李旭

摘 要：森林大火是一次對社會、環(huán)保和經濟發(fā)展負面影響極大的天災，但也是災難性的。借助并充分利用全球定向衛(wèi)星軌道控制系統(tǒng)（GPS）、遙感識別信息技術（RS）、地理學資訊系統(tǒng)（GIS）或者其他信息技術，關于大火背景條件的大量信息將能夠有助于有效防范森林大火。同時，我們也支持建立災后的應對措施，以減少災害造成的損失。本章主要闡述了采用3S技術的森林火災預防方法與應急管理措施，為防災減災工作提供了依據。

關鍵詞：3S;森林火警;預警系統(tǒng)

引言：森林大火，是危及森林資源的最主要自然災害。運用現(xiàn)代化的技術手段和設施，對高效的防治森林火災"預防為主"，建立行之有效的措施，并指導政府統(tǒng)一協(xié)調組織管理工作，是森林火災與森林管理工作的重要關鍵話題。伴隨現(xiàn)代社會的發(fā)展，遙感科技、地方信息體系、計算機技術、航空航天工程等新科技的進展，并結合了現(xiàn)代科學管理的應用，已作為防治森林火災的先進技術手段，奠定了科技前提。如，應用于森林火災監(jiān)控信息系統(tǒng)、紅外森林火災監(jiān)控、森林火災雷達監(jiān)控、遙感森林火災監(jiān)控、計算機化地理信息管理系統(tǒng)等最新信息技術，有效預防森林火災的爆發(fā)控制和減少森林火災最小化提供了保證。

一、我國森林火警預警現(xiàn)狀

防野火長期與民用消防聯(lián)系在一起，技術研究滯后，一些問題亟待解決。首先，我國大部分森林資源分布在山區(qū)。地形十分復雜，高山重障礙，峽谷險峻，地形崎嶇。僅靠工作監(jiān)測通常很難到達和覆蓋整個林區(qū)。煙霧和灰塵等現(xiàn)象決定了火災的中心位置。野火由于其速度快、范圍廣、蔓延迅速和難以管理等特點，可能是非常災難性的。因此，由于地形的原因，森林火災的檢測難度較大，是森林防火的重要限制因素。二是近年來，由于氣候變化和天氣異常等原因，森林火災頻發(fā)，火災風險高的氣象條件普遍存在。目前的森林防火信息明顯滯后，僅限于使用氣象局公布的數據，無法預測森林火災的風險。所以，國家森林消防監(jiān)督管理機關必須能夠提供實時氣象數據的系統(tǒng)，來預警可能的火災危險性。因為森林是地球上最主要的生態(tài)系統(tǒng)和人類資源，且自然資源極其豐富。如果出現(xiàn)大火，這些資產和資源將遭受嚴重破壞和損毀。中國的森林覆蓋率遠遠不及全球水準。因此，要更加重視森林防火，防患于未然。然而，我國的山火防治長期以來一直是一種以人工維護為主，依靠增加勞動力投入來提高森林防火水平的模式。由于森林面積大，人工維護基本上不可能完全覆蓋責任范圍內的森林，也很難在正確的時間發(fā)現(xiàn)火災。當發(fā)現(xiàn)火災時，往往依靠經驗加以控制，提前分析起火原因，從根本上了解森林火災的成因，防患于未然，不使用科學技術。隨著與全國定位信息（GP）、遙感識別信息（RS）、地方信息體系（lG）（以下簡稱3S信息技術）的融合，應用范圍不斷擴大。時間與空間上的考慮越來越被森林防火研究人員所評價，成為了現(xiàn)代森林防火的主要研究范疇。

二、現(xiàn)代森林防火新技術——3S

3S技術以遙感（RS）、全球定位系統(tǒng)（GPS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）為基礎，結合最新的通信技術等技術手段，形成一個全新的高科技綜合應用系統(tǒng)。

1.地理信息系統(tǒng)（GIS）

它是一種集合了電子計算機、信息技術、空氣科學研究、環(huán)境保護科學研究和信息管理科學技術為一體的一門新興科學技術。是中國未來環(huán)境信息高速公路的主要部分。英國使用GIS技術對森林環(huán)境景觀信息提供了生態(tài)數據分析和提出了自然環(huán)境計劃。泰國則將GIS技術作為了小型流域信息管理計劃和泰國的第一個環(huán)境保護行動計劃。中國森林火災預警GIS功能使用了龐大的GIS數據庫功能對相關環(huán)保信息數據庫實行了集中管理，有效檢索預警范圍的環(huán)境數據，并實現(xiàn)了檢索、更新和提供時限數據信息和空間數據信息，并使用了GIS強大的空氣數據分析功用。該功能科學合理地設計了森林火災警報網絡，有效表征了設計項目中現(xiàn)場環(huán)境信息的獲取、保存與展示。直觀的圖形用戶界面能夠按照使用者的需求得到各種數據分析和評價結果。

2.遙感（RS）

利用可見光、紅外線、微波等設備，從高空、遠距離、太空的多個平臺捕獲電磁波，進行攝影和數字化。指通過調查地面上物體的形狀和大小、信息、遙感、傳輸、處理位置和環(huán)境的相互關系以及不斷變化的技術。利用遙感技術調查森林火災始于1950年代的空中紅外探測，從80年代初開始，隨著地理信息系統(tǒng)的發(fā)展，美國、加拿大等國家逐漸使用衛(wèi)星檢查森林資源。在 1980 年代后期，森林工人使用 GPS 來實現(xiàn)準確的導航和定位功能。1987年，中國成功監(jiān)測到興安省一次大規(guī)模森林火災，對火災區(qū)森林植被恢復情況進行動態(tài)預測。

3.虛擬技術

近年來，在計算機技術、數據采集方法、三維數字技術及其應用植物形態(tài)結構研究的計算機硬件的蓬勃發(fā)展的帶動下，不但能夠滿足實際需要，而且還能夠實現(xiàn)植物可視化技術與對象。建立模式所需要的定向編程技術得以充分發(fā)展，為森林防火的虛擬仿真創(chuàng)造了必要條件。目前虛擬森林火災仿真的主要技術手段，主要是利用3D數字技術、可視化技術以及對森林火勢擴散的經驗模擬。

3S技術利用RS廣泛的資源信息、GPS快速查找和檢索準確數據的能力，以及GIS廣泛的空間查詢、分析和處理能力。三者有機結合，形成一個系統(tǒng)。RS、GPS 和 GIS 三種技術各有側重，相輔相成。RS是GIS的重要數據源和數據更新手段，而GIS是分析和評價RS數據的有力工具。GPS 提供 RS 的地面或空中控制，其結果可直接用作 GIS 數據源。在3S系統(tǒng)中，RS對應于接收信息的傳感器。GPS對應于用于確定位置和方向導航的定位設備。GIS支持中樞神經系統(tǒng)進行綜合分析和信息處理。

三、3S技術的優(yōu)勢與作用

1.3S技術的作用

（1） RS 在森林火災中的作用

RS 代表人眼，可用于快速檢索和更新有關大面積區(qū)域的信息。可以使用人造衛(wèi)星與遙感設備、道路、水源、環(huán)境和其他與森林防火有關的信息進行記錄。圖像面積大、圖像速度快、成本低，可以隨時監(jiān)測森林火災的爆發(fā)和森林火災的動態(tài)變化。

（2） GIS在森林火災中的作用

GIS 與人腦兼容，管理和分析獲取的信息，為決策者提供豐富而清晰的地圖。創(chuàng)建與地圖屬性相關的數據庫，例如天氣數據、火災日志數據、消防隊數據、林區(qū)數據、道路數據、住宅區(qū)數據、保護機構數據、火災、社會經濟數據。屬性數據可以與圖形數據庫、地圖（空間）、屬性信息有機結合，相互收集、綜合分析。

（3） GPS在森林火災中的作用

GPS 是一種 GPS 接收器，它使用 24 顆均勻分布的空間衛(wèi)星在一個方向上連續(xù)廣播用戶的家。它的重要功能是對某些數據源進行準確的放置和記錄。GPS可以將地理位置轉換為GIS數據格式，輸入GIS，通過GIS生成地圖。例如，可以使用 GPS 在 GIS 中記錄火災區(qū)域的邊緣、交通路線和防火墻。 GPS 可以將現(xiàn)場記錄的地理位置轉換為點、線或多邊形數據。

2.3S技術的優(yōu)勢

衛(wèi)星、通信技術和電子計算機的發(fā)展，促成了全球定位信息系統(tǒng)、遙感與地理信息系統(tǒng)科學技術的迅速發(fā)展，并推動著三者間更大程度的融合。定時測距與導航衛(wèi)星，全球定位信息系統(tǒng)能夠充分運用衛(wèi)星導航和監(jiān)測能力，實時、迅速地確定目標所在星球上的地理坐標，從而設計更為合理的路徑搜索目標。而遙感技術的應用，尤其是遙感氣象衛(wèi)星，能夠真實、迅速、動態(tài)地捕捉地表上各種環(huán)境因素的變化趨勢，從而有助于人類及時評價地表自然環(huán)境的變遷。而地理信息系統(tǒng)則是空氣數據分析綜合使用的重要平臺。通過使用計算機信息技術，對各類數據分析實現(xiàn)地理信息的疊加、運算與建模，提高了地理環(huán)境資源數據分析的附加值，為進行定位、規(guī)劃與決策支持提供了良好的技術手段。經過三者的融合，目前三s科技已形成了一個有機的整體。遙感主要用來即時捕捉有關地球地形與環(huán)境演變的大量動態(tài)、快節(jié)奏的數據。全球定位系統(tǒng)為所捕獲的數據迅速給出地理位置信號，為遙感數據分配到正確的空間位置，同時檢測并校正數據的正確性。

四、森林火災應急管理

森林火災的爆發(fā)和發(fā)展是一個不斷變化的過程。目前有復雜的屬性。這包括各個方面的因素，包括地形和起伏特征、氣象和氣候變化以及火災等自然環(huán)境因素。分配積分也有人為的原因。因此，僅憑個人的經驗是難以控制森林火災的。3s技術還可以為森林防火提供非常強大的技術支持。傳統(tǒng)上已經證明，火源無法提供準確的地理坐標，也無法在電子地圖上顯示火情位置，這也給應急小組帶來不便。地理信息系統(tǒng)與遙感技術相結合，可以精確定位火災位置并獲取其地理位置。消防員可以利用坐標快速找到起火原因。遙感圖像不準確的圖像可以分辨出火災的位置，瞬時捕捉的面積大，時間短，但不準確的圖像使到火災位置的具體路徑不能顯示。在這種情況下，地理信息系統(tǒng)中需要一個地理參考。使用后的記錄圖像可以準確反映火災現(xiàn)場的地理位置，以便快速響應。此時，借助全球定位系統(tǒng)，可以確定一條有意義的飛行路徑。氣象數據對于火災警報和火災趨勢分析非常重要。信息化管理需要集成3S技術，應用地理信息系統(tǒng)主要是為了預防森林火災。地理信息系統(tǒng)的主體是信息技術，這與信息管理的演進是一致的。

1.森林滅火救災應急響應分級與標準

我們可以按照自然災害分級的一般準則，即按照森林大火可能引起的破壞程度、緊急程度以及社會發(fā)展程度，把森林大火警報分成四種等級。最嚴重的是Ⅰ級，最重要的是Ⅱ級，最嚴重的是Ⅲ級。

2.森林火災救災應急響應階段劃分與決策

階段：森林大火的緊急響應，是地方各級人民政府和有關機構緊急管理工作的一部分，屬自然災害管理范圍。森林大火的緊急響應，通常包括在事前、事中、事后三個階段.

緊急決定：基礎決定是管理工作的核心內容，而緊急決定則是緊急反應和緊急指揮的核心內容。撲救森林大火和救災工作的緊急決定，可包括初始決定、過程決定和事后決定?？捎觅Y料的嚴重短缺，決定了環(huán)境高度不確定性和復雜化，決定目標與結果之間的動態(tài)偶然因素。而不可預見性則是決策單元的中心目標，并直接受到決策流程、決定對象發(fā)展的不確定性等環(huán)境特征的影響。這就要求了決策者采取果斷、科學和有意識的行動。應急決定流程包含決定、決定對象、決定工作目標、決定工作環(huán)境、決定流程，以及決定計劃。在撲救森林大火和賑災救援工作中，以及預防森林大火等自然災害中，都應當將尊重科學、守法、消防標準和民防人員安全放在首位。

五、結語

森林火災是森林的天敵?；馂目梢栽谝惶熘畠葘⒋笃艿纳肿兂苫覡a，對土地和人口造成嚴重破壞。同時，林區(qū)正在失去林區(qū)，很容易導致水土流失。洪水、干旱、風沙災害都會影響農業(yè)的穩(wěn)定和高產。伴隨現(xiàn)代社會的發(fā)展，遙感科技、地方信息體系、計算機技術、航空航天工程等新科技的進展，并結合了現(xiàn)代科學管理的應用，已作為防治森林火災的先進技術手段，奠定了科技前提。本文總結了火災等級分類標準，并介紹了警前方法和森林火災模型。經過廣泛的分析和研究，符合我國的國家要求。 它提出了如何及時應對嚴重森林火災的策略，適當的準備，強大的決策科學，以及最大限度地減少森林火災造成的損失的有效措施。

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