的火點(diǎn)數(shù)據(jù)，分析了沈陽地區(qū)火點(diǎn)的時(shí)空分布規(guī)律，對(duì)春、秋2季的火點(diǎn)分布狀況作出了分析和評(píng)價(jià)。研究中排除了非農(nóng)田和非林地的火點(diǎn)信息，主要是針對(duì)秸稈焚燒和林地火災(zāi)，其分析的結(jié)果可為政府相關(guān)部門進(jìn)一步開展防火和秸稈禁燒工作提供參考[1-3]。

1 數(shù)據(jù)來源與處理

1.1 數(shù)據(jù)來源

本文數(shù)據(jù)來源于國家風(fēng)云衛(wèi)星數(shù)據(jù)服務(wù)網(wǎng)提供的FY3/VIRR數(shù)據(jù)，時(shí)間為2014年9—11月和2015年3—5月，空間分辨率為1 km，每年對(duì)上午、下午2個(gè)時(shí)段的數(shù)據(jù)進(jìn)行下載，對(duì)于有云層覆蓋的數(shù)據(jù)不選用。

1.2 數(shù)據(jù)處理

本文數(shù)據(jù)處理采用國家衛(wèi)星氣象中心研制的SMART遙感軟件，利用火情監(jiān)測(cè)功能提取火點(diǎn)信息，估算亞像元火點(diǎn)面積，在地理信息數(shù)據(jù)支持下，判斷火情類型并對(duì)耕地和林地的火點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。通過火點(diǎn)分布圖發(fā)現(xiàn)異常高溫?zé)狳c(diǎn)，將疑似煉鋼廠等的火點(diǎn)去除。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與整理

對(duì)經(jīng)過處理的火點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，火點(diǎn)信息來源于沈陽地區(qū)的各區(qū)、縣（市），對(duì)火點(diǎn)發(fā)生的時(shí)間、地點(diǎn)、頻率以及地理信息等都要作詳細(xì)的統(tǒng)計(jì)。利用Microsoft Office Excel 2007和ArcGIS軟件分別對(duì)火點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 火點(diǎn)數(shù)的月變化

統(tǒng)計(jì)2015年3—5月和2014年9—11月的火點(diǎn)數(shù)。以氣候?qū)W劃分，春季為3—5月，秋季為9—11月。根據(jù)圖1可以看出，春季火點(diǎn)最多是的3月，共有53個(gè)火點(diǎn)；秋季火點(diǎn)最多的是10月，達(dá)到了129個(gè)。根據(jù)火點(diǎn)個(gè)數(shù)分析可知，秋季是作物成熟期，10月正是作物收獲的季節(jié)，大多數(shù)火點(diǎn)為農(nóng)田的秸稈焚燒。3月的火點(diǎn)也發(fā)生在農(nóng)田，為前一年秋季沒有焚燒的少量秸稈。

2.2 火點(diǎn)數(shù)的區(qū)縣（市）變化

根據(jù)圖2可以看出，2015年3—5月火點(diǎn)最多的前3位是新民市、遼中縣以及并列第三的法庫縣和沈北新區(qū)；而2014年9—11月火點(diǎn)最多的前3位是新民市、法庫縣和沈北新區(qū)。不論春季還是秋季，新民市都是火點(diǎn)最多的，這與新民市的總面積、從事糧食作物生產(chǎn)的人口數(shù)量以及種植面積和產(chǎn)量都有一定關(guān)系。從事糧食作物生產(chǎn)的面積越大，人口越多，其區(qū)域內(nèi)火點(diǎn)越多；而鐵西區(qū)和渾南區(qū)由于只有少部分農(nóng)田，所以火點(diǎn)數(shù)量也最少（表1）。

2.3 火點(diǎn)的時(shí)空分布

ArcGIS 9.3地理信息系統(tǒng)軟件是一款能夠?qū)崿F(xiàn)空間數(shù)據(jù)管理、空間分析及空間建模多種功能的通用地理信息系統(tǒng)工具。該地理信息系統(tǒng)能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)收集整理、數(shù)據(jù)構(gòu)建、分析地理關(guān)系及發(fā)現(xiàn)新的信息。沈陽地區(qū)火點(diǎn)空間分布圖就是應(yīng)用ArcGIS 9.3地理信息系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)的。根據(jù)春、秋2季火點(diǎn)的地理坐標(biāo)生成點(diǎn)矢量數(shù)據(jù)，然后結(jié)合沈陽市行政區(qū)劃圖在進(jìn)行火點(diǎn)的空間分布制圖。圖3為沈陽市3—5月火點(diǎn)空間分布圖[4-6]。

從圖3可以看出，沈陽市2015年3—5月火點(diǎn)較少，主要火點(diǎn)集中在新民市、于洪區(qū)、沈北新區(qū)以及蘇家屯區(qū)，而新民市火點(diǎn)最多，南部地區(qū)較多。蘇家屯地區(qū)火點(diǎn)主要集中在西部地區(qū)，沈北新區(qū)火點(diǎn)也較為分散。康平縣和法庫縣火點(diǎn)較少，遼中火點(diǎn)集中在北部地區(qū)和南部地區(qū)。渾南區(qū)無火點(diǎn)。

圖4為沈陽市2014年9—11月火點(diǎn)分布圖。從圖4可以看出，火點(diǎn)數(shù)量明顯多于3—5月，新民市的火點(diǎn)主要集中在北部地區(qū)，而新民市北部和東南部地區(qū)，與法庫縣的南部地區(qū)、于洪區(qū)和沈北新區(qū)形成了火點(diǎn)的集中帶，也是沈陽地區(qū)火點(diǎn)最多的地區(qū)?？灯胶头◣斓貐^(qū)火點(diǎn)數(shù)量均有所增加且火點(diǎn)部分較為分散，蘇家屯北區(qū)地區(qū)火點(diǎn)數(shù)量有所增加。

圖5為沈陽市2014年9—11月和2015年3—5月火點(diǎn)疊加分布圖。可以看出，春、秋2季火點(diǎn)疊加以后，新民的火點(diǎn)遍布全境，但以新民、法庫、沈北和于洪的火點(diǎn)集中帶沒有改變。蘇家屯的西部是火點(diǎn)的集中地區(qū)，遼中的火點(diǎn)分布以西南地區(qū)為主?；瘘c(diǎn)密度較為集中的地區(qū)都是糧食作物集中種植的地區(qū)，火點(diǎn)大多集中在農(nóng)田中，以焚燒秸稈為主要原因。

2.4 火險(xiǎn)等級(jí)分布

根據(jù)沈陽市2014年9—11月和2015年3—5月統(tǒng)計(jì)的各鄉(xiāng)鎮(zhèn)火點(diǎn)次數(shù)，并參考林火風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分方法，將沈陽市火點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分為5級(jí)：一級(jí)為不著火區(qū)，二級(jí)為極少著火區(qū)，三級(jí)為中度著火區(qū)，四級(jí)為中度著火區(qū)，五級(jí)為多著火區(qū)。具體劃分標(biāo)準(zhǔn)見表2。應(yīng)用ArcGIS軟件制作的沈陽市火險(xiǎn)分布圖見圖6。

圖6中，新民市有1處五級(jí)火險(xiǎn)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)和6處四級(jí)火險(xiǎn)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)，而沈北新區(qū)和于洪區(qū)各有1處四級(jí)火險(xiǎn)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，與之前分析的火點(diǎn)集中分布帶正好吻合。因一級(jí)火險(xiǎn)不著火地區(qū)大多位于市區(qū)范圍內(nèi)，所以火險(xiǎn)等級(jí)的高低與糧食作物的種植面積和產(chǎn)量密切相關(guān)。

新民市五級(jí)火險(xiǎn)的地區(qū)是公主屯鎮(zhèn)，該地區(qū)春、秋2季的火點(diǎn)數(shù)達(dá)到16個(gè)。根據(jù)《2014年沈陽農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒》可知，公主屯鎮(zhèn)從事農(nóng)業(yè)的人口數(shù)量、糧食作物的種植面積和產(chǎn)量都是新民市鄉(xiāng)鎮(zhèn)中最高的，糧食收獲結(jié)束后大量的秸稈作為廢棄物被燒掉。新民市作為沈陽市面積最大的區(qū)縣（市），其糧食種植面積也是最大的，火險(xiǎn)等級(jí)區(qū)域也是最多的。表3為四級(jí)和五級(jí)火險(xiǎn)所在的縣鎮(zhèn)情況[7-9]。

3 結(jié)論與討論

本文根據(jù)沈陽地區(qū)2015年3—5月和2014年9—11月火點(diǎn)的統(tǒng)計(jì)，通過對(duì)火點(diǎn)月變化、區(qū)縣（市）火點(diǎn)的變化情況以及火點(diǎn)的時(shí)空分布和火險(xiǎn)分布情況的分析和研究，得出了以下結(jié)論：

（1）秋季火點(diǎn)數(shù)要多于春季火點(diǎn)數(shù)，因?yàn)榍锛菊导Z食作物的收獲高峰期，會(huì)產(chǎn)生大量的秸稈，所以秋季焚燒秸稈較多。

（2）春季火點(diǎn)最多的月份是3月，秋季火點(diǎn)最多的月份是10月。3月農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以整地為主，10月以收獲為主，焚燒前一年的秸稈是主要原因。

（3）火點(diǎn)最多的區(qū)縣（市）是新民市，最少的是鐵西區(qū)和渾南區(qū)。新民市火點(diǎn)多因糧食種植面積最大和產(chǎn)量最高，產(chǎn)生大量糧食作物秸稈；而鐵西區(qū)和渾南區(qū)為市區(qū)，糧食種植面積較少。

（4）火點(diǎn)最多的鄉(xiāng)鎮(zhèn)是新民市公主屯鎮(zhèn)，根據(jù)火險(xiǎn)等級(jí)分布圖可以作為政府相關(guān)部門進(jìn)行禁燒工作的參考。

4 參考文獻(xiàn)

[1] 劉桂英，于立峰.黑龍江省近三年林火規(guī)律分析及對(duì)策探討[J].森林防火，2003（4）：20-21.

[2] 歷青，鄭麗娟，吳傳慶，等.基于衛(wèi)星遙感的秸稈焚燒監(jiān)測(cè)及對(duì)空氣質(zhì)量影響分析[J].生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學(xué)報(bào)，2009，25（1）：32-37.

[3] 何立名，王文杰，王橋，等.中國秸稈焚燒的遙感監(jiān)測(cè)與分析[J].中國環(huán)境監(jiān)測(cè)，2007，23（1）：42-49.

[4] 趙鳳君，舒立福，田曉瑞，等.1957—2007年云南省森林火線變化[J].生態(tài)學(xué)雜志，2009，28（11）：2333-2338.

[5] 方萌，張鵬，徐喆.“3S”技術(shù)再農(nóng)作物秸稈焚燒檢查中俄應(yīng)用[J].國土資源遙感，2006（3）：1-4.

[6] 胡梅，齊述華，舒曉波，等.華北平原秸稈焚燒火點(diǎn)的MODIS影響識(shí)別檢測(cè)[J].地球信息科學(xué)，2008，10（6）：802-807.

[7] 王麗濤，王世新，喬德軍，等.火險(xiǎn)等級(jí)評(píng)估方法與應(yīng)用分析[J].地球信息科學(xué)，2008，10（5）：578-585.

[8] 王超，邸雪穎，楊光.吉林省森林火險(xiǎn)天氣等級(jí)劃分[J].東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2010，38（6）：60-62.

[9] 楊光，舒立福，邸雪穎.氣候變化影響下大興安嶺地區(qū)21世紀(jì)森林火險(xiǎn)等級(jí)變化預(yù)測(cè)[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2012，23（12）：3236-3242.