ArcGIS在森林火災(zāi)預(yù)防預(yù)測中的運用

【摘要】：森林資源是重要的物質(zhì)資源，一旦發(fā)生火災(zāi)，不僅損壞林業(yè)資源，也危及經(jīng)濟發(fā)展和人身安全。森林火災(zāi)預(yù)防預(yù)測是森林防火工作中的重要手段，對森林防火的重大作用不言而喻。本文從當(dāng)前森林火災(zāi)危害及防火工作現(xiàn)狀入手，對森林火災(zāi)預(yù)防預(yù)測的重要性進(jìn)行了簡要分析。同時，簡要探討了ArcGIS在森林火災(zāi)預(yù)防預(yù)測中的運用，以期通過先進(jìn)技術(shù)手段提高森林火災(zāi)預(yù)防預(yù)測工作水平。

【關(guān)鍵詞】：ArcGIS；預(yù)防預(yù)測；森林火災(zāi)；危害；森林防火

ArcGIS是優(yōu)化升級的一種地理信息模型，以先進(jìn)的信息技術(shù)、空間分析技術(shù)等為基礎(chǔ)，其在森林火災(zāi)預(yù)防預(yù)測中的應(yīng)用，不僅能彌補傳統(tǒng)地理信息模型不足，還能滿足森林火災(zāi)預(yù)防預(yù)測工作需要，分析整理出森林火災(zāi)發(fā)生時間規(guī)律和分布規(guī)律，為制定防火措施提供可靠依據(jù)。下面基于大量文獻(xiàn)資料和工作經(jīng)驗，對ArcGIS在森林火災(zāi)預(yù)防預(yù)測中的應(yīng)用實踐進(jìn)行了分析，使ArcGIS作用得以充分發(fā)揮，做好森林防火工作。

1森林火災(zāi)危害及防火工作

近年來，由于溫室效應(yīng)等因素，全球氣候逐漸變暖，森林火災(zāi)發(fā)生次頻率所上升，造成的直接損失、間接損失根本無法計量，后果極其嚴(yán)重。發(fā)生森林火災(zāi)，森林生態(tài)系統(tǒng)會遭受破壞，造成植物損毀、水土流失、煙霧漫天，不僅影響自然生態(tài)系統(tǒng)和諧，也會污染大氣環(huán)境，甚至可能產(chǎn)生一定程度的人員傷亡和經(jīng)濟損失[1]。

眾所周知，森林火災(zāi)具備面積廣、救援困難、危害大等特點，顯得森林防火工作尤為重要。目前，森林防火工作手段主要有森林防火阻隔、森林火災(zāi)預(yù)防預(yù)測、森林火災(zāi)檢測與通信、森林防火資源配置等，其中任何一個方面工作都不能忽略，少了任何一方工作都可能影響森林防火工作。在這里，以森林火災(zāi)預(yù)防預(yù)測為主要研究對象，著重探討森林火災(zāi)預(yù)防預(yù)測工作。

2森林火災(zāi)預(yù)防預(yù)測的重要性

森林火災(zāi)預(yù)防預(yù)測，也稱之為林火預(yù)報，是森林防火工作中的一個重要手段。一直以來，我國森林防火向來秉持“預(yù)防為主，積極消滅”方針，預(yù)防預(yù)測是防止森林火災(zāi)發(fā)生的前提條件，唯有做好了森林火災(zāi)預(yù)防預(yù)測工作才能有效防止森林火災(zāi)發(fā)生。森林火災(zāi)發(fā)生雖然有偶然性，但是也具備一定的客觀規(guī)律，如森林火災(zāi)發(fā)生與可燃物類型、火源條件、環(huán)境等關(guān)系密切，可燃物類型等因素是森林火災(zāi)發(fā)生的主要影響因素。通過它們之間的關(guān)系，可制定行之有效的森林火災(zāi)預(yù)防預(yù)測措施，防止森林火災(zāi)發(fā)生。

森林火災(zāi)預(yù)防預(yù)測是森林火災(zāi)防治工作中的一個重要環(huán)節(jié)，是森林防火工作組織設(shè)計的依據(jù)，林火探測、撲救等工作都要以森林火災(zāi)預(yù)防預(yù)測為依據(jù)[2]。從中不難看出，森林火災(zāi)預(yù)防預(yù)測直接決定著森林防火工作成效，若森林火災(zāi)預(yù)防預(yù)測工作不到位，將直接影響后續(xù)的森林防火資源布置和火災(zāi)撲救等工作，可能無法及時撲滅火災(zāi)，釀成嚴(yán)重后果。因此，必須做好森林火災(zāi)預(yù)防預(yù)測工作，準(zhǔn)確預(yù)報森林火災(zāi)等級和蔓延方向，合理制定森林防火資源配置方案，提高林火管理水平和控制能力。

3 ArcGIS在森林火災(zāi)預(yù)防預(yù)測中的運用

3.1 ArcGIS簡述

ArcGIS地理信息系統(tǒng)，是以采集、存儲、管理、分析、顯示、應(yīng)用整個或部分地球表面與空間和地理分布有關(guān)的數(shù)據(jù)的計算機系統(tǒng)，是分析和處理海量地理數(shù)據(jù)的通用技術(shù)。作為新興的一門技術(shù)，ArcGIS地理信息系統(tǒng)以信息技術(shù)、空間科學(xué)、地理學(xué)等科學(xué)理論為基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)存儲、管理、制圖等功能十分強大，協(xié)同GIS、三維GIS、時空GIS、一體化GIS、云GIS等五大領(lǐng)域，基本集合了以上領(lǐng)域的優(yōu)勢，構(gòu)建了一個非常強大的地理信息系統(tǒng)[3]。無論是系統(tǒng)性能，還是系統(tǒng)功能，ArcGIS地理信息系統(tǒng)都有著明顯的優(yōu)勢，其可以作為森林火災(zāi)預(yù)防預(yù)測工具。森林火災(zāi)預(yù)防預(yù)測采用ArcGIS地理信息系統(tǒng)，將給自身工作帶來巨大的技術(shù)突破，解放勞動力，不僅提升了森林火災(zāi)預(yù)防預(yù)測工作效率，也提高了森林防火工作水平。

3.2森林火災(zāi)預(yù)防預(yù)測模型

建立森林火災(zāi)預(yù)防預(yù)測模型是森林火災(zāi)預(yù)防預(yù)測工作中的重點，涉及的相關(guān)模型有森林火險預(yù)報模型、林火蔓延預(yù)測模型。其中，森林火險預(yù)報模型可結(jié)合森林資源調(diào)查資料、氣象條件等信息，利用ArcGIS和遙感等技術(shù)而建立，為森林火險等級判斷進(jìn)行分析判斷，準(zhǔn)確預(yù)報森林火險等級[4]。林火蔓延預(yù)測模型同樣采用以上模型建立，可利用這一模型預(yù)測火場蔓延方向和距離，及時、準(zhǔn)確的決策火災(zāi)撲救措施，控制火災(zāi)，最大程度降低森林火災(zāi)不利后果。

3.2.1森林火險預(yù)報模型

為了實現(xiàn)森林火險準(zhǔn)確預(yù)報，需利用ArcGIS和遙感等技術(shù)對林區(qū)內(nèi)的森林火險等級與植被、氣候、地形、人為因素等之間的關(guān)系進(jìn)行分析，總結(jié)森林火災(zāi)發(fā)生時間規(guī)律、分布規(guī)律等，然后結(jié)合林區(qū)實際情況和森林火災(zāi)誘發(fā)因素，準(zhǔn)確劃分和預(yù)報森林火災(zāi)等級。進(jìn)行森林火災(zāi)等級預(yù)報時，要確認(rèn)計算機和ArcGIS系統(tǒng)具備最佳的判斷與識別能力，滿足森林火災(zāi)等級預(yù)報準(zhǔn)確需求。

3.2.2林火蔓延預(yù)測模型

森林火災(zāi)蔓延不是一種有規(guī)則的運動，基本不可能圍繞一個圓心點向外蔓延。雖然森林火災(zāi)蔓延形態(tài)不規(guī)則，但是蔓延方向與林區(qū)植被、地形、氣候等因素密切相關(guān)。所以，要想找準(zhǔn)確預(yù)測預(yù)報林火蔓延方向，必須全面掌握林區(qū)植被、地形、氣候等基礎(chǔ)信息，分析這些因素與林火蔓延之間的關(guān)聯(lián)性，并借助數(shù)學(xué)模型清楚的表達(dá)出來。而且，通過監(jiān)測系統(tǒng)得到的實時數(shù)據(jù)可使數(shù)學(xué)模型不斷修正、完善，優(yōu)化林火蔓延預(yù)測模型，為森林火災(zāi)防治提供可靠依據(jù)。

3.3森林火災(zāi)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫

對森林火災(zāi)進(jìn)行預(yù)防預(yù)測，要以基礎(chǔ)數(shù)據(jù)為依據(jù)，全面、準(zhǔn)確的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)可以使森林火災(zāi)預(yù)防預(yù)測模型做出準(zhǔn)確的預(yù)報，所以應(yīng)當(dāng)利用ArcGIS平臺建立森林火災(zāi)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫。ArcGIS平臺有強大的數(shù)據(jù)存儲、分析、處理、查詢等功能，利用它建立起來的森林火災(zāi)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，能滿足森林火災(zāi)預(yù)防預(yù)測工作各個方面要求[5]?；A(chǔ)數(shù)據(jù)庫包括植被、氣象、三維地形數(shù)據(jù)、人為因素等一系列誘發(fā)森林火災(zāi)發(fā)生的因素，利用這些因素分析森林火災(zāi)發(fā)生與氣候、環(huán)境、可燃物類型、火源條件等方面的關(guān)系，總結(jié)歸納森林火災(zāi)發(fā)生規(guī)律，為森林火災(zāi)治理工作提供可靠依據(jù)。endprint

3.4森林火災(zāi)監(jiān)測系統(tǒng)

監(jiān)測是森林火災(zāi)預(yù)防預(yù)測工作的關(guān)鍵工作，通過森林火災(zāi)監(jiān)測可以了解森林資源的動態(tài)信息，掌握與森林火災(zāi)發(fā)生相關(guān)因素的實際情況，給森林火災(zāi)預(yù)防預(yù)測提供可靠的原始數(shù)據(jù)，確保林火預(yù)報工作精準(zhǔn)。

實際工作中，以無線傳感網(wǎng)絡(luò)為信息采集平臺，利用GPS傳感器對采集到的信息進(jìn)行準(zhǔn)確定位，借助ArcGIS系統(tǒng)中的圖形化空間分析工具建立森林火災(zāi)監(jiān)測系統(tǒng)。本系統(tǒng)包括三部分：森林火災(zāi)預(yù)測預(yù)報系統(tǒng)、森林火災(zāi)定位系統(tǒng)、防火應(yīng)急指揮系統(tǒng)。這三大系統(tǒng)不僅是森林火災(zāi)監(jiān)測實施系統(tǒng)，也是森林防火工作的決策指揮系統(tǒng)。

3.5森林防火資源配置

在森林防火資源配置方面，基于ArcGIS系統(tǒng)建立管理信息平臺，ArcGIS系統(tǒng)的理論和技術(shù)為森林防火資源配置管理提供了強大支撐，可確保森林防火資源配置的科學(xué)性與合理性。

森林防火資源配置中的資源主要有檢測型資源、撲救型資源、隔離型資源等。其中，常用的檢測型資源有監(jiān)測站、瞭望臺、視頻檢測點等，常用的撲救型資源有車輛、防火人員等，常用的隔離型資源有防火隔離帶、生物隔離帶等。通過森林防火資源配置管理信息系統(tǒng)得到最優(yōu)化的防火資源配置方案，指導(dǎo)防火資源配置工作。

具體應(yīng)用中，工作人員輸入密碼登入森林防火資源配置管理信息平臺，利用系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)進(jìn)對森林火災(zāi)進(jìn)行精確區(qū)劃，同時三維瀏覽。然后，通過ArcGIS系統(tǒng)對地理數(shù)據(jù)庫中的高程數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，獲取山頂點信息，將這些信息可視化的展現(xiàn)出來，并進(jìn)行分析，獲取監(jiān)測點。如果監(jiān)測點布置不合理，可以人為進(jìn)行監(jiān)測點調(diào)整，進(jìn)行矢量化處理后使之能夠三維瀏覽。最后，對數(shù)據(jù)庫中的隔離型資源進(jìn)行分析，得出一個最優(yōu)化的防火資源配置方案，按照這一方案布置防火資源。

結(jié)論

綜上所述，ArcGIS系統(tǒng)具備強大的功能，其在森林火災(zāi)預(yù)防預(yù)測工作中的應(yīng)用，能夠明顯提高森林防火工作成效，防止森林火災(zāi)發(fā)生。工作中，可利用ArcGIS系統(tǒng)建立森林火災(zāi)預(yù)防預(yù)測模型、森林火災(zāi)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、森林火災(zāi)監(jiān)測系統(tǒng)、森林防火資源配置管理信息系統(tǒng)，為森林火災(zāi)預(yù)防預(yù)測提供可靠的依據(jù)，確保森林防火資源配置和防火措施布置可靠，有效防止森林火災(zāi)發(fā)生，進(jìn)而減少森林火災(zāi)發(fā)生幾率，保護生命財產(chǎn)安全，促進(jìn)林業(yè)持續(xù)發(fā)展。

【參考文獻(xiàn)】：

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作者簡介： 孫其森（1987.10-），男，漢族，安徽臨泉人，大學(xué)本科，林業(yè)助理工程師，主要從事基層林業(yè)管理工作endprint