森林火灾灾后评估系统现状分析

森林火灾灾后评估系统现状分析 摘要 森林火灾对我国有限的森林资源来说是一个很大的威胁 我们在加强森 林防火工作的同时 还应该做好森林火灾发生后的损失评估工作 森林火灾损失 评估工作是森林防火工作的重要组成 近几年计算机技术的发展和应用己经深入 到各种领域 在森林防火辅助决策领域中的应用取得了一些重要的研究成果 随 着电子计算机技术 无线电通讯技术 空间技术及地球科学的迅猛发展 它们己 从各自独立发展进入相互融合 共同发展的阶段 是未来信息高速公路的重要组 成部分 关键字 森林火灾 评估 系统 现状 1 森林火灾灾后评估研究背景 环境与发展是当今社会的两大主题 森林是陆地生态系统的主体 具有经 济效益 生态效益和社会效益 影响着全球的生态环境 在广阔复杂的地貌条 件下和漫长的生产周期内 森林易遭受各种自然灾害的侵袭和人为灾害的破坏 在危害森林的诸多因子中又以火灾危害最为严重 星星之火 可以燎原 同 样可以烧毁百年树木 千年森林 火灾对森林的破坏性极大 破坏自然环境和 生态平衡 直接影响到工农业生产 严重威胁着人民生命财产的安全 森林火 灾是指林地上失控的火 它是自由蔓延 超出一定范围 造成一定程度损失的 林火 是一种失去人为控制的森林燃烧 它可以烧毁林内的幼苗 幼树 影响 森林更新 目前世界每年发生火灾约 22 万次以上 烧毁森林面积 640 多万 hm2 约占 世界覆盖率的 0 23 以上 特别是 80 年代以来 全球气候变暖 火灾有上升的 趋势 如 1987 年我国大兴安岭发生特大火灾 受害森林面积 87 104 hm2 该 地区的森林覆盖率由原来的 76 下降到 61 5 还造成 213 人死亡 226 人烧伤 仅灭火造成的直接经济达 5 亿多元 1988 年美国黄石公园的森林火灾面积达 50 万 hm2 几乎烧光了世界上这座最著名的公园 1994 年澳大利亚新威尔士州烧 毁 100 多万 hm2 珍贵的原始森林 1996 年蒙古国和我国内蒙古发生的森林火灾 在我国境内的过火面积达 30 万 hm2 1999 年全国发生的森林火灾起数和受灾面 积比 1998 年分别增加 53 7 59 3 1950 1997 年全国共发生森林火灾 67 6 万次 平均每年发生森林火灾 1 43 万次 平均受害森林面积 82 2 万 hm2 年 均森林受害率为 0 63 大约占世界每年森林火灾次数的 14 年均森林火灾受 害面积为世界的 20 森林火灾对我国有限的森林资源来说是一个很大的威胁 我们在加强森林 防火工作的同时 还应该做好森林火灾发生后的损失评估工作 森林火灾损失 评估工作是森林防火工作的重要组成 每次森林火灾之后 了解火灾损失的总 面积 总蓄积 了解不同过火程度的林地面积 蓄积 以及其它方面的损失 可以为清理火烧迹地 制定新的恢复更新措施提供依据 也可以为宏观决策部门 提供决策服务 森林火灾造成的经济损失往往会超过森林开发的价值 必须采 用科学的方法对待林火 正确评估森林火灾造成的损失以及对林业发展的危害 程度 才能提高人们的重视 有效地控制火灾 我国是一个少林而大面积森林火灾频率发生的国家 森林防火技术手段相 对落后且基础设施薄弱 严重制约了森林防火工作的进展 flll 森林防火技术 其实也是世界各国预防和控制火灾的一个重要基础和制约因素 近几年计算机 技术的发展和应用己经深入到各种领域 在森林防火辅助决策领域中的应用取 得了一些重要的研究成果 尤其当今世界 全球性的生态和环境 资源等问题 成为大家最关注的问题 持续发展的思想成为了二十一世纪议程的核心 并且 现今世界科学技术的发展也进入了一个崭新的阶段 空间及遥感技术 计算机 应用 通讯科学等高科技领域的迅速发展使我们的社会进入了信息时代 所有 这一切都为建立现代森林防火科技体系提出新的要求 随着现代计算机网络和 3S 等技术的不断发展及其应用的日趋广泛 森 林防火技术的研究手段和方法发生了深刻变化 10 多年来 在森林防火决策支 持系统领域开展了诸如大区域范围系统的建立 自适应显示分辨率的处理 图 形图像的有关处理技术 基于 Web 的信息发布 3S GIS RS GPS 与 DSS 技 术的应用等研究 其中 利用 GIS 技术进行林区信息管理 防火点建设规划 提供林火扑救辅助决策 较大程度提高了灭火效率 减少经济损失 同时比较 准确评估由火灾造成的经济损失 在国外己经推出了一些比较成熟的森林防火决策支持系统 现代森林防火 信息管理概念的提出和 3S 技术的成熟为建立森林防火信息系统提供了理论和实 践基础 本研究参与了导师主持研发的广州市重大科技项目 广州市森林防火 信息系统 该项目编号 20030197 项目资金 200 万元 现己开发成功并交付 使用 该系统根据广州市实际情况 结合广州市林业局森林防火信息系统项目 以 ArcGIS 为开发平台 应用 3S 技术开发了一套集林火实时监控 林火预测预 报 自动报警 指挥扑救辅助决策等于一体的应用系统 本文就是防火系统后 期开发的一部分 森林火灾灾后损失评估是在灾害发生之后作出的 其特征是 能正确反映灾情的严重程度 可作为救灾规划 执法量刑 合理布局生产要素 等的科学依据 本子系统是对防火系统的完善与扩展 使其成为了一套完整的 森林防火系统 2 森林火灾灾后评估信息化概述 近几年计算机技术的发展和应用己经深入到各种领域 在森林防火辅助决 策领域中的应用取得了一些重要的研究成果 随着电子计算机技术 无线电通 讯技术 空间技术及地球科学的迅猛发展 它们己从各自独立发展进入相互融 合 共同发展的阶段 是未来信息高速公路的重要组成部分 以计算机技术为 支撑 研究地理或地学数字的数字化或图形化采集 并进行专题规划 分析 地图制作 查询检索 数据采集 编辑处理等系统功能的信息系统 成为一个 跨空间科学 得到了广泛应用 加拿大利用 GIS 进行森林景观生态分析 开展 自然环境规划 土耳其在森林道路选择上首先利用 GIS 的网络分析 实现森林的 最短路径 浙江省利用 GIS 建立了土壤侵蚀模型 信息技术对森林起着重大的保 护作用 但在森林火灾领域里的应用才刚刚起步 且多为单项技术应用 用遥感方法研究森林火灾 始于 50 年代的航空红外探测 加拿大的 Emilio Chuvieco 1989 年运用卫星遥感数据对其西北部地区的全部森林火灾进 行了系统调查 并首次计算了火烧迹地的面积 Yue Hong Chou 1992 应用地理 信息技术 对美国南加州的林火进行了研究分析 中国在 1987 年大兴安岭 5 6 特大森林火灾曾成功进行了卫星监测 并对火烧迹地森林植被恢复进行 了动态监测近期黑龙江省利用 GIS 建立火灾评估系统 实现森林火灾损失的计 算 统计和分析工作 GPS 在林火扑救中的主要功能体现为定位和导航和测算 火场面积 也可以在计划烧除中作为辅助工具 及时定位报告 林业发达的国家对森林火灾损失评估的信息化研究工作做得比较全面 波 兰政府在进行损失评估和火后林地状况监测时 使用了来自地球资源卫星 EAS SAR 和人造卫星定位跟踪系统 SPOT 的多谱段全色光点图的雷达数据 根据龄级 物种组立地质量 林冠郁闭 林分密度等因子 利用 GIS 技术可以据卫星图片 森林地图和森林调查数据来确定毁坏林分的组成结构 从而进行林木和经济损 失评估 欧洲林火信息系统 EFFIS 中的森林火灾损失评估 EFFDAS 可以运用卫 星图片来识别火烧区域的边界并分类 在 GIS 环境下运用土地覆盖数据库对各 类别过火区域图叠加分析 1991 年 由寇文正等研制的林火管理信息系统完成 该系统可以完成防火 知识训练 火险预报 火行为预测 航空探险路线规划 调遣扑火队伍 确定 行径路线 计算扑火费用 林火损失面积计算 林火损失蓄积计算和损失金额 计算等 FFIREGIS 是由我国林业局调查规划设计院承担并联合国家卫星气象中 心共同研建的 卫星遥感森林火灾预警 火灾监测和灾情评估系统 的一个子 专题这个子专题是要以地理信息系统和遥感影像为主要技术支持 依据国家林 业局现行的森林火灾损失评估办法建立的森林火灾损失评估系统 对森林火灾 所在地的林相图和灾后的 TM 影像进行损失评估系统作业 方便了用户的使用和 决策 王霓虹等自行研制了面向林火管理问题的地理信息系统 FMGIS 除了具 有与商品化 GIS 软件相同的数据处理及空间分析功能 而且不存在不知道数据 结构的问题 因此所研制的 GIS 外壳 系统工具 林火管理数据库及辅助决策 模型实现了无 缝隙 连结 形成了一体化的林火管理系统 在所研制的 GIS 系统工具支持下 建立了大兴安岭林火管理空间数据库 2003 年由中南林学院 承建广州市覆盖全市的森林防火信息系统 在全面分析广州市森林防火应用需 求的基础上 以 ArcGIS 为开发平台 应用 3S 技术开发了一套集林火实时监控 林火预测预报 自动报警 指挥扑救辅助决策 林火蔓 数字图像通讯系统 灾后损失评估 防火相关信息管理等于一体的建立了森林防火图像及属性数据 库 模拟仿真系统应 2006 年吕瑞等进行了森林火灾损失与火场清理评估系统 的研建 建立了森林火灾直接损失和间接损失 森林火灾生态效益损失与火场 清理网络版的评估系统 3 国外研究现状 国外对森林灾害的研究 一是各种森林灾害的预测预报和防治技术 二是 应用生态学原理从事森林有害生物的控制与管理 从灾害经济学角度研究森林 灾害尚不多见 一些多林国家主要将森林火灾经济损失划分为直接经济损失和 间接经济损失两方面 计算的依据主要是以经济学和生态学为基础 凭借室内 模拟试验 野外小规模点燃以及火烧后标准样地的调查 树木更新情况等获得 一系从以下三方面进行研究 一是计算林木死亡率 二是研究林火对环境的影响 三是研究林火对社会的影响 林业发达属家如美国 澳大利亚等对森林火灾评 估工作做的比较全面 既对森林火灾直接损失评估又对森林火灾的间接损失评 估 重点是计算森林林木的死亡率 研究林火对环境的影响 研究林火对社会的 影响 包括火灾对社会造成的人员死亡 伤残的损失及其对附近地区和社会活 动造成的潜在影响 国外对林木因火烧死亡造成的经济损失的评估工作研究较多 其中以澳大 利亚的评估方法较具有代表性 L T Loane 和 J S Gould 在 灌木丛林的航空 抑制 维多利亚地区的成本效益研究 Aerial Suppression of Bushfire cost be merit Study for Vistoria 一书中 将这两部分的损失合称木材损 失 并提出了相应的计算公式 前苏联学者 N B 奥弗杨尼柯夫在其 森林防火设施 一书中称 现在计算 林火损失方法统计的森林火灾只占实际损失的 5 10 对于火灾的评估要从经 济损失和生态影响各方面考虑 客观评价森林火灾的后果 随着人们对环境的 日益重视 森林火灾对周围生态环境的污染和火灾后森林的恢复以及森林火灾 与生物多样性的关系等问题格外引人注目 在这些方面的研究投入也呈上升趋 势 4 国内研究现状 我国的森林防火工作比国外发达国家起步较晚 是从 50 年代才开始逐渐发 展起来的 森林火灾损失评估工作还没有得到足够的重视 还停留在过火面积 火灾次数的统计上 没有形成一套科学规范 合理简便的森林火灾损失评估方 法体系是造成这种局面的一个重要原因 目前国内对森林火灾造成的经济损失一般有三种划分方法 其一分为 1 森 林资源损失 2 直接经济损失 3 间接经济损失 4 森林环境资源损失 其二 分为 直接经济损失和间接经济损失两大类 其三分为 1 林木资源损失 2 扑 火消耗 资源 损失 3 森林生态环境资源损失 国内依据这三种划分 对森林 火灾损失的评估提出许多计算方法 但多为对过火面积 火灾次数及扑火费用 的简单统计 又因分类方法存在的差异 划分损失界线不清 不可能形成一套 统一的 合理的 简便适用的森林火灾损失评估方法 其中直接经济损失的含 义不同是造成计算出现偏差的最重要的原因 我国森林生态经济效益的评估方法目前主要应用国外的研究成果 目前森 林生态效益的经济计量均采用间接方法 对于森林生态效益如何评价 还没有 一个标准体系 森林生态系统是一个复杂的 动态的系统 而我们基本上是采 用对每一种森林生态功能价值独立评估 然后累加起来的评估方法 这忽略了 各种森林生态功能之间的复杂相关性 森林火灾所