CN103823953A

CN103823953A - 一种森林火险气象预警方法与系统

Info

Publication number: CN103823953A
Application number: CN201210464339.8A
Authority: CN
Inventors: 郭志华; 郭彦如; 王凯松; 张艳; 郭菊兰
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-11-19
Filing date: 2012-11-19
Publication date: 2014-05-28

Abstract

本发明公开了一种森林火险气象预警方法与系统，他包括气象站、数据接收终端、森林火险天气指数计算模块、森林火险天气等级计算模块、森林火险预警信息计算编辑模块、预警信息发送模块。数据接收终端接收到气象站的信息，解析完成后，通过森林火险天气指数模块计算各预警子区的森林火险天气指数并保存，然后通过森林火险天气等级模块进一步计算森林火险天气等级，最后森林预警信息计算编辑模块计算预警级别，并编辑预警信息，预警信息发送模块将预警信息发送给终端用户。

Description

一种森林火险气象预警方法与系统

技术领域

本发明涉及一种森林火险气象预警方法与系统。

背景技术

森林火灾是一种突发性强、破坏性大、处置救助困难的自然灾害，位于破坏森林的三大自然灾害(病害、虫害、火灾)之首。它不仅烧死、烧伤林木，直接减少森林面积，而且严重破坏森林结构和森林环境、引起空气污染和水土流失、森林生物量下降、生产力减弱，益兽益鸟减少，甚至威胁人民生命财产安全、造成人畜伤亡。

因此，森林防火不仅是保护自然资源、保护生态环境、保护森林发展林业和维护林区社会安定的迫切需要，而且是我国防灾减灾工作的重要组成部分，是国家公共应急体系建设的重要内容，是社会稳定和人民安居乐业的重要保障，具有重要意义。

目前国内的森林火灾预测预报主要有以下五种：地面巡护，瞭望台监测，航空巡护，卫星遥感，国家气象局的火险预报。

地面巡护监测的面积小、视野狭窄，地势崎岖和茂密森林限制了地面巡护的监测范围，特别是在人迹罕至的偏远山区。瞭望台监测，也受地形影响，有死角和空白，监测面积不大，烟、雾常常限制了观测的范围，雷电天气无法上塔观察。航空巡护是大范围监测的一个有效办法，但是成本高、租用飞机费用昂贵，但在夜间、大风天气、阴天能见度较低时难以起飞，同时巡视受航线、时间的限制。卫星遥感监测，其空间分辨率和时间分辨率也难以满足林火实时监测预警的需要。国家气象局的林火火险预报，主要是根据各地气象站的气象监测数据进行，对全国尺度的火险预报仅具参考意义，对于一个县域境内的林火火险预报毫无指导意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种森林火险气象预警方法与系统，该系统能对森林火险气象站传来的气象数据进行处理、分析，对林区火灾进行实时预警，并将预警信息实时地发送给用户。

本发明内容的技术路线是：首先，将整个预警区域根据行政区或森林分布等划分为不同的预警子区(如乡镇)，然后根据全区的森林火险气象站监测数据计算各观测点的森林火险指数，之后再利用地理信息系统空间插值方法，以最大值法计算各预警子区的森林火险指数、火险等级和预警级别。对于一个县级预警区，上述预警子区可以是乡(镇)、林场等。

为了实现上述目的，本发明公开了一种森林火险气象预警方法与系统，其步骤如下：

首先进行森林火险气象站选址的优化设计，根据森林和重点预警区的分布以及地形因素，在系统二维地图分析、优化气象站的数量和位置。然后，按照优选方案安装气象站；气象站供电方式，可以为太阳能、风电或交流电等。

进一步，森林火险气象站安装成功后，通过气象站传感器获得森林火险气象参数(气温、相对湿地、降水量、风速和风向或森林火险天气指数)；气象参数通过在气象站上的数据处理模块完成数据的解析和打包；然后，气象参数通过GPRS方式传输给数据处理中心的服务器。

进一步，数据处理中心的服务器服务器的数据接收终端接收到气象数据包后按照数据协议解析成气象数据并分条显示在记录窗口。数据存储：将接收到的气象数据存储于数据库中，以便查询。

进一步，计算森林火险天气指数并存储：首先，判断接收到的数据是否为森林火险天气指数(点状数据)。若否，则计算森林火险天气指数，并将各气象站点的森林火险天气指数存储于数据库中，以便查询。其次，根据各气象站的森林火险天气指数，对整个预警区的火险天气指数进行插值运算，生成整个预警区域的的森林火险天气指数(面状数据)。然后，叠加行政区划数据，以最大值法，计算预警区内各级行政区的森林火险天气指数，并存储，以便查询。

进一步，计算森林火险天气等级并存储：根据中华人民共和国林业行业标准《全国森林火险天气等级LY/T 1172-95》和各行政区的森林火险天气指数，计算森林火险等级。

进一步，计算预警级别并存储：若森林火险天气等级为三级(中度危险)，则预警级别为黄色；若森林火险天气等级为四级(高度危险)，则预警级别为橙色；若森林火险天气指数为五级(极度危险)，则预警级别为红色。

进一步，预警信息发送：对信息进行编辑处理后，向用户发定期、自动发送预警信息。预警信息发送方式：短信、邮件、网站、广播电视等。

上述步骤中的森林火险天气指数计算模块部分，首先判断森林火险气象站传送来的气象数是3参数(气温、相对湿度、降水量)，还是5参数(气温、相对湿度、降水量、风速、风向)数据，再判断气象数据是否为森林火险天气指数，如果不是森林火险天气指数，则首先要计算各气象站点的森林火险天气指数。如果是3参数气象数据，则计算简化的森林火险天气指数，计算方法参照《全国森林火险天气等级LY/T 1172-95》；若为5参数气象数据，则按上述标准计算森林火险天气指数。这样的设计是为了适应不同类型的森林火险气象站。

为实现上述方法，本发明包括气象站、数据接收终端、森林火险天气指数计算模块、森林火险天气等级计算模块、森林火险预警信息计算编辑模块、预警信息发送模块、用户。数据接收终端接收到气象站的信息，解析完成后，通过森林火险天气指数模块计算各预警子区的森林火险天气指数并保存，然后通过森林火险天气等级模块进一步计算森林火险天气等级，最后森林预警信息计算编辑模块计算预警级别，并编辑预警信息，预警信息发送模块将预警信息发送给终端用户。

进一步，数据接收终端包括数据接收端、数据解析模块、数据记录窗口。数据接收端将接收到的气象数据包传送给数据解析模块，数据解析模块根据数据协议解析数据包，解析完成后发送至数据记录窗口。

进一步，森林火险天气指数计算模块一方面将数据记录窗口的数据按照一定的格式保存到数据库中；另一方面对气象数据进行分析，首先判断气象数据时3参数，或5参数的气象数据，再判断气象数据是否为森林火险天气指数。如果是，则发送到森林火险天气等级模块；如果不是，则计算各气象参数的森林火险天气指数，此时计算的火险指数为点状数据，将点状数据进行空间插值计算生成面状森林火险指数图，继而叠加预警子区图(如行政区划图)，以各个预警子区内的最大火险指数作为该区的森林火险指数。各预警子区的森林火险天气指数发送到森林火险天气等级模块计算森林火险天气等级。

进一步，森林火险天气等级计算模块根据上一步获得的森林火险指数值和《全国森林火险天气等级LY/T 1172-95》，计算各预警子区的火险等级。

进一步，森林火险预警信息计算编辑模块，接收到森林火险天气的等级后对火险等级进行预警分析，三级(中度危险)为黄色预警，四级(高度危险)为橙色预警，五级(极度危险)为红色预警。预警信息编辑完成后发送给预警信息发送模块。

进一步，预警信息发送模块接收到预警信息，并将它编辑成为用户接受的信息方式，通过短信，网络，广播等形式传播给用户。

本发明每个模块都是基于上一个模块的基础之上，逐步完成森林预警信息实时、准确、直观地传输给用户。通过获取气象站的实时气象信息，系统各模块自动计算火险等级，并在二、三维地图上显示实时、历史数据，且真正做到了三维动态直观显示。

本发明取得的技术成果有如下几点：

一、各监测点森林火险气象因子、火险指数的实时、无线远程观测，森林火险等级的实时监测、预警；预警时间间隔可手动设置，间隔为数秒至数小时甚至天。

二、数据接收终端能通过无线方式接收气象站的数据，气象站通过无线方式与服务器连接。气象站的数据可以分条在数据显示窗口，这样可以同时实时监测气象站是否正常工作。

三、森林火险天气指数模块使系统能适应不同类型的森林火险气象站，同时还可接收不同地点、多台气象站同时发送数据。

四、在森林火险天气指数模块和森林火险天气等级模块能提供了多种监测模式二、三维地图显示，表格，折线图形式，令观测者能更加直观、快速的掌握到各地森林火险情况及其动态变化趋势。观测者还可以查询历史记录，对森林火险的发展变化可做到有据可依。

五、预警信息编辑、发送模块能实现预警信息的快速传播。

六、气象站优化配置模块，能在地图上快速的分配气象站在行政区内的分布位置和数量，更加客观，准确。另外，若消防队员使用移动气象站，利用本发明可以更加准确的判断寻消防员位置和行进轨迹，可全天候实时的监测森林火险情况，更准确、及时的预报森林火险等级，使森林火险预警更加智能化、科学化。

附图说明

图1是本发明的系统实施流程图；

图2是本发明的气象优化分布配置图；

图3是本发明的气象站工作原理图；

图4是本发明的数据接收终端软件功能模块流程图；

图5是本发明的数据分析软件功能模块流程图；

图6是本发明的数据显示结构示意图；

图7是本发明的森林火险气象等级预测信息发送软件功能模块流程图；

图8是本发明的数据显示的数据类型示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

如图1所示：本发明的系统包括：气象站1-1、数据接收终端1-2、数据分析模块1-3、数据发送模块1-4、用户1-5五个部分。其中：

气象站1-1，用于观测气象数据。如图2所示：本发明根据地形2-1、森林分布2-1、气象站作用距离2-3、重点保护区2-4，四个主要因素，通过软件分析优化计算2-5，得到气象站放置的最佳位置2-6。

如图3所示：定位好的气象站1-1在监测点通过安装好的传感器3-1，传感器测得气象参数3-2，包括：气温、相对湿度、风速、风向、降水量；经过打包整理按照传输协议形成气象参数数据流3-3无限传输给服务器。

如图4所示：数据接收终端接收到的气象参数数据流4-1，按照传输协议对信息进行数据解析4-2，数据解析完成后就得到数据接收记录4-3，数据接收终端将数据接收记录4-3分条显示在记录窗口，服务器人员可以清楚的看到气象数据接收情况。

如图5所示：数据分析软件功能模块，用于对接收到的数据进行分析、显示。气象数据接收记录5-1，通过本系统进行数据分析5-2，得到的数据一方面数据显示5-3，即二维关系表和折线图形式显示，二维表显示气象站编号、数据接收的日期、时间及各参数；另一方面将数据存入数据库5-4，进行下一步的验证。首先验证是否为五参数气象数据5-13，再验证是否为森林火险天气指数5-5，检验气象站传入的参数是否为森林火险天气指数，如果不是森林火险天气指数则计算森林火险天气指数5-6；如果是则进行下一步，计算森林火险天气等级5-10。森林火险天气指数通过插值计算由点状数据变为面状数据，在面状数据上叠加行政区划图，取每个区域内最大值作为本区域的森林火险天气等级，再对森林火险天气等级进行色彩赋值，根据国家森林火险天气等级标准中级危险地区为黄色，高度危险地区为橙色，极度危险地区为红色，这样形成了森林火险天气等级分布彩图。森林火险天气指数5-7在显示之前要进行验证，通过验证是否有多个气象站5-8，来判断是否进行数据显示。如果有多个气象站向服务器发送森林火险天气指数，则进行数据显示5-9(数据显示内容将在图6和图8中详细说明)，如果只有一个气象站向服务器发送数据则不在地图上显示该内容。同理森林火险天气等级5-10要经过验证，通过验证是否有多个气象站5-11，如果有多个气象站则可以数据显示5-12森林火险天气等级行政区域彩色分布图。如果则不在地图显示该内容。

如图6所示：数据显示结构示意图，为了说明数据显示的内容。数据显示6-1的内容包括地图显示62、二维表6-3、折线图6-4。地图显示6-2分为二维地图6-5和三维地图6-6显示数据。

如图7所示：数据发送模块，用于将计算好的森林火险天气等级发送给各区域的主管人员及其它用户。以短信、邮件、广播、电视和网络方式对特定人群进行林火预警信息的发布；对所有进入火险预警区的游客以短信方式发布预警信息。

森林火险天气等级7-1，通过数据发送模块的预警信息编辑7-2，将用户所在区域内的森林火险天气等级和该等级的危险程度以短信或电子邮件方式发送给用户7-3。

如图8所示：数据显示功能示意图，用于详细介绍数据显示功能可以显示的数据类别。数据显示分为历史显示和实时显示两个方面。历史显示即历史查询功能，可查询的数据包括森林火险(气象)指数、森林火险等级、气温(其中有包括：气温(日、月、季、年的平均、最低、最高)，相对湿度(日、月、年平均相对湿度)，降水量则包含日、月、年降水量。

实时显示即显示当前的森林火灾参数，包括森林火险等级，气温，相对湿度，风速、风向，降水量，森林火险(气象)指数。

最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解，其依然可以对前述各实施例记载的技术方案进行修改，或对其部分技术特征进行等同替换，而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种森林火险气象预警方法与系统，其特征在于，它包括气象站、数据接收终端、森林火险天气指数计算模块、森林火险天气等级计算模块、森林火险预警信息计算编辑模块、预警信息发送模块、用户；数据接收终端接收到气象站的信息，解析完成后，通过森林火险天气指数模块计算各预警子区的森林火险天气指数并保存，然后通过森林火险天气等级模块进一步计算森林火险天气等级，最后森林预警信息计算编辑模块计算预警级别，并编辑预警信息，预警信息发送模块将预警信息发送给终端用户。

2.如权利要求1所述的一种森林火险气象预警方法与系统，其特征在于，所述数据接收终端包括数据接收端、数据解析模块、数据记录窗口，数据接收端将接收到的气象数据包传送给数据解析模块，数据解析模块根据数据协议解析数据包，解析完成后发送至数据记录窗口。

3.如权利要求1所述的一种森林火险气象预警方法与系统，其特征在于，所述森林火险天气指数计算模块一方面将数据记录窗口的数据按照一定的格式保存到数据库中；另一方面对气象数据进行分析。

4.如权利要求1所述的一种森林火险气象预警方法与系统，其特征在于，所述森林火险天气等级计算模块根据上一步获得的森林火险指数值和《全国森林火险天气等级LY/T 1172-95》，计算各预警子区的火险等级。

5.如权利要求1所述的一种森林火险气象预警方法与系统，其特征在于，所述预警信息发送模块接收到预警信息，并将它编辑成为用户接受的信息方式，通过短信，网络，广播等形式传播给用户。

6.一种森林火险气象预警方法与系统，其特征在于，技术路线是：首先，将整个预警区域根据行政区或森林分布等划分为不同的预警子区(如乡镇)，然后根据全区的森林火险气象站监测数据计算各观测点的森林火险指数，之后再利用地理信息系统空间插值方法，以最大值法计算各预警子区的森林火险指数、火险等级和预警级别；对于一个县级预警区，上述预警子区可以是乡(镇)、林场。