[發(fā)明專利]一種預(yù)測森林火災(zāi)日發(fā)生概率的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410057152.5
• 申請日: 2014-02-20
• 公開（公告）號: CN103886385A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王明玉;舒立福;田曉瑞;趙鳳君
• 申請（專利權(quán)）人: 中國林業(yè)科學(xué)研究院森林生態(tài)環(huán)境與保護研究所
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明專利涉及一種預(yù)測森林火災(zāi)的方法，尤其涉及一種預(yù)測森林火災(zāi)日發(fā)生概率的方法。

背景技術(shù)

森林火災(zāi)是當(dāng)今世界發(fā)生面廣，突發(fā)性強，破壞性大，處置撲救較為困難的自然災(zāi)害，隨著全球氣候變暖，火災(zāi)有上升的趨勢。近年來我國特大和重大森林火災(zāi)發(fā)生也呈上升趨勢，我國森林防火形勢一直處于嚴(yán)峻的狀態(tài)。森林火災(zāi)造成重大經(jīng)濟損失和環(huán)境破壞，嚴(yán)重威脅居民生命財產(chǎn)安全。

目前關(guān)于森林火災(zāi)發(fā)生危險性預(yù)報的手段主要采用火險預(yù)報，森林火險天氣預(yù)報和森林火險等級預(yù)報僅預(yù)測預(yù)報特定天氣條件引發(fā)森林火災(zāi)的危險性等級。火險預(yù)報主要是根據(jù)氣象要素和植被對環(huán)境條件的反應(yīng)來估計林火發(fā)生的可能性，也就是天氣條件是否有利于林火發(fā)生。因此，火險預(yù)報應(yīng)選擇能反映天氣干濕的氣象要素，絕大多數(shù)為變化因子，如空氣溫度、相對濕度、降水、風(fēng)、連旱天數(shù)等；植被條件擬選取可燃物含水率，特別是細(xì)小可燃物的含水率。根據(jù)這些火險因子，利用數(shù)學(xué)或統(tǒng)計學(xué)方法計算出火險指標(biāo)，劃分火險等級。

森林火災(zāi)發(fā)生預(yù)報是在火險預(yù)報的基礎(chǔ)上進行的，森林火災(zāi)發(fā)生預(yù)報要求預(yù)報出某一地區(qū)某一時間段內(nèi)林火出現(xiàn)的概率或次數(shù)。森林火災(zāi)發(fā)生預(yù)報則綜合考慮天氣變化、可燃物干濕程度變化和可燃物類型及火源出現(xiàn)的危險等來預(yù)測預(yù)報火災(zāi)發(fā)生的可能性。因此，森林火災(zāi)發(fā)生預(yù)報因子選取需要反映火險預(yù)報因子。

森林火災(zāi)發(fā)生概率模型是進行林火發(fā)生危險性預(yù)報的重要手段。這方面的研究主要是通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、泊松分布模型等方法對火災(zāi)發(fā)生概率或數(shù)量進行估測。目前國內(nèi)與之有關(guān)的專利技術(shù)有：森林火險等級快速查算尺(專利號：ZL200820108964.8)、草原火險等級快速查算尺(專利號：ZL200820108963.3)以及基于數(shù)據(jù)挖掘的森林火災(zāi)預(yù)測方法(申請?zhí)枺?01210097986.X)等。森林火險等級快速查算尺和草原火險等級僅考慮簡單的氣象因子，進行簡單的火險等級劃分，無法計算火災(zāi)發(fā)生概率，屬火險天氣等級估算。基于數(shù)據(jù)挖掘的森林火災(zāi)預(yù)測方法采用月值數(shù)據(jù)進行簡單預(yù)測，沒有很好的解決代表可燃物狀況和潛在火行為狀況的因子輸入，以及僅從不同因子之間的相關(guān)性判斷不同因子對森林火災(zāi)發(fā)生的影響，并且沒有關(guān)于模型預(yù)測結(jié)果的精度評價。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案。該方法包括如下步驟：

步驟一、將森林火災(zāi)歷史數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)、FWI各組分因子、Julian日期確定為影響森林火災(zāi)的影響因子并對數(shù)據(jù)進行處理。

森林火災(zāi)的發(fā)生受到多種因素的綜合影響。根據(jù)分類，可以將影響因素分成穩(wěn)定性影響因素和隨機性影響因素。穩(wěn)定性影響因素主要是指某一區(qū)域長期不變或變化很小的要素，如地形、海拔、坡度、坡向、氣候背景、公路、鐵路等。隨機性影響因素主要是指某一區(qū)域短時間內(nèi)變化較大的要素，如風(fēng)速、風(fēng)向、降水、氣溫等。這些要素在不同程度上影響了林火的發(fā)生。本方法將所有相關(guān)的要素綜合考慮，從中篩選出影響較大，易于解釋的因素。

對影響因子進行處理具體為：

(1)森林火災(zāi)歷史數(shù)據(jù)處理

特定研究區(qū)域內(nèi)森林火災(zāi)日發(fā)生次數(shù)和發(fā)生的日期，森林火災(zāi)數(shù)據(jù)需要與氣象數(shù)據(jù)相對應(yīng)，長時間的森林火災(zāi)歷史記錄有助于提高模型的預(yù)測精度。

(2)氣象數(shù)據(jù)處理

連續(xù)的氣象日值數(shù)據(jù)，某種氣象因子的缺失或異常將會對計算結(jié)果產(chǎn)生影響。因此需要在計算前或計算過程中對氣象因子的缺失值和異常值進行識別和處理。

(3)FWI各組分因子計算

模型中根據(jù)處理結(jié)果需要輸入林火天氣指數(shù)FWI系統(tǒng)中的輸出參數(shù)，分別為：細(xì)小可燃物濕度碼FFMC、半腐層濕度碼DMC、干旱碼DC、初始蔓延速度ISI、可燃物累積指數(shù)BUI、火天氣指數(shù)FWI。根據(jù)與相關(guān)因子進行共線性分析結(jié)果，對FWI各組分因子進行選擇。

FFMC、DMC和DC表示不同類別的森林可燃物濕度變化，ISI、BUI和FWI是火行為指標(biāo)。

(4)Julian日期

反映了季節(jié)性的變化對火發(fā)生概率的影響。

步驟二、通過數(shù)據(jù)進行多重共線性診斷，選擇膨脹因子小于10的影響因子；

步驟三、通過Logistic?Forward?Wald分析，選取對火發(fā)生有顯著影響的因子；