[发明专利]耦合气象与植被的森林火险预报方法

说明书

【技术领域】

本发明属于计算机数字图像处理技术领域，具体是将气候与森林可燃物进行耦合，对森林火灾进行预警预报的一种方法。

【背景技术】

加拿大森林火险气候指数(FWI)系统是当前世界上发展最完善、应用最广泛的系统之一。它是以3种森林可燃物的水分含量和风对火行为的影响为基础。目前，其他一些国家或地区采用该系统的模块或研究思想，形成了自己的火险等级系统，如新西兰、斐济、墨西哥、美国的阿拉斯加和佛罗里达以及欧洲的一些国家。1999-2003年，加拿大林务局和东南亚国家共同完成了东南亚森林火险系统研究项目，FWI技术被用于该地区的火险等级系统中。克罗地亚、智力和美国的密歇根州也对该系统的应用进行了评估。该系统的火险预测方法要比国内现有的相关方法都科学和先进。因此，在中国最好是基于FWI技术来建立本地的森林火险等级系统。

加拿大火险气候指数系统(FWI)包括六个部分。FWI系统只要求每天的4种资料，即干球温度、相对湿度、空旷地10米高的风速和地方标准时中午测量的24小时的总降水量。FWI系统的前三个指标是可燃物指数，分别代表森林凋落物中不同层的湿度，包括细小燃料湿度码(FFMC)、地表可燃物湿度码(DMC)和干旱码(DC)。当天的湿度码的值由当天测量的气象数据值和前一天的湿度码计算得到。每一个湿度码计算的核心是一个简单的水分指数交换模型。不同类型的森林可燃物的干燥速率都不相同，随着每天天气变化，可燃物湿度也发生变化。系统的后三个指标是火行为码，由三个湿度码和风速生成，分别代表了森林中的可燃物蔓延速度、有效可燃物数量和火线强度，即初始蔓延速度(ISI)、累积指数(BUI)和火险天气指数(FWI)。森林火险可燃物遥感分类：以3个时段(1975年、1990年、2003年，大约30年的时间跨度)，用数字卫星遥感影像，如1975年左右用陆地资源卫星(Landsat)多光谱影像(MSS)，1990年左右用陆地资源卫星专题(TM)影像，2003年用陆地资源卫星加强专题影像(ETM+)，用高精度的优化迭代非监督分类和数字遥感定量分析方法进行浙江省森林植被类型遥感分类。其中高精度的优化迭代非监督分类方法是江洪先生于2004年发表在环境遥感杂志(Remote Sensing of Environment)的一篇论文中提出的，论文名字为基于Landsat ETM+影像的美国太平洋西北部演替后期森林的分类研究(The classification of late seral forests in the Pacific Northwest，USA using Landsat ETM+imagery)，三个时段的图像分类系统，主要结合森林经营管理和生态系统演替，划分了主要的森林类型，而不采用的植被分类系统和土地利用分类系统；

目前国内外没有关于气象与植被耦合对森林火险进行预警预报的报导，都是单纯的根据气象或者植被因素对森林火险进行预警预报。因此，应该建立一种有针对性的、有创新性的耦合气象与植被的森林火险预警预报系统。

【发明内容】

本发明需要解决的技术问题是建立一种耦合气象与植被的森林火险预报方法

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是按如下步骤进行：

(1)对待测地域森林可燃物进行遥感分类：以浙江省为待测地域，根据当地相关资料积累情况，分为3个时段：1975年、1990年、2003年，时间跨度为30年，用数字卫星遥感影像，如1975年用陆地资源卫星多光谱影像，1990年用陆地资源卫星专题影像，2003年用陆地资源卫星加强专题影像，用高精度的优化迭代非监督分类和数字遥感定量分析方法对浙江省森林植被类型进行遥感分类；

(2)对森林火灾可燃物等级进行划分：不同的森林可燃物类型火险等级不同，按照森林可燃物的可燃性从难燃-可燃-易燃，把森林植被可燃物类型划分为1-10级；

(3)对气候火险等级进行划分：在应用加拿大火险气候指数系统即FWI系统的过程中，必须进行FWI系统的本地化处理；太平洋林业研究中心根据FWI系统本身的特点制订了一个分级方法，经过多年的验证，该分级方法是最合理可行的；根据1956-2006年浙江省17个气象站点FWI各指数的计算数据，采用该分级方法，按照《全国森林火险天气等级》标准把森林火险分为5级，即低、中、高、很高、极高，其中低火险天数占45％～50％，中火险天数占25％～30％，高火险天数占12％～15％，很高火险天数占7％～8％，极高火险天数占2％～3％；