丘陵山地森林火險等級評價技術研究
——以嶗山林場為例

王 靜，葛忠強*，囤興建，張奎生，崔紅霞，王亞珍

（1. 山東省林業科學研究院，山東 濟南250014；2. 山東省林業科技培訓中心，山東 濟南250010；3. 山東省國土測繪院，山東 濟南250010；4. 青島嶗山風景區管理局，山東 青島266100）

森林火災是危害森林的主要自然災害之一，具有突發性強、破壞性大、救助困難的顯著特點。20 世紀80年代以來，受全球氣候變化、區域極端天氣和人類活動的共同影響，我國森林火災頻繁發生，已給社會造成巨大的經濟損失[1]。開展森林火險等級評價研究是制定森林防火策略的要依據。美國、加拿大等西方發達國家很早就對森林火險等級評價進行了有針對性的研究，技術也趨于成熟[2]。相比之下，我國對森林火險等級評價的研究進行較晚，但也取得較大進展。郭懷文等[3]采用聚類分析方法，通過參考2000年至2009年間森林火災發生的相關數據，對福建省三明地區11 個區縣進行了森林火險等級的劃分；李煜姍等[4]在系統地分析森林可燃物含水率、氣象因子的分布頻率以及各因子間相互關系的基礎上，通過主成分分析方法獲得火險因子得分方程，進而計算出井岡山地區森林火險指數，構建了火險等級劃分和森林火險等級預報模型。張恒等[5]選取樹種燃燒類別、人口密度、路網密度、防火期月平均降水量、氣溫、以及風速 等6 項火險因子，運用數據分析方法和聚類分析法對赤峰市的森林火險等級進行了評估。

山東省人工林面積所占比例較大，主要分布在魯西、魯北平原地區以及膠東、魯中南山地丘陵區，主要林分類型為楊樹、側柏、黑松、赤松等。其中膠東丘陵區作為山東省代表性的暖溫帶沿海山地林區，松樹人工林面積較大，發生火災不僅會破壞森林資源，還會對整個區域內的生態平衡產生不利影響。因此，建立適用于山地丘陵地區的森林火險等級評價技術對于預防森林火災的發生，減少火災造成的經濟損失和保護森林生態系統具有重要意義。本文以青島嶗山林場為例，利用森林調查數據、DEM 及TM 遙感影像，通過計算森林火險指數，對試驗區域內森林火險等級進行評價，旨在為丘陵山區森林防火提供技術支持。

1 研究區概況

嶗山林場地處膠東丘陵區，區劃范圍36°03’N -36°24’N，120°07E-120°43’E，東、南瀕臨黃海，全場分東、西兩片：東片大，以嶗頂為中心，有北九水、仰口、太清、流清河、巨峰、棋盤石六大林區，面積6133 hm2；西片面積較小，有華樓林區、夏莊林區和嶗山林場苗圃，面積1200 hm2。兩片相距10 余km，森林覆蓋率為68%。本試驗研究區設在嶗山林場東部，總面積6225 hm2，有林地面積3823 hm2[6]。

嶗山林場東高西低，除主峰嶗頂海拔1133 m 外，一般多在400—800 m 之間。沿海岸線長30 km。年平均氣溫11.9 ℃,年日照平均時數2622.3 h，年平均降雨量約800 mm，屬典型的溫帶海洋性季風氣候。土壤為棕色森林土，以沙壤為主，適于營造用材林、水源涵養林和針、闊葉用材及水土保持林。嶗山林場自然植被屬暖溫帶落葉闊葉林區。植物種類繁多，共有約159 科724 屬14 變種。其中草本植物有約1000 種。主要的喬木有：黑松、赤松、落葉松、刺槐、櫟類、山櫻、水榆、花楸等。另有一些溫帶樹種，如遼東榿、遼東櫟、椴樹、樺、榛等。由于地形復雜，又受海洋性氣候的影響，亞熱帶常綠樹種也有分布，如紅楠、山茶、野茉莉等。灌木有胡枝子、白檀、山杜鵑、天目瓊、繡線菊等。藤本有葛根、菝葜、南蛇藤、野葡萄等。草本有：禾本科、莎草科、菊科、毛茛科等一些多年生草類。嶗山林場原以天然赤松及櫟類次生林為主，并有相當面積的灌木林，后經多年改造和更新造林，目前全部是人工林。主要樹種有落葉松、黑松、刺槐、赤楊、櫟類等，多為純林，部分是不規則的株間及小塊狀混交。林分結構比較單一，多數林分長勢良好，密度均勻，林相整齊，已郁閉成林出材，森林生態效益發揮較大。

2 材料與方法

2.1 基礎數據來源

研究區林相圖和森林資源二類調查數據來自嶗山林場管理處，氣象數據來自國家氣象資源數據共享平臺，30 m 分辨率的DEM 數據和LandSat TM5 遙感影像數據來自中科院地理空間數據云平臺（http://www.gscloud.cn/）。

2.2 數據處理

2.2.1 評價指標體系構建

參考國家林業局發布的 《全國森林火險區劃等級》行業標準[7]以及相關的研究文獻，結合研究區的森林狀況，構建了森林火險等級評價指標體系（見表1 ），采用層次分析法確定各評價指標的權重（見表2 ）。

表1 森林火險評價指標體系

2.2.2 森林火險指數計算

采用以下公式，計算森林火險等級指數（Forest fire danger rating index，FFDRI）：

其中，Wi 為森林火險等級評價指標權重，Xi 為森林火險等級評價指標。

表2 森林火險等級評價指標權重

3 結果與分析

3.1 森林火險等級評價指數和等級分級

把森林火險等級評級指標數據和各指標權重代入評價模型中，經運算后即可獲得研究區森林火險等級評價指數空間分布圖（見圖1）和森林火險等級分級圖（見圖2）。

3.2 森林火險狀況分析

根據對研究區森林火險指數統計，研究區森林火險指數最大值為8.6354，最小值是3.9612，平均值是7.2438，標準差是0.6591，采用Jenks 的自然斷點法設置5.96285、7.374728 兩個中間斷點，把整個研究區分成森林火災低度危險區、中度危險區和高度危險區3 個區域類型，從火險等級分級表的統計數據可以看出（見表3），研究區森林火險以中度危險區面積最大，占整個研究區面積的52.36%，其次是高度危險區，面積占到43.77%，標明研究區在每年的防火期內防火壓力較大。

表3 研究區森林火險等級分級表

4 結論

本文以山東膠東丘陵山區的嶗山林場為研究對象，綜合考慮了地形、植被、人類干擾等3 類指標，選取坡度、坡向、海拔、齡組、地類、林下覆蓋度、道路緩沖區、居民點緩沖共8 項火險因子，計算出嶗山林場的森林火險指數并繪制了等級分級圖。結果表明，研究區森林火險指數最大值為8.6354，最小值是3.9612，平均值是7.2438，研究區森林火險以中度危險區面積最大，占整個研究區面積的52.36%，其次是高度危險區，面積占到43.77%，表明研究區在每年的防火期內防火壓力較大。