基于森林資源數(shù)據(jù)的ArcGIS森林火險區(qū)劃研究

吳柳熙

摘 要：利用ArcGIS軟件技術(shù)，依據(jù)研究區(qū)森林資源二類調(diào)查檔案數(shù)據(jù)[3]及其人為活動情況，選擇樹種（組）或地類、海拔高、坡度、坡向及人為活動區(qū)緩沖距離5種因子對森林火災的潛在影響進行了綜合研究，結(jié)果表明，研究區(qū)內(nèi)不僅高火險區(qū)面積比重大（高火險區(qū)面積占45.18%、極高火險區(qū)面積占25.32%），而且區(qū)域內(nèi)的各火險因子類別組成都是以火險等級高的占優(yōu)勢，特別是森林植被易燃類占91.94%，區(qū)域內(nèi)森林火險等級較高，森林火災隱患較大。

關(guān)鍵詞：森林資源；二類數(shù)據(jù)；ArcGIS；森林火險；區(qū)劃研究

中圖分類號 P208 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2018）18-0093-05

可燃物類型、火環(huán)境、火源綜合決定了森林火災發(fā)生的潛在危險和可能性[1]。森林火險等級區(qū)劃是對可燃物類型、火環(huán)境和火源等因子的綜合區(qū)劃，使預防森林火災措施建設(shè)和森林防火管理有的放矢。本文通過對連城縣的森林火災頻發(fā)重災區(qū)新泉鎮(zhèn)（其災害起數(shù)及面積約占全縣1/3）進行森林火險等級區(qū)劃研究，為做好森林火災預防工作提供參考。

1 研究地概況

新泉鎮(zhèn)地處福建閩西的連城縣南部，位于116°32′～116°46′E，25°19′～25°29′N，境內(nèi)205、319國道和廈蓉、長深高速及贛龍鐵路南北相向交會沿中部貫穿而過。海拔為282～1223m，為起伏變化的丘陵地貌，土地總面積31102.55hm2，林地面積27525.09hm2。屬中亞熱帶海洋性季風氣候，年均溫度19.7℃，極端最高溫37.9℃，極端最低溫

-4.4℃，年均降雨量1749mm，年均日照時數(shù)1904h，年均有霜期83d。森林覆蓋率79.41%，植被類型為針葉林58.4%，針闊混交林20.9%，其余為少量的常綠闊葉林、竹林、一般灌木林等。全鎮(zhèn)轄19個行政村，2016年人口總數(shù)33080人。

2 區(qū)劃研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源 數(shù)據(jù)來源于研究區(qū)，2016年森林資源二類調(diào)查建檔矢量數(shù)據(jù)（包含*.shp和*.dbf文件），1∶10000柵格地形圖，2011—2016年森林火災數(shù)據(jù)，及其人口與居民區(qū)、農(nóng)耕區(qū)、墳墓區(qū)、公路網(wǎng)等分布數(shù)據(jù)。

2.2 火險區(qū)劃因子選擇及其分級體系 因研究區(qū)域范圍小，氣候因子空間差異小，且與地形因子重疊[2]，根據(jù)《全國森林火險區(qū)劃等級》（LY/T 1063-2008）的行業(yè)標準，結(jié)合研究區(qū)現(xiàn)有森林結(jié)構(gòu)、歷史林火發(fā)生特點，比較火險因子對森林燃燒的敏感度和產(chǎn)生森林火災的影響度，本區(qū)劃研究選擇樹種組成或地類、海拔高、坡度、坡向、與人為活動區(qū)緩沖距離共5種因素為森林火險等級區(qū)劃因子，并咨詢專家的建議，對5種火險區(qū)劃因子進行2次分級，建立火險區(qū)劃因子分級體系（表1）。

2.3 火險區(qū)劃基礎(chǔ)數(shù)據(jù)圖層建立 以研究區(qū)2016年森林資源二類調(diào)查建檔矢量數(shù)據(jù)圖層為基礎(chǔ)，以其中的小班為區(qū)劃基礎(chǔ)圖斑，采用ArcGIS10.0軟件，進行數(shù)據(jù)圖層處理如下：（1）通過屬性選擇和字段刪除，生成保留行政村、小班面積、樹種組成、地類、海拔高、坡度、坡向、灌木類型、草本類型9個字段屬性不含非林地的林地圖層。（2）對1∶10000柵格地形圖矢量化生成高程模型（DEM），生成提取海拔、坡度、坡向?qū)傩缘牡匦涡畔D層[4-6]。（3）根據(jù)森林資源二類數(shù)據(jù)圖層，結(jié)合地形圖、居民區(qū)、農(nóng)耕區(qū)、墳墓區(qū)、公路網(wǎng)等分布情況，提取人為活動區(qū)圖斑，然后以人為活動區(qū)圖斑為緩沖區(qū)要素，按表1中的與人為活動區(qū)緩沖距離提取緩沖區(qū)圖層。（4）通過ArcToolbox的聯(lián)合工具，把林地圖層與地形信息圖層、緩沖區(qū)圖層逐一疊加聯(lián)合處理，生成地形信息字段屬性修正及添加與人為活動緩沖區(qū)距離屬性的聯(lián)合數(shù)據(jù)圖層，然后根據(jù)表1對該數(shù)據(jù)圖層添加各火險區(qū)劃因子類別字段，并分別賦予相應的火險等級值，最后建立各火險區(qū)劃因子分級屬性的森林火險區(qū)劃基礎(chǔ)數(shù)據(jù)圖層。

2.4 森林火險指數(shù)計算 （1）根據(jù)層次分析法，以專家思維和9級標度法構(gòu)造火險區(qū)劃因子成對比較（判斷）矩陣，經(jīng)一致性檢驗計算[λ=5.0052]、[CR=0.0011]<0.1，通過一致性檢驗。計算各火險區(qū)劃因子權(quán)重結(jié)果為樹種組成或地類0.385、海拔高0.050、坡度0.073、坡向0.125、與人為活動緩沖區(qū)距離0.367。（2）采用因子加權(quán)疊置綜合分析法計算森林火險指數(shù)，計算公式為：

[FFR=i=15WiXi]

式中：[FFR]為森林火險指數(shù)，[Wi]為第[i]項火險因子權(quán)重，[Xi]為各因子的火險等級值[2]。

（3）通過ArcGIS10.0軟件，在森林火險區(qū)劃基礎(chǔ)數(shù)據(jù)圖層的屬性表中添加[FFR]字段，利用字段計算器，計算各圖斑的[FFR]值，生成森林火險等級綜合區(qū)劃數(shù)據(jù)圖層。

2.5 火險區(qū)劃圖生成 根據(jù)國家森林火險區(qū)劃等級的有關(guān)規(guī)定和[FFR]值計算結(jié)果，對研究區(qū)森林火險等級指數(shù)進行綜合評判，將研究區(qū)區(qū)劃為低火險區(qū)（[FFR]≤3）、中火險區(qū)（3<[FFR]<6）、高火險區(qū)（6≤[FFR]<8）和極高火險區(qū)（[FFR]≥8）4類等級區(qū)[6]。然后通過ArcToolbox的空間融合工具，按4類等級區(qū)的[FFR]區(qū)間值，對森林火險等級綜合區(qū)劃數(shù)據(jù)圖層進行同類圖斑融合生成森林火險綜合區(qū)劃圖（圖2）。

3 結(jié)果與分析

3.1 近6年森林火災現(xiàn)狀 從表2可見研究區(qū)2011—2016年6年間，森林火災發(fā)生時間段主要集中在1—4月份（占50.98%）和10—12月份（占45.1%）；引發(fā)森林火災的主要火源因素是人為野外用火，其中農(nóng)事堆燒雜灌草占43.14%、祭祀燒香燭紙錢放鞭炮占35.29%。從圖1可見，研究區(qū)2011—2016年6年間森林火災發(fā)生最多的村是樂江村占全鎮(zhèn)的13.7%，其次是聯(lián)溪村、樂聯(lián)村和北村村所占的比例都是11.8%，再次是西村村占9.8%，排第4位的是清安村、官莊村所占的比例都是7.8%，該7個村是研究區(qū)森林火災的主要發(fā)生區(qū)共占全鎮(zhèn)的74.5%，其中樂江、聯(lián)溪、樂聯(lián)、北村4個村的占比達49.1%，是研究區(qū)森林火災的高發(fā)區(qū)。

3.2 各區(qū)劃因子的類別結(jié)構(gòu) 將研究區(qū)森林火險等級綜合區(qū)劃數(shù)據(jù)圖層，按各區(qū)劃因子類別、[FFR]和行政村字段進行屬性邏輯交集統(tǒng)計，結(jié)果見表3、表4。

3.2.1 樹種組成或地類 從表3可見，研究區(qū)森林植被可燃物類型主要是樹種組成或地類為易燃類的占了77.56%，可燃、難燃類分別只占9.82%、12.62%，研究區(qū)森林植被絕大部分是以馬尾松為優(yōu)勢的天然林，占該區(qū)域森林面積的54.27%，林分質(zhì)量低下，林下植被主要為小葉赤楠、芒萁等，水源涵養(yǎng)能力差，地被物有極強的可燃性。

3.2.2 海拔高度 海拔高度直接影響森林植被的溫度和濕度，海拔越高，自然降水量越多，空氣濕度也越大，而其溫度就越低，蒸發(fā)量減少，森林植被的含水量增加，引發(fā)林火的可能就減小了[2]。研究區(qū)是以低山丘陵為主的山地林區(qū)，從表3可知，海拔高≤500m的林地面積占了60.65%，處于這個海拔區(qū)域的林地植被相對的溫度高、濕度小，林火發(fā)生的概率極高。

3.2.3 坡度 坡度主要影響林火的蔓延，平緩坡的地表氣流小林火蔓延慢，隨著坡度增大，地表空氣徑流加快，林火蔓延速度加快，災害程度增大，但當坡度在急坡以上時，林火造成林木的死亡率相對降低[2]。從表3可知，研究區(qū)林地都是斜坡和陡坡，占了總林地面積的96.59%，一旦著火，林火迅速蔓延，極易造成大面積的森林火災。

3.2.4 坡向 陽坡、半陽坡的太陽輻射量比陰坡、半陰坡大，其地面溫度高，空氣干燥，且陽坡、半陽坡都是以馬尾松為優(yōu)勢的陽性植被，地被物可燃性高，在高溫干燥季節(jié)極易形成引發(fā)森林火災的火環(huán)境[2]。表3統(tǒng)計結(jié)果呈現(xiàn)陽坡、半陽坡與陰坡、半陰坡的占比基本持平，分別為50.27%與49.73%。

3.2.5 人為活動緩沖區(qū) 從表2中分析表明，研究區(qū)森林火災主要是老百姓農(nóng)事堆燒雜灌草習慣和祭祀燒香燭紙錢放鞭炮習俗的人為野外用火引發(fā)造成的，越接近人為活動區(qū)的林地發(fā)生火災的概率越大。表3中人為活動緩沖區(qū)在600m 內(nèi)的林地區(qū)域面積占了46.75%，是研究區(qū)人為活動火險等級最高地帶。

3.3 森林火險綜合區(qū)劃結(jié)果

3.3.1 火險區(qū)總體分布及組成特征 從圖2所示，研究區(qū)的極高火險區(qū)、高火險區(qū)主要是圍繞非林地（為林地以外的、沿水系兩岸的居民區(qū)、農(nóng)耕地、道路等的總和）周邊分布，而中火險區(qū)、低火險區(qū)主要分布在人跡稀少、闊葉樹種較豐富、海拔較高的區(qū)域，各區(qū)域的總體分布序表現(xiàn)為非林地→極高火險區(qū)→高火險區(qū)→中火險區(qū)→低火險區(qū)。從表3統(tǒng)計結(jié)果表明，各火險區(qū)的面積占比序表現(xiàn)為高火險區(qū)（占45.179%）>中火險區(qū)（占29.488%）>極高火險區(qū)（占25.320%）>低火險區(qū)（占0.013%），基本呈現(xiàn)以高火險區(qū)面積為最大的正態(tài)分布。研究區(qū)的極高火險區(qū)和高火險區(qū)的比重占總面積的70.499%，中火險區(qū)與低火險區(qū)的比重只占總面積的29.501%，其中，極高、高火險區(qū)域內(nèi)的各火險因子類別組成表現(xiàn)為：森林植被有91.94%為易燃類，8.06%為可燃類、難燃類；海拔高有74.95%為≤500m，8.06%為500m以上；坡度有96.37%為斜坡、陡坡，3.63%為平緩坡、急險坡；坡向有56.91%為陽坡、半陽坡，43.09%為陰坡、半陰坡；距離人為活動區(qū)600m內(nèi)的有62.31%，600m以外的有37.69%。從統(tǒng)計結(jié)果表明，研究區(qū)內(nèi)不僅極高火險區(qū)和高火險區(qū)2個區(qū)域的面積比重大，而且其區(qū)域內(nèi)的各火險因子類別組成都是以火險等級高的占優(yōu)勢，特別是森林植被易燃類就占91.94%，這表明研究區(qū)域內(nèi)森林火險等級較高，森林火災隱患較大。

3.3.2 各火險區(qū)在各行政村的分布結(jié)果 從全區(qū)森林火險綜合區(qū)劃統(tǒng)計各行政村的火險區(qū)分布的表4結(jié)果可見，全區(qū)19個行政村高火險等級以上區(qū)域（即高火險區(qū)和極高火險區(qū)）的面積大小排序為：樂江>聯(lián)溪>北村>樂聯(lián)>西村>官莊>清安>新泉>良盟>洋梅>儒陂>蓮華>儒畬>良坑>畬部>新羅>良福>溫坊>林國，這個排序結(jié)果表明19個行政村森林火險等級高低的順序，對比圖2的分析結(jié)果，與近6年各村發(fā)生森林火災多少現(xiàn)狀排序基本相吻合。森林火險等級最高的村是樂江村，其次是聯(lián)溪村、北村村、樂聯(lián)村，再次是西村村、官莊村、清安村，該7個村的高火險等級以上區(qū)的面積占了全區(qū)的57.31%，是研究區(qū)森林火險高危區(qū)。

4 小結(jié)與討論

（1）研究區(qū)發(fā)生森林火災主要集中在1—4月份和10—12月份，引發(fā)森林火災的主要火源因素是人為農(nóng)事堆燒雜灌草習慣和祭祀掃墓燒香燭紙錢放鞭炮習俗的人為野外用火。

（2）研究區(qū)的極高火險區(qū)和高火險區(qū)占全區(qū)面積的70.50%，主要是圍繞非林地周邊，分布在人為活動頻繁、以馬尾松為優(yōu)勢的易燃植被、海拔較低的區(qū)域；中火險區(qū)和低火險區(qū)只占全區(qū)面積的29.501%，主要分布在人跡稀少、闊葉樹種較豐富、海拔較高的區(qū)域。從綜合區(qū)劃分析表明，研究區(qū)森林火險等級高，森林火災隱患大。

（3）森林火險區(qū)劃以研究區(qū)的森林植被、地形因子和人為活動為依據(jù)，結(jié)果與該區(qū)域發(fā)生的森林火災現(xiàn)象基本吻合，但由于缺少氣候因子，在氣候季節(jié)空間上還存在缺陷，需要進一步細化區(qū)劃研究。

（4）根據(jù)森林火險區(qū)劃研究結(jié)果，對研究區(qū)預防森林火災措施和森林防火管理建議采取如下對策：一是建立護林員和撲火隊員二合一的護林防火隊伍，把護林、防火巡查結(jié)合在一起，在日常護林巡查中隨身攜帶撲火工具，特別是在人活動頻繁區(qū)域不留死角巡查，隨時發(fā)現(xiàn)明火隨時制止隨時撲滅，真正做到在萌芽狀態(tài)下就“撲早撲了”；二是加大宣傳力度，改變老百姓的農(nóng)耕習慣，移風易俗以鮮花代替香燭紙錢祭祀掃墓，杜絕火源帶入林區(qū)；三是對高火險的針葉林，特別是以馬尾松為優(yōu)勢且靠近人為活動頻繁高火險等級的針葉林，進行林分生態(tài)修復，林下套種木荷等抗火能強的鄉(xiāng)土闊樹種，以增（下轉(zhuǎn)121頁）（上接96頁）強森林植被自身的抗火性；四是對于大面積的高火險林分，著眼長遠做好生物防火林帶建設(shè)，阻隔林火蔓延，防止造成大面積的森林火災的發(fā)生；五是由于森林火災預防和撲救是一個復雜系統(tǒng)工程，今后要加大投入，加快森林防火高科技監(jiān)測平臺建設(shè)。

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（責編：張宏民）