3S技術(shù)在森林火災(zāi)防護中的應(yīng)用

楊鑫?陳雅欣

[摘 要] 目前，3S技術(shù)在我國森林資源管理中取得了良好的應(yīng)用效果。尤其是隨著技術(shù)的不斷更新和成熟以及相關(guān)技術(shù)應(yīng)用經(jīng)驗的積累，3S技術(shù)的應(yīng)用范圍不斷拓展，如應(yīng)用在森林火災(zāi)防護中可形成有效的火災(zāi)防護監(jiān)測體系。基于此，本文在解析3S技術(shù)的基礎(chǔ)上，深入探討3S技術(shù)在森林火災(zāi)防護中的應(yīng)用及未來發(fā)展前景。

[關(guān)鍵詞] 3S技術(shù);森林火災(zāi);防護

[中圖分類號] S762.3 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-7909（2020）08-93-2

目前，3S技術(shù)在社會生產(chǎn)中應(yīng)用非常廣泛。3S技術(shù)在森林火災(zāi)防護中的應(yīng)用始于加拿大、美國等林業(yè)大國，并且取得了良好的應(yīng)用效果。后來，我國在森林管理中也引入了3S技術(shù)，并且取得了一定的應(yīng)用效果。

1 3S技術(shù)概述

3S技術(shù)是遙感技術(shù)（Remote Sensing，RS）、地理信息系統(tǒng)（Geography Information Systems，GIS）和全球定位系統(tǒng)（Global Positioning Systems，GPS）的統(tǒng)稱，是空間技術(shù)、傳感器技術(shù)、衛(wèi)星定位與導航技術(shù)、計算機技術(shù)、通信技術(shù)相結(jié)合，多學科高度集成的對空間信息進行采集、處理、管理、分析、表達、傳播和應(yīng)用的現(xiàn)代信息技術(shù)[1]。其中，全球定位系統(tǒng)和衛(wèi)星遙感是地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)來源，如全球定位系統(tǒng)提供位置定位數(shù)據(jù)信息，而衛(wèi)星遙感則提供圖像等數(shù)據(jù)信息，地理信息系統(tǒng)負責將收集到的各類信息整合起來，通過系統(tǒng)內(nèi)部的加工處理，得到人們所需的有效信息。地理信息系統(tǒng)管理各種與空間位置和專題地圖有關(guān)的數(shù)據(jù)，并能對相關(guān)的數(shù)據(jù)進行分類綜合處理，是一個擁有地圖制作、查詢檢索、數(shù)據(jù)處理等功能的強大信息系統(tǒng)。地理信息系統(tǒng)將收集到的地圖、圖像、聲音文字等信息通過其內(nèi)在的系統(tǒng)進行關(guān)聯(lián)和處理，從而為使用者提供其需要的綜合信息。在森林管理中，地理信息系統(tǒng)可應(yīng)用于森林資源普查、林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計、森林病蟲害監(jiān)測和防護、森林火災(zāi)防護等多個領(lǐng)域。由于3S技術(shù)具有數(shù)據(jù)來源廣泛、數(shù)據(jù)監(jiān)測實時、加工處理迅速及精度較高等優(yōu)勢，因此在許多領(lǐng)域都體現(xiàn)出了其強大的應(yīng)用價值。

2 3S技術(shù)在森林火災(zāi)防護中的應(yīng)用

2.1 林火信息管理

森林火災(zāi)的發(fā)生涉及很多內(nèi)外部因素，其中既有自然因素，又有社會因素。在自然因素中，溫度、天氣、可燃物分布和地形地貌等因素對火災(zāi)的發(fā)生及蔓延有極大的影響。對于森林防護工作者而言，需要在掌握林火信息的基礎(chǔ)上開展相關(guān)的火災(zāi)防護和撲救等工作，而且需要在極短的時間內(nèi)完成，工作難度幾乎超出了人們的想象。即使在火災(zāi)發(fā)生后，現(xiàn)場指揮者也需要及時掌握火災(zāi)發(fā)生的位置、原因、發(fā)展趨勢及林區(qū)狀況等，才能準確有效地指揮火災(zāi)撲滅工作。這些都體現(xiàn)出在森林火災(zāi)防護中對于林火信息的實時掌握是非常重要的一項工作，而3S技術(shù)的應(yīng)用可有效解決這一難題。利用3S技術(shù)，將有關(guān)的信息高效整合起來，通過其處理系統(tǒng)對信息進行處理且直觀地呈現(xiàn)在人們面前，使防護工作者全面掌握林火信息，提升防火決策的及時性和準確性。

在具體的林火信息管理實現(xiàn)過程中，主要是通過建立數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)處理和動態(tài)管理、數(shù)據(jù)檢索和調(diào)出3個主要步驟實現(xiàn)的。數(shù)據(jù)庫包括地圖數(shù)據(jù)庫、屬性數(shù)據(jù)庫和方法數(shù)據(jù)庫，其中地圖數(shù)據(jù)庫包含林相圖、森林分布圖、地理地形圖、水系圖、道路圖、重要經(jīng)濟設(shè)施分布圖及相關(guān)的消防設(shè)施分布圖等，屬性數(shù)據(jù)庫則是記錄與上述地圖數(shù)據(jù)庫中相對應(yīng)的各類要素的屬性信息。通過將兩者的信息進行關(guān)聯(lián)，就可以將各類要素的位置信息和屬性信息統(tǒng)一在一張圖上。方法數(shù)據(jù)庫則是為上述兩個數(shù)據(jù)庫提供內(nèi)在關(guān)系的數(shù)學模型集合，通過方法數(shù)據(jù)庫更好地掌握各要素之間的內(nèi)在關(guān)系和客觀規(guī)律。數(shù)據(jù)處理和動態(tài)管理則是通過GPS、RS、接入其他數(shù)據(jù)源及人工調(diào)查等方法，對地圖和屬性數(shù)據(jù)信息進行及時更新，隨時保持信息的有效性。數(shù)據(jù)檢索和調(diào)出則是對上述處理結(jié)果的輸出，可以通過地圖、表格、文字及多媒體等形式將數(shù)據(jù)處理結(jié)果呈現(xiàn)出來[2]。通過3S技術(shù)的應(yīng)用，可以實現(xiàn)對林火信息的及時更新和輸出，便于人員掌握林火情況，從而為提高森林火災(zāi)防護效果提供有效的信息數(shù)據(jù)支撐。

2.2 林火撲救指揮和實時監(jiān)測

通過3S技術(shù)可以實現(xiàn)對火災(zāi)的監(jiān)測、定位及撲救信息輔助決策。將衛(wèi)星遙感與地理信息系統(tǒng)結(jié)合起來，能有效彌補衛(wèi)星遙感精度不足的缺陷，通過與地理系信息系統(tǒng)中其他信息的相互疊加比對，印證信息的準確性。此外，全球定位系統(tǒng)的加入為各類信息的實時準確定位提供了有效的技術(shù)支撐，從而為情況定位、位置指揮等提供便捷的條件。此外，將監(jiān)測站、人工報告等信息接入3S系統(tǒng)，能拓展信息的豐富性，提升信息的準確性;將路徑優(yōu)化系統(tǒng)及通信系統(tǒng)接入3S系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對林火撲救的實施指揮，提高指揮決策的準確性，從而提升撲救效率[3]。由此可以看出，通過數(shù)據(jù)來源的增加以及相應(yīng)數(shù)據(jù)處理模塊和功能模塊的接入，3S技術(shù)能根據(jù)人們的設(shè)計實現(xiàn)許多更加實用的功能，充分體現(xiàn)出其在應(yīng)用功能上的多樣性和拓展性。

2.3 林火預報告警

通過3S技術(shù)能將收集到的各類信息進行處理和綜合分析，并將分析得到的結(jié)果直觀地展現(xiàn)給人們。將這個功能應(yīng)用于林火的預報告警中，能實現(xiàn)對火災(zāi)風險的提前預測和防范，從而提高森林火災(zāi)防護能力。在實際的信息處理過程中，系統(tǒng)將采集到的實時氣象數(shù)據(jù)與森林資源生長情況、地理地形等數(shù)據(jù)信息綜合輸入合適的火災(zāi)等級分析模型中，通過數(shù)據(jù)處理得到火災(zāi)等級分布，并根據(jù)顯示方式通過等級預報圖或者告警閃示燈等向人們進行林火的預報告警[4]。此外，通過綜合分析，不僅能得到某一片區(qū)域內(nèi)微觀層面的火災(zāi)預報情況，而且能得到宏觀區(qū)域的火災(zāi)發(fā)生率。在實現(xiàn)告警功能時，將火災(zāi)發(fā)生概率科學劃分為若干等級，設(shè)定一定的風險等級，從而實現(xiàn)林火告警。

2.4 林區(qū)防火設(shè)施布置

通過3S技術(shù)，結(jié)合信息系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)和防火設(shè)施屬性，能科學布置防火設(shè)施。例如，根據(jù)監(jiān)測站的屬性和地理地形等信息，計算出監(jiān)測站的盲區(qū)，從而合理設(shè)置監(jiān)測站的位置;在進行林區(qū)道路設(shè)置時，綜合分析道路分布狀況，及時查找當前林區(qū)道路存在的問題，能根據(jù)火災(zāi)風險分布情況設(shè)計便捷快速的救火通道，提升森林救火能力;利用系統(tǒng)具備的綜合信息，根據(jù)地圖中顯示的地形信息、森林分布信息等，能直觀地進行防火隔離帶、消防水源儲備點的設(shè)計，降低設(shè)計成本[5]?？傊ㄟ^系統(tǒng)的綜合信息處理，能科學合理地布置林區(qū)內(nèi)多種防火設(shè)施，從而提升林區(qū)應(yīng)對森林火災(zāi)的能力。

3 3S技術(shù)應(yīng)用于森林火災(zāi)防護的前景展望

隨著計算機技術(shù)和信息通信技術(shù)的發(fā)展，3S技術(shù)將會在信息監(jiān)測實時性、準確性等方面有很大的提升空間，其應(yīng)用領(lǐng)域也會不斷拓展。目前，3S技術(shù)應(yīng)用于森林火災(zāi)防護中雖然取得了很好的效果，但是還有許多功能有待于進一步開發(fā)，如火災(zāi)損失評估、災(zāi)后處理和恢復、計劃燒除以及與其他管理功能的融合等。隨著3S技術(shù)的不斷優(yōu)化完善，這些功能必然將會在未來的森林火災(zāi)防護管理中得到應(yīng)用，從而使3S技術(shù)發(fā)揮更大的作用。

4 結(jié)語

森林火災(zāi)防護是森林管護中的重要工作，對于維護森林面積、發(fā)揮森林資源價值具有重要作用。將3S技術(shù)應(yīng)用于森林火災(zāi)防護中，憑借地理信息系統(tǒng)高效的信息收集處理功能和強大的拓展功能，在火災(zāi)監(jiān)測預測、防火設(shè)施布置等方面取得了很好的應(yīng)用效果。未來隨著通信技術(shù)的不斷發(fā)展，3S技術(shù)將會在信息采集、傳輸和處理等方面進一步提升效率和精度，從而實現(xiàn)功能的進一步拓展，充分發(fā)揮3S技術(shù)的作用。

參考文獻

[1]楊超.3S技術(shù)在林業(yè)工作上的應(yīng)用[J].南方農(nóng)機，2020（2）：63.

[2]周鑫，張美翠.“3S”技術(shù)在森林資源監(jiān)測體系中的應(yīng)用[J].農(nóng)村實用技術(shù)，2019（10）：91.

[3]劉紅位.試析“3S”技術(shù)在森林資源調(diào)查規(guī)劃設(shè)計中的應(yīng)用[J].綠色科技，2019（15）：190-191.

[4]劉寶龍.3S技術(shù)的森林防火系統(tǒng)研究[J].北京農(nóng)業(yè)，201S（25）：105-106.

[5]駱強，周丙昌.3S技術(shù)與現(xiàn)代森林防火[J].北京農(nóng)業(yè)，2014（15）：84.