基于小班尺度的北京市密云区森林火灾危险性评价.pdf
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1、DOI:10.12171/j.10001522.20230227基于小班尺度的北京市密云区森林火灾危险性评价李维伟1,2杨雪清3张一鸣4冯昕5王博1,2,6杜建华7陈锋1,2刘晓东1,2(1.北京林业大学森林资源生态系统过程北京市重点实验室,北京100083;2.森林草原火灾风险防控应急管理部重点实验室,北京100083;3.国家林业和草原局林草调查规划院,北京100013;4.北京市园林绿化规划和资源监测中心(北京市林业碳汇与国际合作事务中心),北京100029;5.北京市永定河休闲森林公园管理处,北京100043;6.华北科技学院应急技术与管理学院,河北廊坊065201;7.应急管理部森林
2、防火预警监测信息中心,北京100714)摘要:【目的】森林火灾危险性评价是实现科学林火管理工作的重要前提和基础,基于小班尺度开展森林火灾危险性评价及其空间特征分析,可为林火精细化管理提供依据。【方法】以密云区为研究对象,基于 2019 年森林资源二类调查小班数据、森林可燃物数据、气象数据、重要火源点等数据,构建密云区森林火灾危险性评价体系,应用层次分析法和熵权法相结合的主客观赋权法确定评价体系中各指标权重,根据评价体系中最终权重采用加权综合评价法计算各小班的危险性指数,依据自然断点分级法划分为高、中高、中低、低 4 个等级;采用全域和局域莫兰指数判断各小班之间的空间自相关性和聚集分布特征。【结
3、果】(1)基于小班尺度综合 4 类因子构建体系,权重分布比例合理,可较好地开展火灾危险性评价;(2)研究区内高等级、中高等级、中低等级、低等级危险性的小班面积占比分别为 12.75%,19.01%,41.70%,26.54%。其中,高等级危险性小班以灌木林、侧柏林、油松林为主,小班面积占比分别为 38.40%、25.76%、24.13%;(3)高等级危险性小班分布在研究区范围的东部以及中南部区域,从乡镇尺度分析,呈片状分布于巨各庄镇、高岭镇和新城子镇;(4)小班危险性的全域莫兰指数为 0.2413(大于 0),说明密云区各小班存在一定的正相关性,即小班呈现出聚集分布的特征,采用局域莫兰指数分析
4、发现火灾危险性等级为高高聚集型小班的面积达 34637.77hm,占密云区面积的 15.56%。【结论】(1)构建的森林火灾危险性评价体系中,野外火源所占权重最大,是影响森林火灾危险性的主要因素;(2)高等级危险性小班区域灌木林占比较高,且聚集分布特征明显,根据权重结果,建议增强对野外火源和重点人群的监督和管理;另一方面,制定可燃物清理的标准和要求,定期在农林交错地区和火源点周围进行可燃物清理作业。关键词:密云区;森林火灾;小班尺度;危险性评价;空间分布;自相关分析中图分类号:S762文献标志码:A文章编号:10001522(2024)02007512引文格式:李维伟,杨雪清,张一鸣,等.基于
5、小班尺度的北京市密云区森林火灾危险性评价 J.北京林业大学学报,2024,46(2):7586.LiWeiwei,YangXueqing,ZhangYiming,etal.HazardassessmentofforestfireinMiyunDistrictofBeijingbasedonthesubcompartmentscaleJ.JournalofBeijingForestryUniversity,2024,46(2):7586.Hazard assessment of forest fire in Miyun District of Beijing based on thesubcom
6、partment scaleLiWeiwei1,2YangXueqing3ZhangYiming4FengXin5WangBo1,2,6DuJianhua7ChenFeng1,2LiuXiaodong1,2(1.KeyLaboratoryforForestResourcesEcosystemProcesses,BeijingForestryUniversity,Beijing100083,China;2.KeyLaboratoryofForestandGrasslandFireRiskPreventionMinistryofEmergencyManagement,Beijing100083,C
7、hina;3.AcademyofForestryandGrasslandInventoryandPlanning,NationalForestryandGrasslandAdministration,Beijing100013,China;4.BeijingMunicipalForestryandParksPlanningandResourceMonitoringCenter,BeijingMunicipalForestryCarbonSinksandInternationalCooperationAffairsCenter,Beijing100029,China;收稿日期:20230906修
8、回日期:20231017基金项目:国家重点研发计划(2020YFC1511605)。第一作者:李维伟。主要研究方向:森林防火。Email:地址:100083北京市海淀区清华东路35号。责任作者:刘晓东,博士,教授。主要研究方向:森林防火。Email:xd_地址:同上。本刊网址:http:/;http:/第46卷第2期北京林业大学学报Vol.46,No.22024年2月JOURNALOFBEIJINGFORESTRYUNIVERSITYFeb.,20245.BeijingYongdingRiverLeisureForestParkManagementOffice,Beijing100043,Ch
9、ina;6.SchoolofEmergencyTechnologyandManagement,NorthChinaInstituteofScienceandTechnology,Langfang065201,Hebei,China;7.ForestFirePreventionEarlyWarningandMonitorCenterofMinistryofEmergencyManagement,Beijing100714,China)Abstract:Objective Forest fire hazard assessment is an important prerequisite and
10、foundation forachievingscientificforestfiremanagement.Conductingforestfirehazardassessmentandspatialfeatureanalysisonsubcompartmentscalecanprovideabasisforrefinedforestfiremanagement.MethodTakingthesubcompartmentofMiyunDistrictastheresearchobject,basedonthedataofforestresourcesecondarysurveysubcompa
11、rtment,forestfueldata,meteorologicaldata,importantfiresourcepoints,etc.in2019,aforest fire hazard assessment system was constructed.We used the subjective and objective weightingmethodsofcombininganalytichierarchyprocessandentropyweightmethodtodeterminetheweightsofvariousindicatorsintheevaluationsys
12、tem.Basedonthenaturalbreakpointclassificationmethod,fourlevelsweredividedashigh,medium-high,medium-low,andlow.GlobalandlocalMoranindiceswereusedtodeterminethespatialautocorrelationandclusteringdistributioncharacteristicsbetweensubcompartments.Result(1)Researchwasbasedontheconstructionofacomprehensiv
13、esystemof4typesoffactorsatthesubcompartment,with reasonable weight distribution ratios,which can effectively carry out fire hazardassessment.(2)The proportions of hazard subcompartment areas with high level,medium-high level,medium-lowlevel,andlowlevelwere12.75%,19.01%,41.70%,and26.54%,respectively.
14、Amongthem,thehigh-levelhazardsubcompartmentwasmainlycomposedofshrubbery,Platycladus orientalisforest,andPinus tabuliformis forest,with subcompartment areas accounting for 38.40%,25.76%,and 24.13%,respectively.(3)Highlevelhazardoussmallclassesweredistributedintheeasternandcentralsouthernregionsofther
15、esearcharea.Fromatownshiplevelanalysis,theyweredistributedinapatchypatterninJugezhuangTown,GaolingTown,andXinchengziTown.(4)TheglobalMoranindexofthehazardofsubcompartments was 0.2413(0),indicating that there was a certain positive correlation among thesubcompartments in Miyun District and the subcom
16、partments exhibited clustering distributioncharacteristics.UsingthelocalMoranindexanalysis,itwasfoundthattheareaofthesubcompartmentswitha high to high clustering was 346 37.77 ha,accounting for 15.56%of the area of Miyun District.Conclusion(1)In the forest fire hazard assessment system constructed i
17、n this article,the weight ofoutdoor fire sources is the largest,which is the main factor affecting the forest fire hazard.(2)Theproportionofshrubforestsinhigh-risksmallclassareasisrelativelyhigh,andtheclusteringdistributioncharacteristicsareobvious.Basedontheweightresults,itisrecommendedtostrengthen
18、thesupervisionandmanagementofoutdoorfiresourcesandkeypopulations;ontheotherhand,establishingstandardsandrequirementsforcombustiblematerialcleaning,andcombustiblematerialcleaningoperationswereregularlycarriedoutinareaswhereagricultureandforestryintersectandaroundfiresources.Key words:Miyun District;f
19、orest fire;subcompartment scale;hazard assessment;spatial distribution;autocorrelationanalysis近些年来,由于极端气候事件频发,高温、干旱及大尺度气候波动不断出现,森林火灾发生的频率和强度一直在增加1,不仅对森林资源造成严重破坏,也威胁人民的生命安全和国土生态安全。森林火灾危险性是指林火致灾因子的强度和活动频次即森林火灾发生的可能性23,受植被、地形、气象、人类活动这 4 类大尺度因子的影响4。从定性角度进行分析可知,火灾危险性越大,所造成的损失越严重;而定量研究火灾危险性则需要具体的指标予以反映5。因
20、此,在森林火灾危险性不断增大的背景下,通过构建森林火灾危险性指标体系,对发生火灾前的危险性进行评价,具有更重要的现实意义,不仅能为森林火灾预报、监测及决策提供基础和依据,也对林火扑救力量和相关应急资源的合理布局有指导价值。森林火灾危险性评价是实现科学林火管理工作的重要前提和基础,评价结果是开展可燃物管理等活动的必要基础,是森林防火策略制定的主要依76北京林业大学学报第46卷据67。早期研究仅仅通过气象气候条件对森林火灾危险性进行评价89。之后随着预测的需要以及评价精度的提升,单一指标逐渐向多元化以及综合化的方向发展,相继有基于可燃物特性(如森林类型、燃烧性等)、基于地形因子(海拔、坡度等)、基
21、于人为因素(如人口密度、火源管理等)等进行危险性综合评价1012。根据危险性评价结果可进一步探讨火险区划,而火险区划的完整性和准确性依赖于火险等级系统和火险评价的结果13。国外具有代表性的火险系统有加拿大森林火险等级系统、澳大利亚草原/森林火险等级系统和前苏联的双要素火险气象指数和法国火险系统(土壤湿度法与干旱指数法)1416。我国对于火险区划的研究以美国、日本为基础继续发展,美国采用国家火险等级预报系统17,而日本较为著名的是实效湿度法18,多倾向于研究历史火灾数据和气象条件19,之后国家于 2008 年修订了全国森林火险区划等级(LY/T10632008)行业标准20。目前,森林火灾危险性
22、评价的研究尺度主要有景观尺度、林分尺度。在景观水平的森林规划中加入火灾危险性评价,可以从森林组成、景观结构等角度,将火灾的影响降到较低水平21;从林分尺度进行评价,有利于林场开展具有目的性的防火措施22。吴明山等23以思茅松(Pinus kesiyavar.langbianensis)林分为研究对象,评估其动态火险值,结果表明采脂条件下林分动态火险值显著高于未采脂条件下的火险值。罗丹等24以广州市主要林分类型为研究对象,选取 11 种因子综合评价不同林分的火灾危险性,结果表明米锥(Castanopsis chinensis)林和杉木(Cunninghamia lanceolata)纯林火灾危险
23、性较高。因此,现有研究主要针对大尺度,根据建议实施较为困难,而基于小班尺度进行评价能突出小区域上林火的变异性和自相关特征,有利于森林火灾预测及扑救的应用实践与及时反馈,但目前基于小班尺度对森林火灾危险性进行评价的研究还非常少。森林火灾危险性评价的研究方法主要是模型模拟和数理统计2526,国内外学者围绕森林火灾危险性评价开展了大量研究。Vil等27采用空间显式野火模拟模型基于火焰长度、蔓延速度、树冠火行为等研究了乔松(Pinus wallichiana)林的火灾危险性,发现廷布的火灾隐患比雅加达更大;宗学政等28基于森林燃烧概率、潜在火行为和暴露性综合定量评估某区域的森林火灾风险,发现城镇和水源
24、附近森林的火灾风险等级高,是林火管理的重点区域;张恒等29选取树种燃烧类型、防火期气象因子、人口密度等6 项指标,对赤峰市森林火灾危险性进行评估;陈羚30在景观尺度上构建以林分特征和地形因子为指标的火灾危险性评价体系,分别运用层次分析法和加权综合评价法计算指标权重和危险性指数,发现景观破碎度大,火灾危险性低;周长明等31基于云地闪监测数据和植被数据等,采用空间分析方法和层次分析法对大兴安岭雷击火危险性进行了划分,发现大兴安岭地区各区县火灾危险性有较大不同。密云区是首批全国生态文明建设试点地区、首都重要饮用水源基地和生态涵养区,森林面积15.60 万 hm2,森林覆盖率达到 70.13%,物种多
25、样性丰富,生态区位极其重要。本研究以密云区为研究对象,利用 2019 年森林资源二类调查小班数据、可燃物数据、人口数据和重要火源点数据等,结合密云区森林防火实际情况,构建密云区森林火灾危险性评价体系,开展小班尺度森林火灾危险性评价,以期为密云区林火精准化防控与管理提供参考。1研究区概况密云区(401307404757N,11639331173025E)位于北京市东北部,属燕山山地与华北平原交接处,西北到东南依次与怀柔、顺义、平谷接壤,东部和北部均与河北省相邻,是首都面积最大的区。密 云 区 面 积 达 22.29 万 hm2,自 然 地 貌 特征为“八山一水一分田”,其中山区、平原、水域面积分
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