CN104699982A - 森林火灾可燃物载重量估算方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供森林火灾可燃物载重量估算方法，包括对可燃物类型进行划分；选取林区内具有森林类型及立地条件代表性的样地，在样地内按照对角线方向选取不同区域分别测量不同可燃物类型的载重量；以测量的所述不同类型可燃物载重量与区域内森林类型及森林立地条件通过聚类分析确定森林地表可燃物载重量的计算模型确定待测林区内的地表可燃物载重量。本发明还公开森林火灾可燃物载重量估算装置，包括划分模块、测量模块及计算模块。本发明能够全面估测各种类型地表可燃物载重量，避免预测负值的出现。

Description

森林火灾可燃物载重量估算方法及其装置

技术领域

本发明涉及森林防灾技术领域，特别涉及森林火灾可燃物载重量估算方法及其装置。

背景技术

在森林火灾中，森林可燃物载重量是估计林火行为指标的重要参数，获取森林可燃物载重量对于森林火险预报、林火发生预报、林火行为预报有着重要的意义。

预估森林可燃物载重量非常困难，快速获取森林地表可燃物载重量的研究是森林防灾技术领域急需解决的问题。目前，测量可燃物载重量的方法包括了直接估测法、标准地机械布点法、线截面法、照片推测法、遥感图像法等。然而因为森林的多样性和复杂性，加上地域性差异性结果导致可燃物载重量随着各种相关因素的变化而变化。因此按照现有的可燃物载重量测量方法难以量测我国林区地表可燃物载重量，很难对森林林火行为的计算提供有力的支撑。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够全面估测各种类型地表可燃物载重量的森林火灾可燃物载重量估算方法及其装置。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种森林火灾可燃物载重量估算方法，其包括：

对可燃物类型进行划分；

选取林区内具有森林类型及立地条件代表性的样地，在样地内按照对角线方向选取不同区域分别测量不同可燃物类型的载重量；

以测量的所述不同类型可燃物载重量与区域内森林类型及森林立地条件通过聚类分析确定森林地表可燃物载重量的计算模型确定待测林区内的地表可燃物载重量。

本发明提供了一种森林火灾可燃物载重量估算装置，其包括：

划分模块，对可燃物类型进行划分；

测量模块，选取林区内具有森林类型及立地条件代表性的样地，在样地内按照对角线方向选取不同区域分别测量不同可燃物类型的载重量；

计算模块，以测量的所述不同类型可燃物载重量与区域内森林类型及森林立地条件通过聚类分析确定森林地表可燃物载重量的计算模型确定待测林区内的可燃物载重量。

本发明提供的森林火灾可燃物载重量估算方法及其装置，通过树龄、郁闭度、胸径、树高及森林立地因子等建立的不同类型地表可燃物载重量模型能够反应地表可燃物载重量空间分布的不均匀性，能够全面估测各种类型地表可燃物载重量，避免预测负值的出现，而且模型的平均绝对误差、标准误差、模型预测稳定性指标均体现较好。

附图说明

图1为本发明实施例提供的森林火灾可燃物载重量估算方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的森林火灾可燃物载重量估算装置的结构框图。

具体实施方式

参见图1，本发明实施例提供的一种森林火灾可燃物载重量估算方法包括以下步骤：

步骤10、对可燃物类型进行划分。其中，不同可燃物类型可分为危险可燃物、缓慢燃烧可燃物、难燃可燃物三类。危险可燃物为直径<0.64cm的小枝、树叶以及杂草，缓慢燃烧可燃物为直径在0.64～2.54cm之间的细小枝条，难燃可燃物直径在2.54～7.62cm之间的枯枝。

在对可燃物类型进行划分时，还可以结合森林类型及森林立地条件对待测林区进行样地区划。具体可以按照森林类型中的树龄、郁闭度、胸径、树高及森林立地因子中的海拔、坡度、坡向数据条件对待测林区进行划分。

步骤20、选取林区内具有森林类型及立地条件代表性的样地，在样地内按照对角线方向选取不同区域分别测量不同可燃物类型的载重量。

步骤30、以测量的所述不同类型可燃物载重量与区域内森林类型及森林立地条件通过聚类分析确定森林地表可燃物载重量的计算模型确定待测林区内的地表可燃物载重量。该步骤具体可如下：

首先，对原始数据进行标准化处理；即：假设变量取值为x，变量取值范围为[a,b],标准化后变量取值x’＝(x-a)/(b-a)。

其次，通过多因子的聚类过程，根据伪随机统计量确定样本数据的最佳聚类数，以最佳聚类数得到聚类结果。

若聚类分析得到n个类，将每类中心表示为

S_ci＝{A_ci,C_ci,H_ci,D_ci}(i＝1,2,......n)，每类包含的成员数量记为mi。

对于聚类得到的类中心，它对应的可燃物载重量根据类成员的平均值来确定。例如，对于第i类的1-h的时滞可燃物载重量L1Ci可由下式计算，其余分类可燃物载量计算方法类似。第i类类中心的可燃物载量可记为

L_ci＝{L_1ci,L_10ci,L_100ci,L_sci|L_Tci}

$L_{1\mathrm{Ci}}={\mathrm{\&Sigma;}}_{j=1}^{\mathrm{mi}}L1j/\mathrm{mi}$

当根据不同林分因子S_k＝{A_k，C_k，H_k，D_k}对地表可燃物载量进行估算时，首先计算Sk到各类中心SCi的距离dki(i＝1,2,……n)，然后找出其中最短距离min(dki)所对应的类1，则该林分可以归为类1，其可燃物载量L_k＝L_ci。

步骤40、根据确定的森林地表可燃物载重量计算模型获取林区其余地块的不同类型可燃物载重量。

参见图2，本发明实施例还提供一种森林火灾可燃物载重量估算装置，包括划分模块，对可燃物类型进行划分；

测量模块，选取林区内具有森林类型及立地条件代表性的样地，在样地内按照对角线方向选取不同区域分别测量不同可燃物类型的载重量；

计算模块，以测量的所述不同类型可燃物载重量与区域内森林类型及森林立地条件通过聚类分析确定森林地表可燃物载重量的计算模型确定待测林区内的可燃物载重量。

本发明实施例提供的森林火灾可燃物载重量估算方法及其装置，通过不同的森林类型及森林立地因子特征构建不同类型地表可燃物载重量模型能够反应地表可燃物载重量空间分布的不均匀性，全面地估测各种类型地表可燃物载重量，从而对森林林火行为的计算提供有力的支撑。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种森林火灾可燃物载重量估算方法，其特征在于，包括：

对可燃物类型进行划分；

选取林区内具有森林类型及立地条件代表性的样地，在样地内按照对角线方向选取不同区域分别测量不同可燃物类型的载重量；

以测量的所述不同类型可燃物载重量与区域内森林类型及森林立地条件通过聚类分析确定森林地表可燃物载重量的计算模型确定待测林区内的地表可燃物载重量。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对可燃物类型进行划分包括将可燃物类型划分为危险可燃物、缓慢燃烧可燃物及难燃可燃物三类。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述危险可燃物为直径<0.64cm的小枝、树叶以及杂草，缓慢燃烧可燃物为直径在0.64～2.54cm之间的细小枝条，难燃可燃物直径在2.54～7.62cm之间的枯枝。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述以测量的所述不同类型可燃物载重量与区域内森林类型及森林立地条件通过聚类分析确定森林地表可燃物载重量的计算模型确定待测林区内的地表可燃物载重量包括：

对原始数据森林立地因子进行标准化处理后确定样本数据；所述原始数据森林立地因子包括林龄A、郁闭度C、树高H及胸径D；

通过多因子的聚类分析过程，根据伪随机统计量确定所述样本数据的最佳聚类数，以最佳聚类数得到聚类结果；若聚类分析得到n个类，则每类中心表示为S_ci＝{A_ci,C_ci,H_ci,D_ci}(i＝1,2,......n)，每类包含的成员数量记为m_i；

对于聚类得到的类中心i，其对应的可燃物载重量根据类成员的平均值来确定，即第i类类中心的可燃物载量可记为

L_ci＝{L_1ci,L_10ci,L_100ci,L_sci|L_Tci}

$L_{1\mathrm{Ci}}={\mathrm{\&Sigma;}}_{j=1}^{m_i}{L}_{1j}/m_i;$

当根据不同林分因子S_k＝{A_k,Ck,H_k,D_k}对地表可燃物载量进行估算时，首先计算S_k到各类中心S_Ci的距离d_ki，所述i＝1,2,......n，然后找出其中最短距离d_ki所对应的类1，则该林分可以归为类1，其地表可燃物载量L_k＝L_ci，所述A为林龄、C为郁闭度、H为树高、D为胸径。

5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，还包括：

将待测林区内的样地按照森林类型及森林立地条件关系进行划分。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述将待测林区内的样地按照森林类型及森林立地条件关系进行划分是按照森林类型中的树龄、郁闭度、胸径、树高，及森林立地因子中的海报、坡度、坡向数据条件对林区进行划分。

7.一种森林火灾可燃物载重量估算装置，其特征在于，包括：

划分模块，对可燃物类型进行划分；

测量模块，选取林区内具有森林类型及立地条件代表性的样地，在样地内按照对角线方向选取不同区域分别测量不同可燃物类型的载重量；

计算模块，以测量的所述不同类型可燃物载重量与区域内森林类型及森林立地条件通过聚类分析确定森林地表可燃物载重量的计算模型确定待测林区内的可燃物载重量。