[发明专利]一种预测森林火灾日发生概率的方法

说明书

技术领域

本发明专利涉及一种预测森林火灾的方法，尤其涉及一种预测森林火灾日发生概率的方法。

背景技术

森林火灾是当今世界发生面广，突发性强，破坏性大，处置扑救较为困难的自然灾害，随着全球气候变暖，火灾有上升的趋势。近年来我国特大和重大森林火灾发生也呈上升趋势，我国森林防火形势一直处于严峻的状态。森林火灾造成重大经济损失和环境破坏，严重威胁居民生命财产安全。

目前关于森林火灾发生危险性预报的手段主要采用火险预报，森林火险天气预报和森林火险等级预报仅预测预报特定天气条件引发森林火灾的危险性等级。火险预报主要是根据气象要素和植被对环境条件的反应来估计林火发生的可能性，也就是天气条件是否有利于林火发生。因此，火险预报应选择能反映天气干湿的气象要素，绝大多数为变化因子，如空气温度、相对湿度、降水、风、连旱天数等；植被条件拟选取可燃物含水率，特别是细小可燃物的含水率。根据这些火险因子，利用数学或统计学方法计算出火险指标，划分火险等级。

森林火灾发生预报是在火险预报的基础上进行的，森林火灾发生预报要求预报出某一地区某一时间段内林火出现的概率或次数。森林火灾发生预报则综合考虑天气变化、可燃物干湿程度变化和可燃物类型及火源出现的危险等来预测预报火灾发生的可能性。因此，森林火灾发生预报因子选取需要反映火险预报因子。

森林火灾发生概率模型是进行林火发生危险性预报的重要手段。这方面的研究主要是通过神经网络、泊松分布模型等方法对火灾发生概率或数量进行估测。目前国内与之有关的专利技术有：森林火险等级快速查算尺(专利号：ZL200820108964.8)、草原火险等级快速查算尺(专利号：ZL200820108963.3)以及基于数据挖掘的森林火灾预测方法(申请号：201210097986.X)等。森林火险等级快速查算尺和草原火险等级仅考虑简单的气象因子，进行简单的火险等级划分，无法计算火灾发生概率，属火险天气等级估算。基于数据挖掘的森林火灾预测方法采用月值数据进行简单预测，没有很好的解决代表可燃物状况和潜在火行为状况的因子输入，以及仅从不同因子之间的相关性判断不同因子对森林火灾发生的影响，并且没有关于模型预测结果的精度评价。

发明内容

为了解决上述问题本发明采用了如下技术方案。该方法包括如下步骤：

步骤一、将森林火灾历史数据、气象数据、FWI各组分因子、Julian日期确定为影响森林火灾的影响因子并对数据进行处理。

森林火灾的发生受到多种因素的综合影响。根据分类，可以将影响因素分成稳定性影响因素和随机性影响因素。稳定性影响因素主要是指某一区域长期不变或变化很小的要素，如地形、海拔、坡度、坡向、气候背景、公路、铁路等。随机性影响因素主要是指某一区域短时间内变化较大的要素，如风速、风向、降水、气温等。这些要素在不同程度上影响了林火的发生。本方法将所有相关的要素综合考虑，从中筛选出影响较大，易于解释的因素。

对影响因子进行处理具体为：

(1)森林火灾历史数据处理

特定研究区域内森林火灾日发生次数和发生的日期，森林火灾数据需要与气象数据相对应，长时间的森林火灾历史记录有助于提高模型的预测精度。

(2)气象数据处理

连续的气象日值数据，某种气象因子的缺失或异常将会对计算结果产生影响。因此需要在计算前或计算过程中对气象因子的缺失值和异常值进行识别和处理。

(3)FWI各组分因子计算

模型中根据处理结果需要输入林火天气指数FWI系统中的输出参数，分别为：细小可燃物湿度码FFMC、半腐层湿度码DMC、干旱码DC、初始蔓延速度ISI、可燃物累积指数BUI、火天气指数FWI。根据与相关因子进行共线性分析结果，对FWI各组分因子进行选择。

FFMC、DMC和DC表示不同类别的森林可燃物湿度变化，ISI、BUI和FWI是火行为指标。

(4)Julian日期

反映了季节性的变化对火发生概率的影响。

步骤二、通过数据进行多重共线性诊断，选择膨胀因子小于10的影响因子；

步骤三、通过Logistic Forward Wald分析，选取对火发生有显著影响的因子；