基于潜在火环境的森林火险等级遥感评估方法研究

Forest fires cause serious damage on to socio-economic and public property, so fire risk assessment is much useful for forecasting, preventing and fighting fires. The fire risk assessment result based on meteorological station data is difficult to show the details of spatial variation of forest fire risk, because the meteorological observation stations are rare in forest area. However, the forest fire risk assessment methods based on remote sensing data need to be improved on forest risk assessment index and assessment methods. In this research, we will select remote sensing and historical fire events as the main data source. The study area is located in DaXingAn Mountain which is one of the most serious forest fires occurrence areas. We will analyze and select the fire risk assessment index which can be retrieved from remote sensing data and are sensitive to fire occurrence as the fire risk assessment index system. We will express the potential fire environment by the fire risk assessment index and take the historical fire events as cases. An innovative fire risk assessment method will be established based on case-reasoning method. The established forest fire risk assessment index system will provide reference for international similar research and the proposed assessment method will overcome the weaknesses of existing assessment methods.

森林火灾危害严重，做好森林火险等级评估工作对火灾的预测预防以及扑救具有重要的意义。由于林区内气象站点分布稀疏，基于气象数据的森林火险等级评估结果难以详细反映火险的空间分布变化，而当前基于遥感数据的森林火险等级评估研究在火险评估指标体系和评估方法上都有待完善。本研究以我国森林火灾最严重的大兴安岭地区为研究区，以遥感数据和历史火灾记录数据为主要数据源，分析选择对火灾发生发展响应敏感的遥感可反演指标，建立森林火险评估指标体系。将历史火灾事件作为案例，利用火险评估指标描述火灾发生前的潜在火环境，借鉴案例推理思想构建一套森林火险等级评估方法。本研究中森林火险等级评估指标体系的建立可以为国际上的同类研究提供参考，提出的森林火险等级评估模型可以在一定程度上克服现有火险评估方法的不足。

森林火灾是自然生态系统的重要干扰因子之一，在景观转换和植被更替中扮演重要的角色，但是其能造成重大的社会经济损失，甚至威胁人类生命健康。因此，做好林区内森林火险等级评估工作，对火灾发生的预测预报、防火力量及灭火资源的分配具有重要意义。由于林区内气象站点分布稀疏，基于气象数据的森林火险等级评估结果难以详细反映火险的空间分布变化，而当前基于遥感数据的森林火险等级评估研究在火险评估指标体系和评估方法上都有待完善。.针对上述问题，本研究选择我国森林火灾最严重的大兴安岭地区为研究区，以该区火因占比最高的雷电引起的森林火灾为研究对象，以广泛应用的MODIS数据为遥感数据源，结合地形、雷电分布和历史火灾数据，借鉴案例推理的思想，构建了一套森林火险等级评估方法。本项目的研究内容及结论主要包括以下三个方面：.（1）基于遥感数据反演的森林火险等级评估指标体系.本研究通过对大兴安岭地区雷击引起的森林火灾影响因素的分析，从地形、可燃物和雷电分布三个方面构建了森林火险等级评估指标体系，具体包括基于遥感数据反演的植被状态指数、温度条件指数、水分状态指数，基于DEM计算的地形起伏度以及LIS/OTD雷电密度五个指标。.（2）基于案例推理思想的森林火险等级评估模型.借鉴案例推理的思想，将历史火灾事件作为案例，以火灾发生前的各环境指标值作为案例的特征值，计算待评估火环境与各案例火环境的相似性，利用核密度估计法计算待评估火环境与所有案例的相似性的概率密度分布函数，将最大概率密度值对应的相似性作为待评估火环境与历史火环境的综合相似性，基于该综合相似性值来划分森林火险等级。该方法具有较好的数据扩展性，可在不改变评估模型的情况下，通过不断添加新的火环境数据到数据库，提高评估的准确性。.（3）森林火险等级评估模型有效性验证.以大兴安岭地区为研究区，从两个方面验证了基于案例推理思想的森林火险等级评估模型的有效性：在空间分布上，雷击引起的历史火灾大部分都发生于评估的高火险等级区域；从时空分布上看，评估的森林火险等级分布的时空变化与雷击引起的火灾数量随时间变化的趋势基本相符。.因此，本研究提出的基于案例推理的森林火险等级评估方法，在气象站点稀疏地区，可以有效地评估该区的森林火险等级，从而为森林管理机构预防和最小化火灾危险提供重要信息。同时该方法也可以为其他国家和地区的火险等级评估提供方法上的借鉴。