2012年河南省火灾风险评价研究

编号： 南阳师范学院20XX届毕业生毕业论文（设计） 题 目： 2012年河南省火灾风险评价研究 完 成 人： 班 级： 学 制： 专 业： 测绘工程 指导教师： 完成日期： 目 录摘要(1)1引言(1)2研究区概况(1)3数据收集与研究方法(3)4火烧区月份分布(4)5分析火灾与各环境因子的空间关系(4)5.1火烧区分布与地形因子的关系(4)5.1.1火烧区分布与坡向的关系(4)5.1.2火烧区分布与坡度的关系(5)5.1.3火烧区分布与高程的关系(6)5.2火烧区分布与人类活动的关系(7)5.2.1火烧区分布与居民区之间的空间关系(7)5.2.2火烧区分布与道路之间的空间关系(8)5.3火烧区分布与土地覆盖类型的关系(8)5.4火烧区分布与地表温度、NDVI的关系(9)5.4.1火烧区分布与地表温度的关系(9)5.4.2火烧区分布与NDVI的关系(10)6讨论与结论(11)参考文献(12)Abstract(13)2012年河南省火灾风险评价研究 作 者：周 蕤 指导老师：张海军摘要：以2012年河南省18个市级行政区的火灾数据为研究对象，选取与火灾发生相关的火环境因子，如地形、位置可达性、温度、植被指数和土地覆盖类型共8个静态环境因子，采用频率比和空间分析方法对河南省2012年的火灾数据进行了分析。通过ArcGIS软件对各环境因子的火烧面积比与该类的像元比值的比率进行空间叠加。使用频率比对火险敏感度进行制图表达，绘成2012年河南省的火险指数图。 关键词：火险指数；环境因子；频率比；河南省1 引言火灾是危害人类的重大灾害之一，火灾对人们的生命和财产的伤害与损失是不能轻视的，要引起我们的高度重视。火灾具有自然和社会的双重属性，也具有随机性和确定性的双重特点，加强对以往火灾统计数据的分析和研究，分析火灾与各环境因子的空间关系，总结出各因子对火灾事件响应程度的情况，对于从宏观层面提高我省火灾防控水平，推进消防工作具有十分重要的现实意义。近年来，我省火灾事件发生频繁，火灾给我省生态环境建设和经济发展带来极大的损失。本文对2012年河南省火灾风险进行了研究，火灾事件的发生与多种因子有关，本研究选取了几个影响火灾发生的静态因子（如地形、可达性和土地覆盖等）进行分析，结果反映了各因子对火灾事件的敏感程度，为我省的消防工作和火灾防控提供依据。2 研究区概况河南省位于中国中东部、黄河中下游，地理位置界于北纬3123-3622，东经11021-11639之间。东接安徽、山东，北接河北、山西，西连陕西，南临湖北，呈望北向南、承东启西之势。河南是全国人口第一大省，2011年底总人口10489万人，全省总面积16.7万平方公里，居全国各省区市第17位，占全国总面积的1.73%。地势西高东低，北、西、南三面由太行山、伏牛山、桐柏山、大别山沿省界呈半环形分布；中、东部为黄淮海冲积平原；西南部为南阳盆地。平原和盆地、山地、丘陵分别占总面积的55.7%、26.6%、17.7%。灵宝市境内的老鸦岔为全省最高峰，海拔2413.8米；海拔最低处在固始县淮河出省处，仅23.2米。2007年，全省耕地面积11889万亩，人均耕地1.21亩。河南大部分地处暖温带，南部跨亚热带，属北亚热带向暖温带过渡的大陆性季风气候，同时还具有自东向西由平原向丘陵山地气候过渡的特征，具有四季分明、雨热同期、复杂多样和气象灾害频繁的特点。全省由南向北年平均气温为15.712.1，年均降水量1380.6532.5毫米，降雨以68月份最多，年均日照1848.02488.7小时，全年无霜期189240天，适宜多种农作物生长。河南地跨长江、淮河、黄河、海河四大流域。省内河流大多发源于西部、西北部和东南部山区，流域面积100平方公里以上的河流有493条。全省多年平均水资源总量405亿立方米、居全国第19位，人均水资源占有量不足420立方米，相当于全国平均水平的五分之一。全省现有林业用地7053.03万亩，森林覆盖率17.32%，林木覆盖率23.77%。植被覆盖类型多种，但全省绝大部分是谷类作物，主要分布在中东部地势平坦地区，在本省西部和南部丘陵地区有相当部分的落叶阔叶林。河南省政府办公厅印发了关于2012年全省消防工作情况的通报指出,2012年全省共发生火灾3638起，亡16人，伤14人，直接财产损失3792万元。2012年河南省的火烧区面积分布情况如下图1。 图 1 河南省2012年各市级行政区的火烧区面积分布图3 数据收集与研究方法收集河南省2012年火灾数据，包括该省各市级行政区的MODIS的火烧区面积分布，火烧区月份分布、土地覆盖类型、地表温度、地形因子（高程、坡度、坡向）、居民区和道路数据。运用统计分析方法和地理信息系统软件ArcGIS空间分析方法对研究区域内火灾发生的时空分布规律进行研究。研究各环境因子与火烧区分布的关系，采用分类分析方法对各因子进行分析，生成频率比图。频率比（Frequency Ratio,FR）属于一种单变量概率分析方法，基于对研究区中火点分布和每个环境因子类别之间的关系进行分析。计算每个环境因子类别的起火百分比和该环境因子类别的面积百分比之间的比率（即频率比Fri），然后把所有环境因子的频率比图按等权重空间叠加生成火险指数（FDI）图以揭示研究区火险敏感度，即：FDI=Fr1+Fr2+.+Frn。环境因子类别的频率比值表示该因子类别对起火的敏感程度。频率比值等于1表示平均值，大于1表明与起火相关性更高，小于1表明相关性更低。4 火烧区月份分布 从收集的数据（如下图2）中得知2012年河南省火灾主要发生在5月，6月，9月，10月和11月这5个月中，尤其是9月和10月最频繁，火烧范围最大。因此秋季是防火消防工作开展的重要时期。 图 2 2012年河南省火烧区月份分布图5 分析火灾与各环境因子的空间关系5.1 火烧区分布与地形因子的关系5.1.1 火烧区分布与坡向的关系 对研究区地形的坡向进行分类，分成了9类分别是平、北、东北、东、东南、南、西南、西和西北。分别计算了各类型的像元面积比和火烧面积比，最后计算出频率比制成下图图3，可以看出坡向为平的频率比最大是2.0288，其次是坡向为东的频率比为1.1629，有平、东、东北和南频率比是大于1的，说明这四类与起火相关性高，对起火比较敏感；而北、东南、西南、西和西北这五类的频率比都小于1，说明与起火相关性低，对起火敏感程度低。 图 3 坡向因子的火烧频率比图5.1.2 火烧区分布与坡度的关系 由该省的坡度数据知其坡度在0度至41.541度之间，绝大部分地区坡度都很小在2.5度之内，根据其地形坡度特征进行了重分类，分成了三类第一类0-2.5度，第二类2.5-8度，第三类8-41.541度。 对火烧区分布和坡度因子的空间关系进行分析，统计计算了坡度因子的三个类型的火烧面积比与该类像元比值的频率比，如下图图4。坡度因子的第一类的频率比是1.306706，说明坡度小于2.5度的地形起火敏感度高，有较高火险指数。 图 4 坡度因子的火烧频率比图 5.1.3 火烧区分布与高程的关系 由收集得到的高程数据知河南省2012年的全省地形高程值约在24米至2301米之间，该省的地形走势是西高东低，大部分地区的海拔都低于180米。用ArcGIS软件把连续的高程栅格数据进行重分类，在此根据该省高程数据的特点合理地分成了5类，第一类高程值为24米-176米，第二类高程值为176米-411米，第三类高程值为411米-730米，第四类高程值为730米-1118米，第五类高程值为1118米-2301米。对高程这个因子的五个类别分别统计落入这五类区域中的火烧像元数，再对各类的火烧面积比与该类的像元比值的比率进行计算绘成高程因子的频率比图如下图5，通过此图我们能清楚地看到高程因子的第一类型火烧频率比比较高为1.5353，火灾风险很高。 图 5 高程因子的火烧频率比图5.2 火烧区分布与人类活动的关系5.2.1 火烧区分布与居民区之间的空间关系由数据得知研究区的火烧区到居民区的距离是0至17642.4米，根据数据分布情况知其距离绝大部分都小于7500m，在此进行了分类，分成了五类，第一类02500m，第二类2500m5000m，第三类5000m7500m，第四类7500m10000m，第五类10000m17642.4m。 把到居民区距离因子的五个类型进行统计计算它们各自的火烧面积比和该类像元比值，最后算出各类的火烧频率比，制成了图6。前三类的频率比值都稍大些，尤其是第二类频率比值为1.1615大于1，说明对起火敏感度高。 图 6 到居民区距离因子的火烧频率比图 5.2.2 火烧区分布与道路之间的空间关系 由得到的数据显示火烧区与到道路的距离值是0至19102.8847米，大部分火烧地区都是到道路距离近的，把到道路距离进行重分类分成了下面的六类。同样的方法对这六类分别计算频率比，制成到道路距离的频率比图7，前四类的频率比都比较大，说明火烧区的分布都离道路比较近，离道路越近的地方起火敏感度越高。 图7 到道路距离因子的火烧频率比图 5.3 火烧区分布与土地覆盖类型的关系 根据得到的数据是把研究区的土地覆盖类型分成了12类，土地覆盖类型分布如下图8所示，对这12种类型进行了按带统计火烧像元数，同理根据上面的方法计算这12类的频率比，绘制成图如图9。可以看出谷类作物、阔叶作物和城市与建筑区的频率比比较大，说明这3类土地覆盖类型最易起火，火险敏感度高。图 8 2012年河南省土地覆盖类型图图 9 土地覆盖类型因子的火烧频率比图5.4 火烧区分布与地表温度、NDVI的关系5.4.1 火烧区分布与地表温度的关系 火烧区的温度绝大部分在300度左右，对研究区的火烧区的温度285.465308.58进行重分类，分成了4类，对温度因子的4个类型分别计算了频率比，绘制如下图10。可以看出地表温度在298-301和301-308.58这两类型的频率比较大，说明地表温度在298以上的地区易发生火灾，火险指数较高。 图 10 地表温度因子的火烧频率比图5.4.2 火烧区分布与NDVI的关系由数据知NDVI的值在0.0019至0.9945之间，把NDVI因子的值分成了五种类型分别进行按带统计计算落入每类的火烧像元数，然后再计算他们的频率比结果如下图11显示，说明NDVI值越大频率比就越大，对起火就越敏感，越易发生火灾。 图 11 NDVI因子的火烧频率比图 图 12 2012年河南省火险指数图6 讨论与结论 空间叠加高程、坡度、坡向、到居民区距离、到道路距离、地表温度、植被指数和土地覆盖类型这8个因子的频率比图，按等权重空间叠加生成火险指数图如图12，该图揭示了研究区的火险敏感度，火险指数值越大的越容易发生火灾，起火相关性高。本文研究结果表明，地形、可达性、植被覆盖这些静态因子对河南省地区火险空间格局起着结构化作用。2012年河南省地区高程为24m-176m，坡度小于等于2.5，坡向为平，距居民区距离小于7500m，距道路距离小于8000m，土地覆盖类型为谷类作物、阔叶作物和城市与建筑区的那些区域对火灾事件的响应更敏感。因此我们可以根据以上各因子的一些火险指数高的即对火灾敏感度高的类型进行注意，做好防火准备和提高消防效率，这些研究结果对河南省以后的消防工作很有用处，可以适量减少火灾事件的发生。本文在分析温度对火烧区的影响时，由于云层等气象原因造成获取的遥感影像有空缺数据不完备，结果也许未能全部精确，还有一些其他因子本文未分析的或许也对火烧事件有关联，这需要我们做进一步地深入研究。 参 考 文 献1 张海军，戚鹏程. 基于频率比和逻辑回归模型的东北地区火险制图研究J. 地理与地理信息科学，2012，28（5）：35-382 王丽涛，周艺，乔德军，等我国北方森林草原地区火险等级遥感评估及时空特征分析J遥感应用，2011,（3）:44-493 傅泽强，戴尔阜大兴安岭森林火险季节动态特征及其气候条件分析J自然灾害学报,2001,10（4）：113-1164 张冬有，邓欧，李亦秋黑龙江省19802005 年森林火灾时空特征J林业科学，2012，48（2）:175-179.5 徐波，何宁，宫鹏，等.中国火灾的时空演变特征基于GIS的统计分析J.自然灾害学报，2012，21（1）:198-203.6 ZHANG H J, HAN X Y, DAI S. Fire occurrence probability mapping of Northeast China with binary logistic regression modelJ. IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing, 2013, 6(1): 121-127.7 郭其乐，陈怀亮，邹春辉，等河南省近年来遥感监测的森林火灾时空分布规律分析J气象与环境科学，2009，32（4）：29-328 范维澄，孙金华，陆守香等.火灾风险评估方法学M.北京：科学出版社，2004.9牛凤瑞，潘家凤.中国城市发展报告NO.1M.中国社会文献出版社，2007,12.10陈家强.我国的火灾形势与发展趋势J.第九届国际消防设备技术交流展览会，2002,1-3.11郑红梅，陈国良，王玮等.火灾风险评估相关概念辨析J.中国安全科学学报，2008,18（6）:75-79.12Hall JR. Sekizawa A. Fire risk analysis:general conceptual framework for describring models J. Fire Technology,1991(27):33-53.13Sekizawa A.Fire risk analysis :its validity and potential for applieation in fire safety In:GottukD.Lattimerer B.editors C.Proceedings of the 8th International Symposium on Fire Safety Science ,2005:85-100.Fire Risk Assessment in 2012 in Henan Province Abstract: The fire data 18 municipal administrative areas of Henan Province in 2012 as the object of study, selecting fire environ