高分辨率森林火灾预报方法技术

一种高分辨率森林火灾预报方法，属于计算机数字图像处理技术领域。以1956-2006年气象数据作为基础，通过ANUSPLIN插值技术，生成高分辨率的林内气象要素空间预报数据库。利用1956-1990年气象数据对森林火险气候指数系统进行初步参数化，利用1991-2006年气象数据和火灾记录数据对系统预测结果进行校准，并进一步调整和优化参数，建立适合浙江省的火险气候指数模型；最后将未来气象数据导入本地化后的模型，并结合浙江省森林火险灾害发生强度和空间分布格局及地域特点，对浙江省未来森林火险进行预测，通过传媒进行预报，最终建立适合浙江省的高分辨率的森林火险预警预报系统。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于计算机数字图像处理
，是一种依据加拿大森林火险气候指数(FffI)系统，对待测地域如浙江省森林火灾进行预警预报的方法。
技术介绍
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，也是唯一能适应从局部到全球任意尺度的系统。它是以三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、智利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。这项技术的实行带有很大的地区局限性，以加拿大与浙江省为例进行比较，这里包括①纬度形成的气候条件不同加拿大属于北欧形态的大陆性气候，浙江省属于典型的亚热带季风气候。②植被的类型和分布不同加拿大北部地区为横贯东西的苔原-冰沼土带和针叶林-灰化土带，东部地区从北而南由针叶林-灰化土向温带针阔混交林-灰棕壤过渡，西部地区自东而西依次是森林草原-淋溶黑土、高草原-黑钙土、短草原-栗钙土，高山地区植被自下而上为山地针叶林-灰化土、山地草甸、山地苔原-冰沼土、永久冰雪带。浙江全省范围均属于亚热带常绿阔叶林区域一东部(湿润)常绿阔叶林亚区域一中亚热带常绿阔叶林地带，常绿阔叶林是浙江省的基带森林；从植被而言，常绿阔叶林是浙江省的地带性植被。③主要火灾源不同加拿大森林火灾主要为自然火灾；浙江省的森林火灾类型基本上都是人为火灾源，引起林火发生的主要原因是生产性用火(烧荒烧炭)、祭祀(上坟烧纸)和生活用火(野外吸烟)。④预报时间有长期与短期之分加拿大森林火灾预报是以短期预报为主，我们开发的预报方法是以长期预报为主。⑤预防方式不同加拿大森林火灾预报主要侧重火灾发生点的预报，我们开发的预报方法是由点及面，建立浙江省森林火灾发生的空间分布格局预报，实现对不同区域的森林火险的预报。因此，应该建立一种有针对性的、有创新性的、适应本地的高分辨率森林火灾预警预报系统。
技术实现思路
本专利技术需要解决的技术问题是建立一种适合浙江省的。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是按如下步骤进行(I)待预报地域的历史气象数据资料和森林火灾统计数据资料的采集现以浙江省作为待预报地域为例，收集浙江省及周边共31个气象台站的每日气象数据，时间跨度为1956-2006 ;气象要素包括①日最高气温，日最小相对湿度、每日24h降水量和日平均风速，②年均最高气温、年均相对湿度、年降水量和年均风速；收集浙江省1991-2006年的森林火灾记录数据,包括火灾发生时间、地点、过火面积、植被类型和火灾源； (2)未来气象数据资料的采集和整合从IPCC即政府间气候变化委员会的气候模式生成未来的气候情景数据，采用两种模式下四种情景的气象数据；分别为HadCM3模式下的IIC3AA和HC3GG两种情景，CGCM3模式下的SresA2和SresBl两种情景；四种情景数据时间跨度为2007 2099 ；(3)进行气象要素的高分辨率空间插值利用薄盘光滑样条插值法即ANUSPLIN插值，对各气象要素的进行空间插值，获得高分辨的气象要素空间分布；该方法应用普通薄盘和局部薄盘样条函数插值理论对离散数据点进行空间曲面的计算和优化,并引入线型协变量因子，从而综合考虑多个影响因子对多变量数据进行分析插值计算；(4)本地化火险气候指数模型的建立根据待测地1956-1990年气象数据，计算得出森林火险气候的六个指标细小燃料湿度码、腐殖质湿度码、干旱码、累积指数、火险气候指数，进而对共用的加拿大森林火险气候指数系统，即FWI，进行初步参数化，利用1991-2006年气象数据和火灾记录数据对系统预测结果进行校准，并进一步调整和优化参数，建立适合浙江省的火气候指数模型；(5)未来森林火险的预警预报利用未来气象数据，运行本地化后的火气候指数模型，并与传媒结合，对未来森林火险进行预警预报。附图说明图1为火险预报系统流程示意图。图2为FWI的结构示意图。图3为浙江省FWI空间分布图。具体实施方式下面结合实施例并参考附图对本专利技术作进一步详述具体流程见附图1。火险气候指数系统(FWI)包括六个部分。见附图2。FffI系统只要求每天的四种资料，即干球温度、相对湿度、空旷地十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、地表可燃物湿度码和干旱码。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、累积指数和火险天气指数。①细小燃料湿度码在FWI系统中，细小燃料湿度码(FFMC)代表了森林地被物中干重为0. 25kg/m2、厚度为1. 2cm的枯枝落叶和其它的已固化的细小燃料的含水率。细小燃料大部分由死的和凋落的针状物、树叶、地衣、苔藓和其它的小的松散的碎片组成。FFMC是代表细小燃料的可燃性和易燃性的一个相对简单的指标。FFMC受温度、降水、相对湿度和风速的影响，FFMC的值随着燃料含水率的变化而变化，最小值为0(燃料含水率为100% )，最大值为101 (可燃物的含水率为0)。FFMC的值越大表明火险等级越高。FFMC的核心是一个简单的水分交换的指数模型，即本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高分辨率森林火灾预报方法，其特征在于按如下步骤进行：(1)待预报地域的历史气象数据资料和森林火灾统计数据资料的采集：现以浙江省作为待预报地域为例，收集浙江省及周边共31个气象台站的每日气象数据，时间跨度为1956?2006；气象要素包括：①日最高气温、日最小相对湿度、每日24h降水量和日平均风速，②年均最高气温、年均相对湿度、年降水量和年均风速；收集浙江省1991?2006年的森林火灾记录数据，包括火灾发生时间、地点、过火面积、植被类型和火灾源；(2)未来气象数据资料的采集和整合：从IPCC即政府间气候变化委员会的气候模式生成未来的气候情景数据，采用两种模式下四种情景的气象数据；分别为HadCM3模式下的HC3AA和HC3GG两种情景，CGCM3模式下的SresA2和SresB1两种情景；四种情景数据时间跨度为2007?2099；(3)进行气象要素的高分辨率空间插值：利用薄盘光滑样条插值法即ANUSPLIN插值，对各气象要素的进行空间插值，获得高分辨的气象要素空间分布；该方法应用普通薄盘和局部薄盘样条函数插值理论对离散数据点进行空间曲面的计算和优化，并引入线型协变量因子，从而综合考虑多个影响因子对多变量数据进行分析插值计算；(4)本地化火险气候指数模型的建立：根据待测地1956?1990年气象数据，计算得出森林火险气候的六个指标：细小燃料湿度码、 腐殖质湿度码、干旱码、累积指数、火险气候指数，进而对共用的加拿大森林火险气候指数系统，即FWI，进行初步参数化，利用1991?2006年气象数据和火灾记录数据对系统预测结果进行校准，并进一步调整和优化参数，建立适合浙江省的火气候指数模型；(5)未来森林火险的预警预报：利用未来气象数据，运行本地化后的火气候指数模型，并与传媒结合，对未来森林火险进行预警预报。...

【技术特征摘要】
1.一种高分辨率森林火灾预报方法，其特征在于按如下步骤进行 (1)待预报地域的历史气象数据资料和森林火灾统计数据资料的采集现以浙江省作为待预报地域为例，收集浙江省及周边共31个气象台站的每日气象数据，时间跨度为1956-2006 ;气象要素包括①日最高气温、日最小相对湿度、每日24h降水量和日平均风速，②年均最高气温、年均相对湿度、年降水量和年均风速；收集浙江省1991-2006年的森林火灾记录数据,包括火灾发生时间、地点、过火面积、植被类型和火灾源； (2)未来气象数据资料的采集和整合从IPCC即政府间气候变化委员会的气候模式生成未来的气候情景数据，采用两种模式下四种情景的气象数据；分别为HadCM3模式下的HC3AA和HC3GG两种情景，CGCM3模式下的SresA2和SresBl两种情景；四种情景数据时间跨度为 2007-2099 ； (3)进行气...

【专利技术属性】
技术研发人员：江洪，余树全，袁建，陈健，杨国福，信晓颖，
申请(专利权)人：浙江农林大学，
类型：发明
国别省市：