基于GIS 的北京市延慶區(qū)森林火災(zāi)蔓延風(fēng)險(xiǎn)*

王 博 楊雪清 蔣春穎 劉 冬 陳 鋒 白 夜 劉曉東

（1. 北京林業(yè)大學(xué)生態(tài)與自然保護(hù)學(xué)院 森林草原火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)防控應(yīng)急管理部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 北京 100083；2. 國(guó)家林業(yè)和草原局林草調(diào)查規(guī)劃院 北京 100013；3. 北京市延慶區(qū)園林綠化監(jiān)測(cè)中心 北京 102100）

森林火災(zāi)發(fā)生危險(xiǎn)是指林火發(fā)生的可能性，蔓延危險(xiǎn)是指林火蔓延的可能性，蔓延風(fēng)險(xiǎn)是指林火蔓延及其造成破壞損失的可能性，是林火蔓延可能性及蔓延產(chǎn)生后果的綜合度量（危險(xiǎn)是指可能性，風(fēng)險(xiǎn)是對(duì)可能性和可能產(chǎn)生的后果的綜合度量）（Chuviecoet al., 2010；國(guó)志興等，2010；唐博海，2016）。受全球氣候變暖和土地用途變化影響，森林火災(zāi)發(fā)生的頻率和強(qiáng)度明顯增加，在易燃植被類型、特殊危險(xiǎn)地形、惡劣氣象條件的綜合作用下，森林火災(zāi)快速蔓延失控的概率大幅度上升（馬玉春等，2021），嚴(yán)重威脅森林資源和野生動(dòng)植物生存棲息地，威脅生命財(cái)產(chǎn)安全和國(guó)土生態(tài)安全。因此，科學(xué)評(píng)估森林火災(zāi)發(fā)生危險(xiǎn)，可以確定容易發(fā)生森林火災(zāi)的區(qū)域，為野外火源管理和可燃物清理提供依據(jù)?？茖W(xué)評(píng)估蔓延危險(xiǎn)和蔓延風(fēng)險(xiǎn)，可以確定林火容易蔓延且造成破壞損失的區(qū)域，為林火阻隔體系建設(shè)、滅火資源和應(yīng)急力量布局提供依據(jù)，具有重要的理論和應(yīng)用價(jià)值。

林火蔓延是林火行為的重要指標(biāo)，可以為森林火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供基礎(chǔ)信息，對(duì)于科學(xué)規(guī)劃林火管理和合理分配撲火資源具有重要意義（Rodrigueset al.,2022）。Calkin 等（2010）綜述了將林火蔓延、林火強(qiáng)度和重要承災(zāi)體變化納入風(fēng)險(xiǎn)框架的方法，并在美國(guó)俄勒岡州進(jìn)行了評(píng)估應(yīng)用，在考慮林火雙重作用（有利和有害）的基礎(chǔ)上，探討林火可能性和強(qiáng)度如何在區(qū)域范圍內(nèi)影響社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)價(jià)值的風(fēng)險(xiǎn)。Hysa等（2019，2022）利用野火著火概率指數(shù)和野火蔓延能力指數(shù)評(píng)估阿爾巴尼亞北部闊葉林地的森林火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)和巴爾干半島蛇紋石土壤植被的野火脆弱性。Aparício 等（2022）基于林火行為模擬和網(wǎng)絡(luò)分析方法，量化了可燃物空間分布對(duì)火災(zāi)連續(xù)蔓延的影響，為降低大火蔓延風(fēng)險(xiǎn)、減少極端火災(zāi)的潛在影響提供依據(jù)。

森林火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估主要是選擇若干與森林火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)的指標(biāo)，構(gòu)建風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系，然后采用數(shù)學(xué)方法對(duì)選取的指標(biāo)進(jìn)行量化分析，最終得出森林火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)指數(shù)?；痣U(xiǎn)因子的選擇是火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分首要的基礎(chǔ)工作，其合理性直接決定火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分的科學(xué)性、適用性（王衛(wèi)國(guó)，2017）。已有研究選取的指標(biāo)主要包括可燃物因子（如植被類型、含水率、燃燒性等）、氣象因子（如相對(duì)濕度、溫度、降水量、風(fēng)速等）、地形因子（如海拔、坡度、坡向、坡位等）、火源管理及消防等基礎(chǔ)設(shè)施等（Adabet al., 2018;Milanovi?et al., 2021; Youet al., 2017）。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的方法主要包括基于通用風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型評(píng)估、基于林火預(yù)報(bào)評(píng)估、基于林火蔓延模型評(píng)估、基于GIS 和RS 評(píng)估等，評(píng)價(jià)指標(biāo)量化的方法主要包括德爾菲法、專家調(diào)查法、層次分析法、熵值法、加權(quán)平均法、灰色關(guān)聯(lián)度法等（王睿琛等，2021）。但目前尚無(wú)根據(jù)火險(xiǎn)因子開展森林火災(zāi)蔓延風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的相關(guān)研究。

延慶區(qū)是全國(guó)生態(tài)文明建設(shè)示范區(qū)、首都西北部重要生態(tài)保育及區(qū)域生態(tài)治理協(xié)作區(qū)，也是2022 年北京冬奧會(huì)和冬殘奧會(huì)賽區(qū)之一，森林覆蓋率61.63%，生物多樣性極其豐富，生態(tài)區(qū)位極其重要。本研究以延慶區(qū)為研究對(duì)象，建立森林火災(zāi)蔓延風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估框架（包括發(fā)生危險(xiǎn)、蔓延危險(xiǎn)、蔓延風(fēng)險(xiǎn)3 部分），利用2019 年森林資源二類調(diào)查小班數(shù)據(jù)、森林可燃物數(shù)據(jù)、人口數(shù)據(jù)、30 m 分辨率數(shù)字高程數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)，基于GIS 開展多尺度（小班、村屯、鄉(xiāng)鎮(zhèn)）森林火災(zāi)蔓延風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，研究結(jié)果可以為林火精準(zhǔn)化防控提供依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

延慶區(qū)（40°16′—40°47′N，115°44′—116°34′E）地處北京市西北部，東鄰懷柔區(qū)，南接昌平區(qū)，西與河北省懷來(lái)縣接壤，北與河北省赤城縣相鄰，是首都西北部重要的生態(tài)安全屏障。該區(qū)北東南三面環(huán)山，全境平均海拔500 m 左右，幅員面積19.94 萬(wàn)hm2，其中山區(qū)、平原、水域面積約為14.52 萬(wàn)、5.22 萬(wàn)、0.2 萬(wàn)hm2，山區(qū)面積占比達(dá)72.82%。轄區(qū)屬溫帶與中溫帶、半干旱與半濕潤(rùn)帶的過(guò)渡地帶，大陸性季風(fēng)氣候。氣候冬冷夏涼，年平均氣溫8 ℃，年日照2 800 h。全區(qū)森林資源豐富，森林面積12.29 萬(wàn)hm2，活立木蓄積量528.9 萬(wàn)m3。受極端天氣、可燃物、火源等因素的影響，森林火災(zāi)潛在風(fēng)險(xiǎn)不斷加大。每年的11 月1 日至次年5 月31 日是森林防火期，1 月1 日至4 月15 日是森林高火險(xiǎn)期。2020 年3 月18 日，延慶區(qū)永寧鎮(zhèn)四司村發(fā)生森林火災(zāi)，在大風(fēng)作用下火災(zāi)快速蔓延，嚴(yán)重威脅區(qū)域生態(tài)安全。

2 研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

2019 年森林資源二類調(diào)查小班數(shù)據(jù)來(lái)自延慶區(qū)園林綠化監(jiān)測(cè)中心，屬性指標(biāo)包括地類、面積、蓄積量、優(yōu)勢(shì)樹種（組）、樹種組成、郁閉度、灌草植被總覆蓋度等。

森林可燃物數(shù)據(jù)和人口數(shù)據(jù)來(lái)自北京市森林火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)普查項(xiàng)目中的數(shù)據(jù)成果。森林可燃物數(shù)據(jù)包括細(xì)小可燃物載量、地表可燃物載量。人口數(shù)據(jù)包括常住人口數(shù)、0~14 歲人口數(shù)、60~64 歲人口數(shù)、65~79歲人口數(shù)、80 歲以上人口數(shù)。

30 m 分辨率數(shù)字高程數(shù)據(jù)來(lái)自于中國(guó)科學(xué)院計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息中心地理空間數(shù)據(jù)云平臺(tái)（http://www.gscloud.cn）。

氣象數(shù)據(jù)來(lái)自北京市氣象服務(wù)中心提供的2010—2020 年5 個(gè)氣象站點(diǎn)（佛爺頂、延慶、湯河口、懷柔、昌平）的月最小相對(duì)濕度、月平均風(fēng)速、月大風(fēng)日數(shù)、月降水量、月平均最高氣溫?cái)?shù)據(jù)。對(duì)氣象數(shù)據(jù)采用反距離權(quán)重插值法進(jìn)行空間插值，并進(jìn)行數(shù)據(jù)重采樣、掩膜為50 m 分辨率的柵格數(shù)據(jù)。

2.2 森林火災(zāi)蔓延風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估框架

本研究建立了森林火災(zāi)蔓延風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估框架（包括發(fā)生危險(xiǎn)、蔓延危險(xiǎn)、蔓延風(fēng)險(xiǎn)3 部分），見圖1。

圖1 森林火災(zāi)蔓延風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估框架Fig. 1 The assessment framework of forest fire spread risk

2.2.1 森林火災(zāi)發(fā)生危險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo) 森林火災(zāi)發(fā)生危險(xiǎn)是從森林燃燒三要素的角度分析森林火災(zāi)發(fā)生的可能性，由于可燃物和氧氣在森林中廣泛存在，森林火災(zāi)發(fā)生危險(xiǎn)主要由野外火源管理難度、著火難易程度2 個(gè)因素決定（闞振國(guó)，2006）。本研究選取6 個(gè)二級(jí)指標(biāo)評(píng)估森林火災(zāi)發(fā)生危險(xiǎn)，見表1。

表1 森林火災(zāi)發(fā)生危險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)①Tab. 1 The assessment index of forest fire occurrence hazard

2.2.2 森林火災(zāi)蔓延危險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo) 森林火災(zāi)蔓延危險(xiǎn)是指森林火災(zāi)蔓延的可能性，主要受森林可燃物、氣象因子、地形因子、火行為4 個(gè)因素的影響（胡海清，2005）。本研究選取13 個(gè)二級(jí)指標(biāo)評(píng)估森林火災(zāi)蔓延危險(xiǎn)，見表2。

表2 森林火災(zāi)蔓延危險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)①Tab. 2 The assessment index of forest fire spread hazard

2.2.3 評(píng)估指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化 為了消除評(píng)估指標(biāo)之間的量綱影響，需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，使每個(gè)指標(biāo)數(shù)值分布在[0,1]區(qū)間范圍內(nèi)。本研究綜合前人研究成果（牛樹奎等，2000；王曉麗，2010），將森林燃燒性劃分為強(qiáng)燃、易燃、可燃、難燃、不燃5 個(gè)等級(jí)，采用等距賦值法將其轉(zhuǎn)化為數(shù)值進(jìn)行評(píng)價(jià)，坡向和坡位的賦值方法依據(jù)“第一次全國(guó)自然災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)普查——森林火災(zāi)危險(xiǎn)性評(píng)估”中的賦值方法，其他指標(biāo)采用離差標(biāo)準(zhǔn)化法進(jìn)行處理（國(guó)務(wù)院第一次全國(guó)自然災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)普查領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室，2021）。

2.2.4 評(píng)估指標(biāo)權(quán)重的確定 考慮到?jīng)]有森林火災(zāi)發(fā)生危險(xiǎn)、蔓延危險(xiǎn)權(quán)重評(píng)價(jià)的研究，本文應(yīng)用層次分析法、熵權(quán)法相結(jié)合的主客觀賦權(quán)法確定森林火災(zāi)發(fā)生危險(xiǎn)和蔓延危險(xiǎn)的指標(biāo)權(quán)重（孫朝峰等，2022）。首先采用層次分析法計(jì)算指標(biāo)的主觀權(quán)重，再結(jié)合統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，利用熵權(quán)法確定指標(biāo)的客觀權(quán)重，最后將主觀權(quán)重和客觀權(quán)重進(jìn)行等權(quán)融合得到綜合權(quán)重值，作為森林火災(zāi)發(fā)生危險(xiǎn)和蔓延危險(xiǎn)評(píng)估的指標(biāo)權(quán)重值。

2.2.5 森林火災(zāi)發(fā)生危險(xiǎn)和蔓延危險(xiǎn)指數(shù)計(jì)算 加權(quán)綜合評(píng)價(jià)法是災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的常用方法，具有系統(tǒng)性強(qiáng)、結(jié)果清晰的優(yōu)點(diǎn)。依據(jù)每個(gè)評(píng)估指標(biāo)對(duì)總目標(biāo)的貢獻(xiàn)程度，分配一個(gè)相應(yīng)的權(quán)重系數(shù)，然后再與該評(píng)估指標(biāo)相應(yīng)各指標(biāo)的量化值相乘后求和。利用加權(quán)綜合評(píng)價(jià)法計(jì)算小班尺度森林火災(zāi)發(fā)生危險(xiǎn)指數(shù)和蔓延危險(xiǎn)指數(shù)，利用面積加權(quán)平均法計(jì)算村屯尺度和鄉(xiāng)鎮(zhèn)尺度森林火災(zāi)發(fā)生危險(xiǎn)指數(shù)和蔓延危險(xiǎn)指數(shù)（國(guó)務(wù)院第一次全國(guó)自然災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)普查領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室，2021）。

2.2.6 森林火災(zāi)發(fā)生危險(xiǎn)和蔓延危險(xiǎn)等級(jí)劃分 自然斷點(diǎn)分級(jí)法通過(guò)不斷迭代將數(shù)據(jù)集中不連續(xù)的地方作為分級(jí)依據(jù)，強(qiáng)調(diào)自然斷點(diǎn)和分組，人為干預(yù)較少，可以減少同一級(jí)中的差異、增加不同級(jí)間的差異（侯麗麗等，2022）。本研究采用自然斷點(diǎn)分級(jí)法將發(fā)生危險(xiǎn)和蔓延危險(xiǎn)分為高、中高、中低、低4 級(jí)。

2.2.7 基于“危險(xiǎn)性-暴露度-脆弱性”評(píng)估框架的森林火災(zāi)蔓延風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估 本研究的森林火災(zāi)蔓延風(fēng)險(xiǎn)是指林火蔓延及其造成破壞損失的可能性，是森林火災(zāi)蔓延可能性及蔓延產(chǎn)生后果的綜合度量（本研究所指蔓延產(chǎn)生的后果假定100%損失，不考慮林火的有益作用和部分燒毀的情況）。為了更具針對(duì)性地提出林火管理措施，本文從蔓延風(fēng)險(xiǎn)(森林資源)和蔓延風(fēng)險(xiǎn)(人口)2 個(gè)方面評(píng)估森林火災(zāi)蔓延風(fēng)險(xiǎn)。

村屯（或鄉(xiāng)鎮(zhèn)）尺度的森林資源暴露度是村屯（或鄉(xiāng)鎮(zhèn)）范圍內(nèi)喬木林單位面積蓄積量，單位為m3·hm-2。村屯（或鄉(xiāng)鎮(zhèn)）尺度的森林資源脆弱性是村屯（或鄉(xiāng)鎮(zhèn)）范圍內(nèi)強(qiáng)燃和易燃林地小班面積之和與林地總面積之比，量綱為一。根據(jù)林地小班單位面積蓄積量計(jì)算小班尺度的森林資源暴露度，根據(jù)林地小班的森林燃燒性劃分小班尺度的森林資源脆弱性等級(jí)（強(qiáng)燃對(duì)應(yīng)高等級(jí)、易燃對(duì)應(yīng)中高等級(jí)、可燃對(duì)應(yīng)中低等級(jí)、難燃和不燃對(duì)應(yīng)低等級(jí)）。

村屯（或鄉(xiāng)鎮(zhèn)）尺度的人口暴露度是指村屯（或鄉(xiāng)鎮(zhèn)）林區(qū)及林緣100 m 范圍內(nèi)人口總數(shù)與林地總面積之比，單位為人·hm-2。村屯（或鄉(xiāng)鎮(zhèn)）尺度的年齡結(jié)構(gòu)脆弱性是指村屯（或鄉(xiāng)鎮(zhèn)）林區(qū)及林緣100 m 范圍內(nèi)，老幼人口數(shù)（0~14 歲人口數(shù)與65 歲以上人口數(shù)之和）與人口總數(shù)的比值，量綱為一。將村屯的人口暴露度和年齡結(jié)構(gòu)脆弱性指標(biāo)值賦值給該村屯林地及林緣100 m 范圍內(nèi)的所有小班，得到小班尺度的人口暴露度和年齡結(jié)構(gòu)脆弱性指標(biāo)值。

利用自然斷點(diǎn)分級(jí)法進(jìn)行分級(jí)，包括“高、中高、中低、低”四個(gè)等級(jí)，取值分別為1、2、3、4?；凇拔ｋU(xiǎn)性-暴露度-脆弱性”風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估框架，計(jì)算森林火災(zāi)蔓延風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，并根據(jù)表3 劃分蔓延風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)（國(guó)務(wù)院第一次全國(guó)自然災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)普查領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室，2021）。

表3 森林火災(zāi)蔓延風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)Tab. 3 Standard for classification of forest fire spread risk level

3 結(jié)果與分析

3.1 森林火災(zāi)發(fā)生危險(xiǎn)和蔓延危險(xiǎn)指標(biāo)權(quán)重的確定

延慶區(qū)森林火災(zāi)發(fā)生危險(xiǎn)和蔓延危險(xiǎn)的評(píng)估指標(biāo)權(quán)重結(jié)果見表4 和表5。

表4 森林火災(zāi)發(fā)生危險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)權(quán)重Tab. 4 Forest fire occurrence hazard assessment index weight

表5 森林火災(zāi)蔓延危險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)權(quán)重Tab. 5 Forest fire spread hazard assessment index weight

由表4 可知，森林火災(zāi)發(fā)生危險(xiǎn)的2 個(gè)一級(jí)指標(biāo)野外火源管理難度和著火難易程度的綜合權(quán)重分別為0.771 3 和0.228 7，野外火源管理難度的3 個(gè)二級(jí)指標(biāo)綜合權(quán)重均大于0.23，著火難易程度的3 個(gè)二級(jí)指標(biāo)綜合權(quán)重均小于0.09，說(shuō)明野外火源管理難度是影響森林火災(zāi)發(fā)生危險(xiǎn)的主要因素。

由表5 可知，4 個(gè)一級(jí)指標(biāo)中，火行為是影響森林火災(zāi)蔓延危險(xiǎn)的主要因素，綜合權(quán)重達(dá)到0.403 2，二級(jí)指標(biāo)中，火行為的3 個(gè)二級(jí)指標(biāo)和地形因子中坡度指標(biāo)的綜合權(quán)重均大于0.100 0。

3.2 延慶區(qū)多尺度森林火災(zāi)發(fā)生危險(xiǎn)

對(duì)選取的6 個(gè)發(fā)生危險(xiǎn)指標(biāo)進(jìn)行小班尺度加權(quán)綜合計(jì)算，并進(jìn)行尺度轉(zhuǎn)換，劃分等級(jí)后得到延慶區(qū)多尺度森林火災(zāi)發(fā)生危險(xiǎn)等級(jí)圖，見圖2a。

圖2 延慶區(qū)多尺度森林火災(zāi)發(fā)生和蔓延危險(xiǎn)等級(jí)Fig. 2 Multi-scale forest fire occurrence and spread hazard level in Yanqing District

由圖2a 可知，延慶區(qū)森林火災(zāi)發(fā)生危險(xiǎn)總體呈現(xiàn)出從平原向山區(qū)逐步減小的規(guī)律，高發(fā)生危險(xiǎn)區(qū)域主要分布在城區(qū)周圍的平原區(qū)域，在淺山區(qū)零星分布。鄉(xiāng)鎮(zhèn)尺度上，高、中高、中低、低等級(jí)的發(fā)生危險(xiǎn)面積分別占比7.48%、26.72%、52.05%、13.75%，高發(fā)生危險(xiǎn)鄉(xiāng)鎮(zhèn)是延慶區(qū)西部的4 個(gè)平原鄉(xiāng)鎮(zhèn)（康莊鎮(zhèn)、沈家營(yíng)鎮(zhèn)、大榆樹鎮(zhèn)、延慶鎮(zhèn)），村屯尺度上，高、中高、中低、低等級(jí)的發(fā)生危險(xiǎn)面積分別占比0.52%、2.26%、9.22%、88.00%。

小班尺度上，高、中高、中低、低等級(jí)的發(fā)生危險(xiǎn)面積分別占比0.89%、2.92%、11.64%、84.55%。高發(fā)生危險(xiǎn)小班的地類以闊葉林地、混交林地、經(jīng)濟(jì)灌木林地為主，面積占比分別為44.14%、19.83%、19.68%，其他地類占比均小于5.00%。高發(fā)生危險(xiǎn)喬木林小班的優(yōu)勢(shì)樹種以楊樹、刺槐、柳樹為主，面積分別占比55.90%、11.78%、8.60%，其他優(yōu)勢(shì)樹種占比均小于5.00%。高發(fā)生危險(xiǎn)喬木林均為人工林，幼齡林、中齡林、近熟林、成熟林、過(guò)熟林面積占比分別為37.82%、13.63%、17.51%、12.44%、18.60%。

3.3 延慶區(qū)多尺度森林火災(zāi)蔓延危險(xiǎn)

對(duì)選取的13 個(gè)蔓延危險(xiǎn)指標(biāo)進(jìn)行小班尺度加權(quán)綜合計(jì)算，并進(jìn)行尺度轉(zhuǎn)換，劃分等級(jí)后得到延慶區(qū)多尺度森林火災(zāi)蔓延危險(xiǎn)等級(jí)圖，見圖2b。

由圖2b 可知，延慶區(qū)森林火災(zāi)蔓延危險(xiǎn)呈現(xiàn)出與發(fā)生危險(xiǎn)相反的規(guī)律，從平原向山區(qū)逐步增大，且北部山區(qū)蔓延危險(xiǎn)總體上高于南部山區(qū)。鄉(xiāng)鎮(zhèn)尺度上，高、中高、中低、低等級(jí)的蔓延危險(xiǎn)面積分別占比35.67%、17.65%、33.11%、13.57%，高蔓延危險(xiǎn)鄉(xiāng)鎮(zhèn)是八達(dá)嶺林場(chǎng)、松山林場(chǎng)、千家店鎮(zhèn)、珍珠泉鄉(xiāng)，村屯尺度上，高、中高、中低、低等級(jí)的蔓延危險(xiǎn)面積分別占比58.73%、25.22%、9.04%、7.01%。

小班尺度上，高、中高、中低、低等級(jí)的蔓延危險(xiǎn)面積分別占比46.19%、31.24%、8.22%、14.35%。高蔓延危險(xiǎn)小班均分布在一般灌木林地、闊葉林地、針葉林地、混交林地4 個(gè)地類中，面積分別占比13.87%、25.63%、36.55%、23.95%。高蔓延危險(xiǎn)喬木林小班的優(yōu)勢(shì)樹種以蒙古櫟、油松、側(cè)柏為主，面積占比分別為33.48%、30.63%、15.56%，其他優(yōu)勢(shì)樹種占比均小于5.00%。

高蔓延危險(xiǎn)蒙古櫟林以天然幼齡林、天然中齡林、天然近熟林為主，面積占比分別為41.04%、36.22%、17.78%，主要分布在千家店鎮(zhèn)、珍珠泉鄉(xiāng)。高蔓延危險(xiǎn)油松林以人工幼齡林、人工近熟林、人工中齡林、人工成熟林為主，面積占比分別為44.17%、27.56%、14.71%、10.96%，主要分布在千家店鎮(zhèn)、永寧鎮(zhèn)、劉斌堡鄉(xiāng)、舊縣鎮(zhèn)。高蔓延危險(xiǎn)側(cè)柏林以人工幼齡林、天然中齡林、天然幼齡林為主，面積占比分別為63.16%、18.61%、12.40%，主要分布在千家店鎮(zhèn)、珍珠泉鄉(xiāng)、張山營(yíng)鎮(zhèn)。

3.4 延慶區(qū)多尺度森林火災(zāi)蔓延風(fēng)險(xiǎn)

3.4.1 延慶區(qū)多尺度森林火災(zāi)蔓延風(fēng)險(xiǎn)(森林資源)森林火災(zāi)蔓延風(fēng)險(xiǎn)(森林資源)等級(jí)見圖3a，延慶區(qū)多尺度森林資源暴露度和脆弱性等級(jí)見圖3b、3c。

多尺度森林火災(zāi)蔓延風(fēng)險(xiǎn)(森林資源)評(píng)估結(jié)果圖3a 顯示，延慶區(qū)森林火災(zāi)蔓延風(fēng)險(xiǎn)(森林資源)在小班、村屯、鄉(xiāng)鎮(zhèn)尺度上均無(wú)極高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，鄉(xiāng)鎮(zhèn)尺度上，中高、中、中低、低風(fēng)險(xiǎn)面積分別占比1.79%、12.53%、54.91%、30.77%，中高風(fēng)險(xiǎn)鄉(xiāng)鎮(zhèn)是八達(dá)嶺林場(chǎng)。村屯尺度上，中高、中、中低、低風(fēng)險(xiǎn)面積分別占比2.85%、42.56%、44.66%、9.93%。小班尺度上，中高、中、中低、低風(fēng)險(xiǎn)面積分別占比0.80%、36.71%、48.09%、14.40%。中高風(fēng)險(xiǎn)小班均分布在針葉林地、闊葉林地、混交林地3 個(gè)地類中，面積分別占比96.47%、2.87%、0.66%。中高風(fēng)險(xiǎn)喬木林小班的優(yōu)勢(shì)樹種以油松、落葉松為主，面積占比分別為72.83%、24.30%，其他優(yōu)勢(shì)樹種占比均小于5.00%。中高風(fēng)險(xiǎn)油松林均為人工林，幼齡林、中齡林、近熟林、成熟林、過(guò)熟林面積占比分別為6.42%、3.00%、45.43%、45.07%、0.08%，主要分布在永寧鎮(zhèn)、四海鎮(zhèn)、八達(dá)嶺林場(chǎng)。中高風(fēng)險(xiǎn)落葉松林均為人工林，近熟林和成熟林分別占比48.61%、51.39%，主要分布在香營(yíng)鄉(xiāng)、劉斌堡鄉(xiāng)、四海鎮(zhèn)。

由圖3b 可知，高森林資源暴露度區(qū)域面積在小班、村屯、鄉(xiāng)鎮(zhèn)尺度上分別占比0.30%、0.06%、1.76%，高森林資源暴露度鄉(xiāng)鎮(zhèn)是康莊鎮(zhèn)，高森林資源暴露度小班以楊樹人工林為主，占比達(dá)90.83%。由圖3c 可知，高森林資源脆弱性區(qū)域面積在小班、村屯、鄉(xiāng)鎮(zhèn)尺度上分別占比8.10%、25.66%、1.79%，高森林資源脆弱性鄉(xiāng)鎮(zhèn)是八達(dá)嶺林場(chǎng)，高森林資源脆弱性小班的地類以針葉林地、闊葉林地、未成林造林地為主，面積占比分別為65.48%、23.08%、10.38%，其他地類占比均小于5.00%。高森林資源脆弱性喬木林小班的優(yōu)勢(shì)樹種以油松、側(cè)柏為主，面積分別占比43.04%、26.49%，其他優(yōu)勢(shì)樹種占比均小于5.00%。高森林資源脆弱性油松林均為人工林，幼齡林、中齡林、近熟林、成熟林、過(guò)熟林面積占比分別為56.44%、7.39%、14.69%、20.08%、1.40%，主要分布在千家店鎮(zhèn)、永寧鎮(zhèn)。高森林資源脆弱性側(cè)柏林以人工幼齡林為主，面積占比達(dá)到85.19%，主要分布在千家店鎮(zhèn)、珍珠泉鄉(xiāng)、張山營(yíng)鎮(zhèn)、永寧鎮(zhèn)。

3.4.2 延慶區(qū)多尺度森林火災(zāi)蔓延風(fēng)險(xiǎn)(人口) 森林火災(zāi)蔓延風(fēng)險(xiǎn)(人口)等級(jí)見圖4a，延慶區(qū)多尺度人口暴露度和年齡結(jié)構(gòu)脆弱性等級(jí)見圖4b、4c。

多尺度森林火災(zāi)蔓延風(fēng)險(xiǎn)(人口)評(píng)估結(jié)果（圖4a）顯示，小班、村屯、鄉(xiāng)鎮(zhèn)尺度上均無(wú)極高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，無(wú)中高風(fēng)險(xiǎn)村屯和鄉(xiāng)鎮(zhèn)，僅有9 個(gè)中高風(fēng)險(xiǎn)小班，分布在沈家營(yíng)鎮(zhèn)河?xùn)|村和延慶鎮(zhèn)李四官莊村。中風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域在小班、村屯、鄉(xiāng)鎮(zhèn)尺度上分別占比34.97%、51.19%、42.25%，主要分布在東部4 個(gè)山區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)（珍珠泉鄉(xiāng)、千家店鎮(zhèn)、劉斌堡鄉(xiāng)、四海鎮(zhèn)）。

由圖4b 可知，高人口暴露度區(qū)域面積在小班、村屯、鄉(xiāng)鎮(zhèn)尺度上分別占比0.26%、0.04%、2.65%，高人口暴露度鄉(xiāng)鎮(zhèn)是延慶鎮(zhèn)，人口暴露度總體呈現(xiàn)出從平原向山區(qū)逐步減小的規(guī)律，人口集中分布在城區(qū)周圍的平原區(qū)域。由圖4c 可知，高年齡結(jié)構(gòu)脆弱性區(qū)域面積在小班、村屯、鄉(xiāng)鎮(zhèn)尺度上分別占比9.24%、18.75%、42.25%，高年齡結(jié)構(gòu)脆弱性鄉(xiāng)鎮(zhèn)是劉斌堡鄉(xiāng)、珍珠泉鄉(xiāng)、四海鎮(zhèn)、千家店鎮(zhèn)，年齡結(jié)構(gòu)脆弱性呈現(xiàn)出從平原向山區(qū)逐步增大的趨勢(shì)，東部山區(qū)的老幼人口比例高。

4 討論

多尺度評(píng)估可以提高評(píng)估精度，為森林火災(zāi)精準(zhǔn)化防控提供依據(jù)。其中，鄉(xiāng)鎮(zhèn)尺度評(píng)估結(jié)果可以整體把握區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)總體規(guī)律，為森林防火總體規(guī)劃提供依據(jù)；村屯尺度評(píng)估結(jié)果可以掌握不同村屯的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)差異，明確重點(diǎn)管理區(qū)域，為確定林火管理區(qū)域的優(yōu)先級(jí)（例如優(yōu)先開展秸稈回收、灑水濕化作業(yè)、可燃物清理的村屯）提供依據(jù)；小班尺度評(píng)估結(jié)果與林業(yè)森林經(jīng)營(yíng)管理基本單元相契合，可以精準(zhǔn)確定重要風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，對(duì)于一些高危區(qū)域采取超常規(guī)管理措施（例如建設(shè)蓄水池）。

本研究發(fā)現(xiàn)，高蔓延危險(xiǎn)小班以蒙古櫟林、油松林、側(cè)柏林為主，高森林資源脆弱性小班以油松、側(cè)柏的人工幼齡林為主，中高蔓延風(fēng)險(xiǎn)(森林資源)小班以油松林為主。油松、側(cè)柏是北京主要針葉樹種，林下雜草叢生，且幼齡林抗火性差，這與李連強(qiáng)等（2019）在妙峰山林場(chǎng)的森林燃燒性結(jié)果是一致的。蒙古櫟林下灌木草本茂盛，可燃物空間連續(xù)性高，且蒙古櫟林主要分布在延慶區(qū)東部山區(qū)，林分郁閉度高，潛在能量大，這與劉冠宏（2019）的研究結(jié)果一致。本研究確定指標(biāo)權(quán)重的層次分析法（Nasiriet al., 2022）和熵權(quán)法（Xianget al., 2022）在森林火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中已經(jīng)廣泛應(yīng)用，但目前尚無(wú)層次分析法和熵權(quán)法相結(jié)合的主客觀賦權(quán)法應(yīng)用于森林火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，在洪水風(fēng)險(xiǎn)（Wuet al., 2022）、烤煙品質(zhì)（Liet al., 2021）、農(nóng)作物災(zāi)害（Zhanget al., 2017）、公交乘客滿意度（Zhanget al.,2020）等評(píng)估中的廣泛應(yīng)用，已經(jīng)取得了較好的結(jié)果。

本研究建立了森林火災(zāi)蔓延風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估框架（包括發(fā)生危險(xiǎn)、蔓延危險(xiǎn)、蔓延風(fēng)險(xiǎn)3 部分），為森林火災(zāi)精準(zhǔn)化防控提供思路?？紤]到數(shù)據(jù)獲取難度和準(zhǔn)確性，森林火災(zāi)發(fā)生危險(xiǎn)評(píng)估基于相對(duì)固定的指標(biāo)（祭祀用火重點(diǎn)人群、農(nóng)事用火風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域、路旁煙頭風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域），重點(diǎn)考慮了火源點(diǎn)密度對(duì)野外火源管理難度的影響。但新開發(fā)的一些仍需要進(jìn)一步加強(qiáng)管理的網(wǎng)紅旅游景點(diǎn)（例如大莊科鄉(xiāng)水泉溝）、野外火源分布的集中程度（例如散墳和集中墳的管理難度的區(qū)分）、溝口路口入山口（設(shè)置固定和臨時(shí)防火檢查站的重點(diǎn)位置）也是影響森林火災(zāi)發(fā)生危險(xiǎn)的重要因素（尹賽男等，2021），仍需進(jìn)一步完善發(fā)生危險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)。蔓延危險(xiǎn)評(píng)估選取了地表可燃物載量、灌草植被總覆蓋度、森林燃燒性3 個(gè)指標(biāo)來(lái)總體表征森林可燃物，尚未考慮冠層可燃物（樹冠容積密度、冠基高、冠層可燃物載量）相關(guān)指標(biāo)（Heisiget al., 2022），仍需要進(jìn)一步研究不同林分的可燃物空間連續(xù)性（水平連續(xù)性和垂直連續(xù)性）（牛樹奎，2012）。

在森林火災(zāi)蔓延風(fēng)險(xiǎn)(森林資源)評(píng)估中，本研究重點(diǎn)關(guān)注林火蔓延對(duì)森林蓄積的影響，尚未從森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的角度評(píng)估森林生態(tài)價(jià)值（王兵等，2020），特別是隨著雙碳戰(zhàn)略生態(tài)文明建設(shè)的不斷推進(jìn)，森林資源間接價(jià)值仍需要進(jìn)一步評(píng)估。此外，一些高保護(hù)價(jià)值森林的脆弱性也非常高，一旦破壞，極難在短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)，在森林資源脆弱性評(píng)估中也需進(jìn)一步分析。在蔓延風(fēng)險(xiǎn)(人口)評(píng)估中，林區(qū)人口和林緣人口、集中分布和零散分布人口的暴露程度也存在差異，不同學(xué)歷、不同勞動(dòng)能力的人口的脆弱性也存在差異。在后續(xù)研究中，建議進(jìn)一步優(yōu)化完善森林火災(zāi)蔓延風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估框架，對(duì)發(fā)生危險(xiǎn)、蔓延危險(xiǎn)指標(biāo)進(jìn)行定量分析，結(jié)合遙感、無(wú)人機(jī)等技術(shù)提升可燃物、氣象因子反演精度（孫志超等，2017），提高評(píng)估結(jié)果的準(zhǔn)確性和針對(duì)性。

5 結(jié)論

本研究建立了森林火災(zāi)蔓延風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估框架，評(píng)估結(jié)果可以確定容易發(fā)生森林火災(zāi)和林火容易蔓延且造成破壞損失的區(qū)域，為森林火災(zāi)精準(zhǔn)化防控提供依據(jù)。研究結(jié)果表明：森林火災(zāi)高發(fā)生危險(xiǎn)小班以楊樹、刺槐、柳樹的人工林為主，高蔓延危險(xiǎn)小班以蒙古櫟天然林、油松人工林、側(cè)柏人工林為主，中高蔓延風(fēng)險(xiǎn)(森林資源)小班以油松和落葉松的人工林為主，中蔓延風(fēng)險(xiǎn)(人口)區(qū)域主要分布在東部4 個(gè)山區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)（珍珠泉鄉(xiāng)、千家店鎮(zhèn)、劉斌堡鄉(xiāng)、四海鎮(zhèn)）。建議加強(qiáng)城區(qū)周圍平原區(qū)域的野外火源和重點(diǎn)人群管理，在林農(nóng)交錯(cuò)區(qū)和道路兩旁開展森林可燃物清理和灑水濕化作業(yè)，進(jìn)一步優(yōu)化森林消防隊(duì)伍駐防布局。加強(qiáng)八達(dá)嶺林場(chǎng)的林火阻隔體系和應(yīng)急水源工程建設(shè)，加強(qiáng)高蔓延危險(xiǎn)和高蔓延風(fēng)險(xiǎn)林分的森林可燃物生態(tài)調(diào)控，制定東部山區(qū)老幼人口應(yīng)急疏散轉(zhuǎn)移預(yù)案，最大限度降低林火發(fā)生危險(xiǎn)和林火蔓延造成的損失。