第5期 闫平等:基于火险区划的大兴安岭地区林火监控效率与扑救可达性研究 受到国内外学者的广泛认可18-1。本文基于二项进行研究。利用研究区域DEM数据和150m等值 逻辑斯蒂回归方法建立大兴安岭地区林火发生的线,结合区域森林资源分布和火险区划情况,选择 概率模型,并以受试者特征曲线( receiver operatin 每个网格内的最高点作为观测点并生成观测点文 characteristic curve,ROC曲线)下的面积( the area件,进行视域分析 under the curve,AUC)作为判断模型预测准确度和 将传统方法和网格布设法的监控效率与大兴 拟合程度的标准。在ROC曲线的基础上,利用安岭地区现有瞭望塔的监控效率进行对比分析,选 约登指数( Youden index)获得最佳临界值(cut-of择最适合该区域的林火监控点布设方法。 point),以此判断林火是否发生21 2.4.2林火扑救可达性效率评价方法 2.3.2模型变量选择与运算 利用 ArcgIs10.2的空间分析功能,计算大兴 将全部数据分割为70%和30%两部分,分别用安岭区域内任意空间位置到达该区域高火险地区 于建模和模型检验。同时为了减少数据分割造成所需的时间及到达能力。本文主要研究公路交通 的误差全部数据进行5次随机分割获得5组样本对高火险区域可达性的影响。根据《中华人民共和 数据,并进行5次独立模型运算,选择在其中3次及国公路工程技术标准(JGB01-2003)》和《中华人 以上模型运算中的显著变量作为最终变量,对全样民共和国林区公路工程技术标准(LYJ5104 本进行运算分析。 1998)》,并参考前人研究成果3,设定大兴安岭地 2.4林火监控效果及扑救可达性评价方法 区:非林区内国道速度为100km/h,省道速度为80 2.4.1林火监控效果评价方法 km/h,县道速度为40km/h,乡道速度为20km/h 对于林火监控效果的评价,主要从目标区域内步行速度为5km/h;林区内国道速度为60km/h,省 监控站的监测范围(可视范围)和资源消耗情况(站道速度为40km/h,县道速度为30km/h,乡道速度 点数量)两个方面来综合考虑。利用ArGS1O.2软为20km/h,步行速度为3km/h。采用成本距离分 件,首先计算大兴安岭林区现有防火瞭望塔对区析法2,在确定上述6种方式的每公里所需的分钟 域内林区和高火险地区的可见范围,并对现有林火数(相对时间成本)(表2)后,使用AGS的空间分 监控效果进行评价;之后,基于森林火灾监控点选析模块对大兴安岭高火险区域进行可达性分析。 址原则和研究区域地形特性-2,应用传统方法和 网格布设法进行选址研究,并同大兴安岭现有瞭望 表2不同道路类型机动车步行速度及相对时间成本 塔的监测效果和资源消耗情况进行对比。两类瞭 Tab. 2 The speed of motor vehicles and walking on 望塔布设方法如下 different types of road and the relative time costs 1)传统方法{2。基于DEM数据在研究区域 道路类型 国道省道县道乡道步行 建立150m等值线,利用等值线、森林资源分布和需速度(非林区)(km/B) 要重点监测区域(林火高发区)选择观测点,生成观相对时间成本(mi/km)0.60.751.5312 测点文件,然后根据DEM数据进行视域分析。 速度(林区)(km/h) 2)网格布设法。基于林火监控点的监控半相对时间成本(mmkm) 径、间隔距离及监控可视效率,通过在研究区域内 布设一定面积的网格作为研究单元,并选择每个3结果与分析 单元内的最高点作为监控的布设点。由于林火监3.1林火预测模型建立与火险划分 控点的监控范围和距离间隔均有一定范围(一般3.1.1模型结果分析 认为林火监控最大距离20km,且监控点之间应间 利用SPSS19.0软件,对5个样本组进行拟合 隔10km左右)9。为保证监测效果最佳,本文选分析,从而得到5组显著因子;选择其中出现3次以 择20km×20km和10km×10km两种网格尺度上的变量作为最终的显著因子,进行全样本数据的第 4 期 闫平等!基于火险区划的大兴安岭地区林火监控效率与扑救可达性研究 受到国内外学者的广泛认可/+1 .+60 - 本文基于二项 逻辑斯蒂回归方法建立大兴安岭地区林火发生的 概率模型(并以受试者特征曲线'IHEHNWHIGXHITFNLQ E<TITEFHIN]FNEE[IWH(BA0曲线* 下的面积' F<HTIHT [L\HIF<HE[IWH(('0*作为判断模型预测准确度和 拟合程度的标准/-,0 - 在 BA0曲线的基础上(利用 约登指数'$G[\HL NL\He* 获得最佳临界值'E[FaG^^ XGNLF*(以此判断林火是否发生/-+0 - BDCDB 模型变量选择与运算 将全部数据分割为 8,b和 7,b两部分(分别用 于建模和模型检验- 同时为了减少数据分割造成 的误差(全部数据进行 4 次随机分割获得 4 组样本 数据(并进行 4 次独立模型运算(选择在其中 7 次及 以上模型运算中的显著变量作为最终变量(对全样 本进行运算分析/+10 - BDE 林火监控效果及扑救可达性评价方法 BDED@ 林火监控效果评价方法 对于林火监控效果的评价(主要从目标区域内 监控站的监测范围'可视范围*和资源消耗情况'站 点数量*两个方面来综合考虑- 利用 (IE)"*+,?- 软 件(首先(计算大兴安岭林区现有防火望塔对区 域内林区和高火险地区的可见范围(并对现有林火 监控效果进行评价)之后(基于森林火灾监控点选 址原则和研究区域地形特性/-+ .--0 (应用传统方法和 网格布设法进行选址研究(并同大兴安岭现有望 塔的监测效果和资源消耗情况进行对比- 两类 望塔布设方法如下! +* 传统方法/--0 - 基于 R%D数据在研究区域 建立 +4, S等值线(利用等值线"森林资源分布和需 要重点监测区域'林火高发区*选择观测点(生成观 测点文件(然后根据 R%D数据进行视域分析- -* 网格布设法- 基于林火监控点的监控半 径"间隔距离及监控可视效率(通过在研究区域内 布设一定面积的网格作为研究单元(并选择每个 单元内的最高点作为监控的布设点- 由于林火监 控点的监控范围和距离间隔均有一定范围' 一般 认为林火监控最大距离 -, MS(且监控点之间应间 隔 +, MS左右* /60 - 为保证监测效果最佳(本文选 择 -, MSm-, MS和 +,MSm+, MS两种网格尺度 进行研究- 利用研究区域 R%D数据和 +4,S等值 线(结合区域森林资源分布和火险区划情况(选择 每个网格内的最高点作为观测点并生成观测点文 件(进行视域分析- 将传统方法和网格布设法的监控效率与大兴 安岭地区现有望塔的监控效率进行对比分析(选 择最适合该区域的林火监控点布设方法- BDEDB 林火扑救可达性效率评价方法 利用 (IE)"* +,?- 的空间分析功能(计算大兴 安岭区域内任意空间位置到达该区域高火险地区 所需的时间及到达能力- 本文主要研究公路交通 对高火险区域可达性的影响- 根据#中华人民共和 国公路工程技术标准'cC)d,+ .-,,7*$和#中华人 民共 和 国 林 区 公 路 工 程 技 术 标 准 ' !$c4+,5 . +661*$(并参考前人研究成果/-70 (设定大兴安岭地 区!非林区内国道速度为 +,, MS2<(省道速度为 1, MS2<(县道速度为 5, MS2<(乡道速度为 -, MS2<( 步行速度为 4 MS2<)林区内国道速度为 /, MS2<(省 道速度为 5, MS2<(县道速度为 7, MS2<(乡道速度 为 -, MS2<(步行速度为 7 MS2<- 采用成本距离分 析法/-50 (在确定上述 / 种方式的每公里所需的分钟 数'相对时间成本*'表 -*后(使用 (IE)"* 的空间分 析模块对大兴安岭高火险区域进行可达性分析- 表 - 不同道路类型机动车 步行速度及相对时间成本 Q,.?- Q70+200')63)%)4107->/0+,*'<,/O-*5 )* '-66040*%%(20+)64),',*'%7040/,%-10%-30>)+%+ 道路类型 国道 省道 县道 乡道 步行 速度'非林区*'MS2<* +,, 1, 5, -, 4 相对时间成本'SNL2MS* ,`/ ,`84 +`4 7 +- 速度'林区*'MS2<* /, 5, 7, -, 7 相对时间成本'SNL2MS* + +`4 - 7 -, C 结果与分析 CD@ 林火预测模型建立与火险划分 CD@D@ 模型结果分析 利用 *=** +6?, 软件(对 4 个样本组进行拟合 分析(从而得到 4 组显著因子)选择其中出现 7 次以 上的变量作为最终的显著因子(进行全样本数据的 67