楊鑫?陳雅欣

[摘 要] 目前，3S技術(shù)在我國(guó)森林資源管理中取得了良好的應(yīng)用效果。尤其是隨著技術(shù)的不斷更新和成熟以及相關(guān)技術(shù)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的積累，3S技術(shù)的應(yīng)用范圍不斷拓展，如應(yīng)用在森林火災(zāi)防護(hù)中可形成有效的火災(zāi)防護(hù)監(jiān)測(cè)體系。基于此，本文在解析3S技術(shù)的基礎(chǔ)上，深入探討3S技術(shù)在森林火災(zāi)防護(hù)中的應(yīng)用及未來(lái)發(fā)展前景。

[關(guān)鍵詞] 3S技術(shù);森林火災(zāi);防護(hù)

[中圖分類號(hào)] S762.3 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1674-7909（2020）08-93-2

目前，3S技術(shù)在社會(huì)生產(chǎn)中應(yīng)用非常廣泛。3S技術(shù)在森林火災(zāi)防護(hù)中的應(yīng)用始于加拿大、美國(guó)等林業(yè)大國(guó)，并且取得了良好的應(yīng)用效果。后來(lái)，我國(guó)在森林管理中也引入了3S技術(shù)，并且取得了一定的應(yīng)用效果。

1 3S技術(shù)概述

3S技術(shù)是遙感技術(shù)（Remote Sensing，RS）、地理信息系統(tǒng)（Geography Information Systems，GIS）和全球定位系統(tǒng)（Global Positioning Systems，GPS）的統(tǒng)稱，是空間技術(shù)、傳感器技術(shù)、衛(wèi)星定位與導(dǎo)航技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)相結(jié)合，多學(xué)科高度集成的對(duì)空間信息進(jìn)行采集、處理、管理、分析、表達(dá)、傳播和應(yīng)用的現(xiàn)代信息技術(shù)[1]。其中，全球定位系統(tǒng)和衛(wèi)星遙感是地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)來(lái)源，如全球定位系統(tǒng)提供位置定位數(shù)據(jù)信息，而衛(wèi)星遙感則提供圖像等數(shù)據(jù)信息，地理信息系統(tǒng)負(fù)責(zé)將收集到的各類信息整合起來(lái)，通過(guò)系統(tǒng)內(nèi)部的加工處理，得到人們所需的有效信息。地理信息系統(tǒng)管理各種與空間位置和專題地圖有關(guān)的數(shù)據(jù)，并能對(duì)相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類綜合處理，是一個(gè)擁有地圖制作、查詢檢索、數(shù)據(jù)處理等功能的強(qiáng)大信息系統(tǒng)。地理信息系統(tǒng)將收集到的地圖、圖像、聲音文字等信息通過(guò)其內(nèi)在的系統(tǒng)進(jìn)行關(guān)聯(lián)和處理，從而為使用者提供其需要的綜合信息。在森林管理中，地理信息系統(tǒng)可應(yīng)用于森林資源普查、林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)、森林病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)和防護(hù)、森林火災(zāi)防護(hù)等多個(gè)領(lǐng)域。由于3S技術(shù)具有數(shù)據(jù)來(lái)源廣泛、數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)、加工處理迅速及精度較高等優(yōu)勢(shì)，因此在許多領(lǐng)域都體現(xiàn)出了其強(qiáng)大的應(yīng)用價(jià)值。

2 3S技術(shù)在森林火災(zāi)防護(hù)中的應(yīng)用

2.1 林火信息管理

森林火災(zāi)的發(fā)生涉及很多內(nèi)外部因素，其中既有自然因素，又有社會(huì)因素。在自然因素中，溫度、天氣、可燃物分布和地形地貌等因素對(duì)火災(zāi)的發(fā)生及蔓延有極大的影響。對(duì)于森林防護(hù)工作者而言，需要在掌握林火信息的基礎(chǔ)上開(kāi)展相關(guān)的火災(zāi)防護(hù)和撲救等工作，而且需要在極短的時(shí)間內(nèi)完成，工作難度幾乎超出了人們的想象。即使在火災(zāi)發(fā)生后，現(xiàn)場(chǎng)指揮者也需要及時(shí)掌握火災(zāi)發(fā)生的位置、原因、發(fā)展趨勢(shì)及林區(qū)狀況等，才能準(zhǔn)確有效地指揮火災(zāi)撲滅工作。這些都體現(xiàn)出在森林火災(zāi)防護(hù)中對(duì)于林火信息的實(shí)時(shí)掌握是非常重要的一項(xiàng)工作，而3S技術(shù)的應(yīng)用可有效解決這一難題。利用3S技術(shù)，將有關(guān)的信息高效整合起來(lái)，通過(guò)其處理系統(tǒng)對(duì)信息進(jìn)行處理且直觀地呈現(xiàn)在人們面前，使防護(hù)工作者全面掌握林火信息，提升防火決策的及時(shí)性和準(zhǔn)確性。

在具體的林火信息管理實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，主要是通過(guò)建立數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)處理和動(dòng)態(tài)管理、數(shù)據(jù)檢索和調(diào)出3個(gè)主要步驟實(shí)現(xiàn)的。數(shù)據(jù)庫(kù)包括地圖數(shù)據(jù)庫(kù)、屬性數(shù)據(jù)庫(kù)和方法數(shù)據(jù)庫(kù)，其中地圖數(shù)據(jù)庫(kù)包含林相圖、森林分布圖、地理地形圖、水系圖、道路圖、重要經(jīng)濟(jì)設(shè)施分布圖及相關(guān)的消防設(shè)施分布圖等，屬性數(shù)據(jù)庫(kù)則是記錄與上述地圖數(shù)據(jù)庫(kù)中相對(duì)應(yīng)的各類要素的屬性信息。通過(guò)將兩者的信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)，就可以將各類要素的位置信息和屬性信息統(tǒng)一在一張圖上。方法數(shù)據(jù)庫(kù)則是為上述兩個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)提供內(nèi)在關(guān)系的數(shù)學(xué)模型集合，通過(guò)方法數(shù)據(jù)庫(kù)更好地掌握各要素之間的內(nèi)在關(guān)系和客觀規(guī)律。數(shù)據(jù)處理和動(dòng)態(tài)管理則是通過(guò)GPS、RS、接入其他數(shù)據(jù)源及人工調(diào)查等方法，對(duì)地圖和屬性數(shù)據(jù)信息進(jìn)行及時(shí)更新，隨時(shí)保持信息的有效性。數(shù)據(jù)檢索和調(diào)出則是對(duì)上述處理結(jié)果的輸出，可以通過(guò)地圖、表格、文字及多媒體等形式將數(shù)據(jù)處理結(jié)果呈現(xiàn)出來(lái)[2]。通過(guò)3S技術(shù)的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)林火信息的及時(shí)更新和輸出，便于人員掌握林火情況，從而為提高森林火災(zāi)防護(hù)效果提供有效的信息數(shù)據(jù)支撐。

2.2 林火撲救指揮和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

通過(guò)3S技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)火災(zāi)的監(jiān)測(cè)、定位及撲救信息輔助決策。將衛(wèi)星遙感與地理信息系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)，能有效彌補(bǔ)衛(wèi)星遙感精度不足的缺陷，通過(guò)與地理系信息系統(tǒng)中其他信息的相互疊加比對(duì)，印證信息的準(zhǔn)確性。此外，全球定位系統(tǒng)的加入為各類信息的實(shí)時(shí)準(zhǔn)確定位提供了有效的技術(shù)支撐，從而為情況定位、位置指揮等提供便捷的條件。此外，將監(jiān)測(cè)站、人工報(bào)告等信息接入3S系統(tǒng)，能拓展信息的豐富性，提升信息的準(zhǔn)確性;將路徑優(yōu)化系統(tǒng)及通信系統(tǒng)接入3S系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)林火撲救的實(shí)施指揮，提高指揮決策的準(zhǔn)確性，從而提升撲救效率[3]。由此可以看出，通過(guò)數(shù)據(jù)來(lái)源的增加以及相應(yīng)數(shù)據(jù)處理模塊和功能模塊的接入，3S技術(shù)能根據(jù)人們的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)許多更加實(shí)用的功能，充分體現(xiàn)出其在應(yīng)用功能上的多樣性和拓展性。

2.3 林火預(yù)報(bào)告警

通過(guò)3S技術(shù)能將收集到的各類信息進(jìn)行處理和綜合分析，并將分析得到的結(jié)果直觀地展現(xiàn)給人們。將這個(gè)功能應(yīng)用于林火的預(yù)報(bào)告警中，能實(shí)現(xiàn)對(duì)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的提前預(yù)測(cè)和防范，從而提高森林火災(zāi)防護(hù)能力。在實(shí)際的信息處理過(guò)程中，系統(tǒng)將采集到的實(shí)時(shí)氣象數(shù)據(jù)與森林資源生長(zhǎng)情況、地理地形等數(shù)據(jù)信息綜合輸入合適的火災(zāi)等級(jí)分析模型中，通過(guò)數(shù)據(jù)處理得到火災(zāi)等級(jí)分布，并根據(jù)顯示方式通過(guò)等級(jí)預(yù)報(bào)圖或者告警閃示燈等向人們進(jìn)行林火的預(yù)報(bào)告警[4]。此外，通過(guò)綜合分析，不僅能得到某一片區(qū)域內(nèi)微觀層面的火災(zāi)預(yù)報(bào)情況，而且能得到宏觀區(qū)域的火災(zāi)發(fā)生率。在實(shí)現(xiàn)告警功能時(shí)，將火災(zāi)發(fā)生概率科學(xué)劃分為若干等級(jí)，設(shè)定一定的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，從而實(shí)現(xiàn)林火告警。

2.4 林區(qū)防火設(shè)施布置

通過(guò)3S技術(shù)，結(jié)合信息系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)和防火設(shè)施屬性，能科學(xué)布置防火設(shè)施。例如，根據(jù)監(jiān)測(cè)站的屬性和地理地形等信息，計(jì)算出監(jiān)測(cè)站的盲區(qū)，從而合理設(shè)置監(jiān)測(cè)站的位置;在進(jìn)行林區(qū)道路設(shè)置時(shí)，綜合分析道路分布狀況，及時(shí)查找當(dāng)前林區(qū)道路存在的問(wèn)題，能根據(jù)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)分布情況設(shè)計(jì)便捷快速的救火通道，提升森林救火能力;利用系統(tǒng)具備的綜合信息，根據(jù)地圖中顯示的地形信息、森林分布信息等，能直觀地進(jìn)行防火隔離帶、消防水源儲(chǔ)備點(diǎn)的設(shè)計(jì)，降低設(shè)計(jì)成本[5]?？傊ㄟ^(guò)系統(tǒng)的綜合信息處理，能科學(xué)合理地布置林區(qū)內(nèi)多種防火設(shè)施，從而提升林區(qū)應(yīng)對(duì)森林火災(zāi)的能力。

3 3S技術(shù)應(yīng)用于森林火災(zāi)防護(hù)的前景展望

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息通信技術(shù)的發(fā)展，3S技術(shù)將會(huì)在信息監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性等方面有很大的提升空間，其應(yīng)用領(lǐng)域也會(huì)不斷拓展。目前，3S技術(shù)應(yīng)用于森林火災(zāi)防護(hù)中雖然取得了很好的效果，但是還有許多功能有待于進(jìn)一步開(kāi)發(fā)，如火災(zāi)損失評(píng)估、災(zāi)后處理和恢復(fù)、計(jì)劃燒除以及與其他管理功能的融合等。隨著3S技術(shù)的不斷優(yōu)化完善，這些功能必然將會(huì)在未來(lái)的森林火災(zāi)防護(hù)管理中得到應(yīng)用，從而使3S技術(shù)發(fā)揮更大的作用。

4 結(jié)語(yǔ)

森林火災(zāi)防護(hù)是森林管護(hù)中的重要工作，對(duì)于維護(hù)森林面積、發(fā)揮森林資源價(jià)值具有重要作用。將3S技術(shù)應(yīng)用于森林火災(zāi)防護(hù)中，憑借地理信息系統(tǒng)高效的信息收集處理功能和強(qiáng)大的拓展功能，在火災(zāi)監(jiān)測(cè)預(yù)測(cè)、防火設(shè)施布置等方面取得了很好的應(yīng)用效果。未來(lái)隨著通信技術(shù)的不斷發(fā)展，3S技術(shù)將會(huì)在信息采集、傳輸和處理等方面進(jìn)一步提升效率和精度，從而實(shí)現(xiàn)功能的進(jìn)一步拓展，充分發(fā)揮3S技術(shù)的作用。

參考文獻(xiàn)

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