基于森林資源數據的ArcGIS森林火險區劃研究

吳柳熙

摘 要：利用ArcGIS軟件技術，依據研究區森林資源二類調查檔案數據[3]及其人為活動情況，選擇樹種（組）或地類、海拔高、坡度、坡向及人為活動區緩沖距離5種因子對森林火災的潛在影響進行了綜合研究，結果表明，研究區內不僅高火險區面積比重大（高火險區面積占45.18%、極高火險區面積占25.32%），而且區域內的各火險因子類別組成都是以火險等級高的占優勢，特別是森林植被易燃類占91.94%，區域內森林火險等級較高，森林火災隱患較大。

關鍵詞：森林資源；二類數據；ArcGIS；森林火險；區劃研究

中圖分類號 P208 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2018）18-0093-05

可燃物類型、火環境、火源綜合決定了森林火災發生的潛在危險和可能性[1]。森林火險等級區劃是對可燃物類型、火環境和火源等因子的綜合區劃，使預防森林火災措施建設和森林防火管理有的放矢。本文通過對連城縣的森林火災頻發重災區新泉鎮（其災害起數及面積約占全縣1/3）進行森林火險等級區劃研究，為做好森林火災預防工作提供參考。

1 研究地概況

新泉鎮地處福建閩西的連城縣南部，位于116°32′～116°46′E，25°19′～25°29′N，境內205、319國道和廈蓉、長深高速及贛龍鐵路南北相向交會沿中部貫穿而過。海拔為282～1223m，為起伏變化的丘陵地貌，土地總面積31102.55hm2，林地面積27525.09hm2。屬中亞熱帶海洋性季風氣候，年均溫度19.7℃，極端最高溫37.9℃，極端最低溫

-4.4℃，年均降雨量1749mm，年均日照時數1904h，年均有霜期83d。森林覆蓋率79.41%，植被類型為針葉林58.4%，針闊混交林20.9%，其余為少量的常綠闊葉林、竹林、一般灌木林等。全鎮轄19個行政村，2016年人口總數33080人。

2 區劃研究方法

2.1 數據來源 數據來源于研究區，2016年森林資源二類調查建檔矢量數據（包含*.shp和*.dbf文件），1∶10000柵格地形圖，2011—2016年森林火災數據，及其人口與居民區、農耕區、墳墓區、公路網等分布數據。

2.2 火險區劃因子選擇及其分級體系 因研究區域范圍小，氣候因子空間差異小，且與地形因子重疊[2]，根據《全國森林火險區劃等級》（LY/T 1063-2008）的行業標準，結合研究區現有森林結構、歷史林火發生特點，比較火險因子對森林燃燒的敏感度和產生森林火災的影響度，本區劃研究選擇樹種組成或地類、海拔高、坡度、坡向、與人為活動區緩沖距離共5種因素為森林火險等級區劃因子，并咨詢專家的建議，對5種火險區劃因子進行2次分級，建立火險區劃因子分級體系（表1）。

2.3 火險區劃基礎數據圖層建立 以研究區2016年森林資源二類調查建檔矢量數據圖層為基礎，以其中的小班為區劃基礎圖斑，采用ArcGIS10.0軟件，進行數據圖層處理如下：（1）通過屬性選擇和字段刪除，生成保留行政村、小班面積、樹種組成、地類、海拔高、坡度、坡向、灌木類型、草本類型9個字段屬性不含非林地的林地圖層。（2）對1∶10000柵格地形圖矢量化生成高程模型（DEM），生成提取海拔、坡度、坡向屬性的地形信息圖層[4-6]。（3）根據森林資源二類數據圖層，結合地形圖、居民區、農耕區、墳墓區、公路網等分布情況，提取人為活動區圖斑，然后以人為活動區圖斑為緩沖區要素，按表1中的與人為活動區緩沖距離提取緩沖區圖層。（4）通過ArcToolbox的聯合工具，把林地圖層與地形信息圖層、緩沖區圖層逐一疊加聯合處理，生成地形信息字段屬性修正及添加與人為活動緩沖區距離屬性的聯合數據圖層，然后根據表1對該數據圖層添加各火險區劃因子類別字段，并分別賦予相應的火險等級值，最后建立各火險區劃因子分級屬性的森林火險區劃基礎數據圖層。

2.4 森林火險指數計算 （1）根據層次分析法，以專家思維和9級標度法構造火險區劃因子成對比較（判斷）矩陣，經一致性檢驗計算[λ=5.0052]、[CR=0.0011]<0.1，通過一致性檢驗。計算各火險區劃因子權重結果為樹種組成或地類0.385、海拔高0.050、坡度0.073、坡向0.125、與人為活動緩沖區距離0.367。（2）采用因子加權疊置綜合分析法計算森林火險指數，計算公式為：

[FFR=i=15WiXi]

式中：[FFR]為森林火險指數，[Wi]為第[i]項火險因子權重，[Xi]為各因子的火險等級值[2]。

（3）通過ArcGIS10.0軟件，在森林火險區劃基礎數據圖層的屬性表中添加[FFR]字段，利用字段計算器，計算各圖斑的[FFR]值，生成森林火險等級綜合區劃數據圖層。

2.5 火險區劃圖生成 根據國家森林火險區劃等級的有關規定和[FFR]值計算結果，對研究區森林火險等級指數進行綜合評判，將研究區區劃為低火險區（[FFR]≤3）、中火險區（3<[FFR]<6）、高火險區（6≤[FFR]<8）和極高火險區（[FFR]≥8）4類等級區[6]。然后通過ArcToolbox的空間融合工具，按4類等級區的[FFR]區間值，對森林火險等級綜合區劃數據圖層進行同類圖斑融合生成森林火險綜合區劃圖（圖2）。

3 結果與分析

3.1 近6年森林火災現狀 從表2可見研究區2011—2016年6年間，森林火災發生時間段主要集中在1—4月份（占50.98%）和10—12月份（占45.1%）；引發森林火災的主要火源因素是人為野外用火，其中農事堆燒雜灌草占43.14%、祭祀燒香燭紙錢放鞭炮占35.29%。從圖1可見，研究區2011—2016年6年間森林火災發生最多的村是樂江村占全鎮的13.7%，其次是聯溪村、樂聯村和北村村所占的比例都是11.8%，再次是西村村占9.8%，排第4位的是清安村、官莊村所占的比例都是7.8%，該7個村是研究區森林火災的主要發生區共占全鎮的74.5%，其中樂江、聯溪、樂聯、北村4個村的占比達49.1%，是研究區森林火災的高發區。

3.2 各區劃因子的類別結構 將研究區森林火險等級綜合區劃數據圖層，按各區劃因子類別、[FFR]和行政村字段進行屬性邏輯交集統計，結果見表3、表4。

3.2.1 樹種組成或地類 從表3可見，研究區森林植被可燃物類型主要是樹種組成或地類為易燃類的占了77.56%，可燃、難燃類分別只占9.82%、12.62%，研究區森林植被絕大部分是以馬尾松為優勢的天然林，占該區域森林面積的54.27%，林分質量低下，林下植被主要為小葉赤楠、芒萁等，水源涵養能力差，地被物有極強的可燃性。

3.2.2 海拔高度 海拔高度直接影響森林植被的溫度和濕度，海拔越高，自然降水量越多，空氣濕度也越大，而其溫度就越低，蒸發量減少，森林植被的含水量增加，引發林火的可能就減小了[2]。研究區是以低山丘陵為主的山地林區，從表3可知，海拔高≤500m的林地面積占了60.65%，處于這個海拔區域的林地植被相對的溫度高、濕度小，林火發生的概率極高。

3.2.3 坡度 坡度主要影響林火的蔓延，平緩坡的地表氣流小林火蔓延慢，隨著坡度增大，地表空氣徑流加快，林火蔓延速度加快，災害程度增大，但當坡度在急坡以上時，林火造成林木的死亡率相對降低[2]。從表3可知，研究區林地都是斜坡和陡坡，占了總林地面積的96.59%，一旦著火，林火迅速蔓延，極易造成大面積的森林火災。

3.2.4 坡向 陽坡、半陽坡的太陽輻射量比陰坡、半陰坡大，其地面溫度高，空氣干燥，且陽坡、半陽坡都是以馬尾松為優勢的陽性植被，地被物可燃性高，在高溫干燥季節極易形成引發森林火災的火環境[2]。表3統計結果呈現陽坡、半陽坡與陰坡、半陰坡的占比基本持平，分別為50.27%與49.73%。

3.2.5 人為活動緩沖區 從表2中分析表明，研究區森林火災主要是老百姓農事堆燒雜灌草習慣和祭祀燒香燭紙錢放鞭炮習俗的人為野外用火引發造成的，越接近人為活動區的林地發生火災的概率越大。表3中人為活動緩沖區在600m 內的林地區域面積占了46.75%，是研究區人為活動火險等級最高地帶。

3.3 森林火險綜合區劃結果

3.3.1 火險區總體分布及組成特征 從圖2所示，研究區的極高火險區、高火險區主要是圍繞非林地（為林地以外的、沿水系兩岸的居民區、農耕地、道路等的總和）周邊分布，而中火險區、低火險區主要分布在人跡稀少、闊葉樹種較豐富、海拔較高的區域，各區域的總體分布序表現為非林地→極高火險區→高火險區→中火險區→低火險區。從表3統計結果表明，各火險區的面積占比序表現為高火險區（占45.179%）>中火險區（占29.488%）>極高火險區（占25.320%）>低火險區（占0.013%），基本呈現以高火險區面積為最大的正態分布。研究區的極高火險區和高火險區的比重占總面積的70.499%，中火險區與低火險區的比重只占總面積的29.501%，其中，極高、高火險區域內的各火險因子類別組成表現為：森林植被有91.94%為易燃類，8.06%為可燃類、難燃類；海拔高有74.95%為≤500m，8.06%為500m以上；坡度有96.37%為斜坡、陡坡，3.63%為平緩坡、急險坡；坡向有56.91%為陽坡、半陽坡，43.09%為陰坡、半陰坡；距離人為活動區600m內的有62.31%，600m以外的有37.69%。從統計結果表明，研究區內不僅極高火險區和高火險區2個區域的面積比重大，而且其區域內的各火險因子類別組成都是以火險等級高的占優勢，特別是森林植被易燃類就占91.94%，這表明研究區域內森林火險等級較高，森林火災隱患較大。

3.3.2 各火險區在各行政村的分布結果 從全區森林火險綜合區劃統計各行政村的火險區分布的表4結果可見，全區19個行政村高火險等級以上區域（即高火險區和極高火險區）的面積大小排序為：樂江>聯溪>北村>樂聯>西村>官莊>清安>新泉>良盟>洋梅>儒陂>蓮華>儒畬>良坑>畬部>新羅>良福>溫坊>林國，這個排序結果表明19個行政村森林火險等級高低的順序，對比圖2的分析結果，與近6年各村發生森林火災多少現狀排序基本相吻合。森林火險等級最高的村是樂江村，其次是聯溪村、北村村、樂聯村，再次是西村村、官莊村、清安村，該7個村的高火險等級以上區的面積占了全區的57.31%，是研究區森林火險高危區。

4 小結與討論

（1）研究區發生森林火災主要集中在1—4月份和10—12月份，引發森林火災的主要火源因素是人為農事堆燒雜灌草習慣和祭祀掃墓燒香燭紙錢放鞭炮習俗的人為野外用火。

（2）研究區的極高火險區和高火險區占全區面積的70.50%，主要是圍繞非林地周邊，分布在人為活動頻繁、以馬尾松為優勢的易燃植被、海拔較低的區域；中火險區和低火險區只占全區面積的29.501%，主要分布在人跡稀少、闊葉樹種較豐富、海拔較高的區域。從綜合區劃分析表明，研究區森林火險等級高，森林火災隱患大。

（3）森林火險區劃以研究區的森林植被、地形因子和人為活動為依據，結果與該區域發生的森林火災現象基本吻合，但由于缺少氣候因子，在氣候季節空間上還存在缺陷，需要進一步細化區劃研究。

（4）根據森林火險區劃研究結果，對研究區預防森林火災措施和森林防火管理建議采取如下對策：一是建立護林員和撲火隊員二合一的護林防火隊伍，把護林、防火巡查結合在一起，在日常護林巡查中隨身攜帶撲火工具，特別是在人活動頻繁區域不留死角巡查，隨時發現明火隨時制止隨時撲滅，真正做到在萌芽狀態下就“撲早撲了”；二是加大宣傳力度，改變老百姓的農耕習慣，移風易俗以鮮花代替香燭紙錢祭祀掃墓，杜絕火源帶入林區；三是對高火險的針葉林，特別是以馬尾松為優勢且靠近人為活動頻繁高火險等級的針葉林，進行林分生態修復，林下套種木荷等抗火能強的鄉土闊樹種，以增（下轉121頁）（上接96頁）強森林植被自身的抗火性；四是對于大面積的高火險林分，著眼長遠做好生物防火林帶建設，阻隔林火蔓延，防止造成大面積的森林火災的發生；五是由于森林火災預防和撲救是一個復雜系統工程，今后要加大投入，加快森林防火高科技監測平臺建設。

參考文獻

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（責編：張宏民）