[發(fā)明專利]一種森林火災(zāi)天氣指數(shù)預(yù)警系統(tǒng)及應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410086682.2
• 申請日: 2014-03-10
• 公開（公告）號: CN103854413A
• 公開（公告）日: 2014-06-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 林海峰
• 申請（專利權(quán)）人: 南京林業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G08B17/00
• 分類號: G08B17/00;G08B31/00;G01W1/06
• 代理公司: 北京市誠輝律師事務(wù)所 11430
• 代理人: 郎堅;唐寧

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種森林火災(zāi)天氣指數(shù)（FWI指數(shù)）預(yù)警系統(tǒng)及其具體應(yīng)用。?

背景技術(shù)

雖然在人類歷史棲息地遷移中一直伴隨著森林火災(zāi)，但是森林大火不是一般的自然災(zāi)害，而是嚴重破壞生態(tài)環(huán)境的自然災(zāi)害，威脅著人類生命財產(chǎn)安全。森林火災(zāi)不僅破壞森林資源，而且嚴重破壞生態(tài)環(huán)境。森林火災(zāi)突發(fā)性強、破壞力大，已成為21世紀全球生態(tài)安全最大威脅。目前全球年均發(fā)生森林火災(zāi)20多萬起，燒毀森林640萬公頃，占全球森林總面積的1.8‰。我國是森林火災(zāi)較為嚴重的國家之一，由于自然與歷史的原因，森林火災(zāi)頻頻發(fā)生，對我國森林資源和生態(tài)環(huán)境的破壞十分嚴重，不僅燒毀森林，降低林分密度，還破壞森林結(jié)構(gòu)、降低森林的利用價值。近年來，我國森林火災(zāi)愈加頻繁，1950年至2012年的63年間，累計發(fā)生森林火災(zāi)79.8萬起，受害森林面積3806萬公頃，相當(dāng)于目前年均造林面積的6倍多，因災(zāi)傷亡33551人。其中，1987年5月6日發(fā)生在大興安嶺林區(qū)的森林大火震驚中外，過火林地面積為114萬hm²，燒毀了二個林業(yè)局所在的城鎮(zhèn)，9個林場，211人喪生，5萬人無家可歸困。盡管2012年為火災(zāi)損失較少的年份，仍然發(fā)生森林火災(zāi)3966起，受害面積近1.4萬公頃，傷亡21人。?

林火的高發(fā)性和破壞性決定了林火防控的重要性。而隨著技術(shù)的進步，利用先進的技術(shù)手段和方法實現(xiàn)林火的高效防控和自動監(jiān)測已逐漸成為可能，國家林業(yè)局也明確提出了“加快林業(yè)信息化，帶動林業(yè)現(xiàn)代化”的奮斗目標。因此，研究高效的基于信息技術(shù)的林火防控系統(tǒng)和關(guān)鍵技術(shù)已迫在眉睫。因此如何科學(xué)有效的對林火進行預(yù)警預(yù)報，最大限度的減少林火發(fā)生以及由火災(zāi)帶來的損失一直是我國林業(yè)管理部門和科研部門十分關(guān)注的問題，多年來產(chǎn)生了很多的研究成果，但由于我國林火研究起步較晚，與發(fā)達國家相比還有較大的差距。?

在關(guān)于森林火災(zāi)預(yù)防預(yù)警方面的研究中，國外一直走在前列，其中最為著名的為加拿大森林火災(zāi)指標系統(tǒng)。該系統(tǒng)誕生于1972年。其科研人員參考了大量的加拿大國內(nèi)的火災(zāi)資料和天氣資料，利用水熱平衡原理，加拿大林務(wù)局于1968年提出以模型的形式研究國家級林火預(yù)報系統(tǒng)。加拿大森林火險系統(tǒng)(CFFDRS)由四個子系統(tǒng)構(gòu)成，火險天氣指標子系統(tǒng)(WI)，火災(zāi)行為子系統(tǒng)(FBP)，火災(zāi)發(fā)生子系統(tǒng)(FOP)和火災(zāi)負荷子系統(tǒng)。加拿大火險天氣指標系統(tǒng)是建立在三方面的基礎(chǔ)資料（氣象因子、可燃物含水率計算、小型野外點火試驗）?的基礎(chǔ)上，以數(shù)學(xué)分析同野外試驗相結(jié)合的方法研制出的經(jīng)驗火險預(yù)報系統(tǒng)。系統(tǒng)以中午降水量相對濕度、溫度、風(fēng)速和前24小時降雨量為4個基本輸入變量，以3個濕度碼來反映火災(zāi)難易程度、蔓延速度以及能量釋放速率。?

加拿大森林火險等級系統(tǒng)是當(dāng)前世界上發(fā)展最完善、應(yīng)用最廣泛的系統(tǒng)之一。森林火險氣候指數(shù)系統(tǒng)是其重要組成部分，該指標體系以時滯-平衡含水率理論為基礎(chǔ)，將氣象條件和可燃物含水率有機地聯(lián)系起來，通過天氣條件的變化計算可燃物含水率的變化。再根據(jù)不同大小或位置的可燃物含水率確定潛在火險等級。由于該系統(tǒng)將火險與可燃物含水率有機結(jié)合在一起，使得該系統(tǒng)得到了世界各國森林防火界的普遍認同。?

我國在1978年以后，林火預(yù)報研究由火險天氣預(yù)報向林火發(fā)生預(yù)報和林火行為發(fā)生預(yù)報發(fā)展，并開始研制全國性的林火預(yù)報系統(tǒng)。1987年黑龍江省森保所與黑龍江省科學(xué)院自動化所合作，研制出我國的“森防SF森林天氣自動遙測系統(tǒng)”。香港科技大學(xué)聯(lián)合清華大學(xué)等設(shè)計了“綠野千傳”無線傳感網(wǎng)系統(tǒng)。此外，北京林業(yè)大學(xué)、南京林業(yè)大學(xué)、東北林業(yè)大學(xué)、華中農(nóng)業(yè)大學(xué)、南京郵電大學(xué)以及西安電子科技大學(xué)等在積極努力研究基于無線傳感網(wǎng)的林火預(yù)測系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)，取得一定成果。但到目前為止，我國還沒有建立國家級林火預(yù)警預(yù)報系統(tǒng)。?

由于森林火災(zāi)發(fā)生影響因素眾多，并且原因復(fù)雜，很難從理論上進行準確量化，所以目前在森林火災(zāi)研究中，主要以火災(zāi)監(jiān)測為主，在火災(zāi)發(fā)生時第一時間掌握火災(zāi)情況。本發(fā)明首先分析了引起火險的潛在因素，對各種火險指標的量化數(shù)據(jù)運行和分析發(fā)展中國的森林火險等級系統(tǒng)。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明根據(jù)具體氣候條件，對加拿大森林火險指數(shù)系統(tǒng)進行改進，形成了更加通用的森林火險天氣指數(shù)預(yù)警系統(tǒng)FWI系統(tǒng)，加入了參數(shù)CBI（錢德勒燃燒指數(shù)），與原有的ISI（初始蔓延速率）和BUI（累積指數(shù)）一起，通過調(diào)整相關(guān)參數(shù)的權(quán)重，可以對全國大部分地區(qū)的森林火險情況進行預(yù)警。計算公式如公式（1），?

FWI＝α*CBI+β*ISI+γ*BUI??(1)?