張 云 ，鄭 紅

(1.國(guó)家林業(yè)局調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)院，北京 100714； 2.國(guó)家林業(yè)局中南調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)院，長(zhǎng)沙 410014)

三岔子地區(qū)防火監(jiān)測(cè)點(diǎn)選址方法探討

張 云1，鄭 紅2

(1.國(guó)家林業(yè)局調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)院，北京 100714； 2.國(guó)家林業(yè)局中南調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)院，長(zhǎng)沙 410014)

為了更好的預(yù)防森林火災(zāi)，實(shí)現(xiàn)對(duì)林區(qū)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，使現(xiàn)有資源監(jiān)控范圍最大化，選取合適的森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)點(diǎn)是十分重要的。利用GIS的空間分析功能，對(duì)三岔子林業(yè)局所轄林區(qū)進(jìn)行了選址分析，綜合各種因素，選取了適宜的山頂作為實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備安裝位置。

防火監(jiān)測(cè)點(diǎn)；實(shí)時(shí)監(jiān)控；空間分析

引言

空間選址是指在一定地理區(qū)域內(nèi)為一個(gè)或多個(gè)對(duì)象選擇指定位置，使得某一項(xiàng)指標(biāo)或者綜合指標(biāo)達(dá)到最優(yōu)的過(guò)程。隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，影響空間選址的各種因素比以往更加復(fù)雜，如何科學(xué)確定選址對(duì)象的空間位置顯得越發(fā)重要，而GIS的發(fā)展為空間選址提供了全新的技術(shù)手段及重要的分析方法，其功能覆蓋數(shù)據(jù)采集—分析—決策應(yīng)用的全部過(guò)程。

林區(qū)地形復(fù)雜，在林區(qū)布設(shè)防火監(jiān)控設(shè)備，配合對(duì)應(yīng)的防火系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)在火災(zāi)初期發(fā)現(xiàn)森林火險(xiǎn)、自動(dòng)定位到火點(diǎn)位置的功能，從而第一時(shí)間遏制火災(zāi)的蔓延。為了對(duì)林區(qū)進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)，需要在施業(yè)區(qū)選擇合適位置，將實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備布置到在林區(qū)的各個(gè)位置，使監(jiān)控終端的有效監(jiān)測(cè)范圍即通視區(qū)域最大化。由于智能終端監(jiān)測(cè)范圍大，且成本較高，如果分布合理，使用較少的設(shè)備即可監(jiān)測(cè)整個(gè)林區(qū)，無(wú)須在每個(gè)瞭望臺(tái)都安置設(shè)備。因此選出合理的布站方式至關(guān)重要，這樣既保證了對(duì)林地的有效監(jiān)測(cè)，又能節(jié)約成本。

1 工作區(qū)概況

三岔子地區(qū)位于吉林省東南部、長(zhǎng)白山西麓，集山區(qū)、林區(qū)、礦區(qū)于一體，自然資源十分豐富，有林地面積20.3萬(wàn)hm2，森林總蓄積2574萬(wàn)m3，森林覆蓋率91.2%，資產(chǎn)總值3.5億元，主要產(chǎn)品有長(zhǎng)白山林區(qū)優(yōu)質(zhì)名貴的柞木、水曲柳、色木、紅松、椴木、榆木等木材，是重要的木材生產(chǎn)基地。三岔子林業(yè)局始建于1953年，現(xiàn)有瞭望臺(tái)14座。

2 選址過(guò)程

由于GIS在空間選址中的深化應(yīng)用，利于選址的直觀性與可視化表達(dá)，加之人員在定性方面的判斷，根據(jù)空間分析方法對(duì)森林防火塔臺(tái)進(jìn)行選址。

監(jiān)控塔臺(tái)對(duì)通視性及區(qū)域的可見(jiàn)性要求較高，選擇監(jiān)控效果良好的塔臺(tái)位置可以更好的進(jìn)行防火監(jiān)控，可根據(jù)Skyline所做的通視性分析結(jié)果和ArcGIS平臺(tái)中所轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)來(lái)選取監(jiān)控塔臺(tái)地址。Skyline TerraExplorer三維地理信息系統(tǒng)軟件是利用航空影像、衛(wèi)星數(shù)據(jù)、數(shù)字高程模型、矢量數(shù)據(jù)等信息源創(chuàng)建的一個(gè)交互式環(huán)境，具有強(qiáng)大的三維表現(xiàn)能力；ArcGIS軟件為用戶(hù)構(gòu)建了一個(gè)完善的GIS系統(tǒng)解決方案，具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理和空間分析的能力。將Skyline和ArcGIS結(jié)合應(yīng)用于選址工作，發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，為森林防火塔臺(tái)的選址提供一種全面的解決方法。

2.1 選址原則

為使選址工作有序進(jìn)行，選址時(shí)應(yīng)遵循以下原則：在保證通視效果的前提下，優(yōu)先選擇現(xiàn)有瞭望臺(tái)作為監(jiān)測(cè)點(diǎn)選址；若需新建塔，則優(yōu)先選擇毗鄰道路的山頂點(diǎn)。權(quán)衡以上選址原則，選出通視效果最佳的方案，獲得選址結(jié)果。

2.2 選址方法

1) 首先準(zhǔn)備該地區(qū)的DEM(如圖1)和原有瞭望臺(tái)數(shù)據(jù)。DEM是選址分析的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，在利用視域分析來(lái)分析有效監(jiān)測(cè)范圍時(shí)，就是基于該地區(qū)的DEM數(shù)據(jù)進(jìn)行的。同時(shí)，通過(guò)對(duì)DEM進(jìn)行數(shù)據(jù)處理也可以獲取山頂點(diǎn)數(shù)據(jù)來(lái)作為防火監(jiān)測(cè)點(diǎn)的備選數(shù)據(jù)。原有瞭望臺(tái)數(shù)據(jù)是較好的備選數(shù)據(jù)，它們都是經(jīng)過(guò)篩選的具有良好通視效果的山頂點(diǎn)數(shù)據(jù)，具備現(xiàn)成的塔架，在既有的瞭望臺(tái)上安裝實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備，不僅可以保證通視效果，還可以節(jié)約塔臺(tái)建造成本。

圖1 三岔子地區(qū)DEM示意圖

實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備的布置監(jiān)測(cè)半徑為15km，選擇防火監(jiān)測(cè)點(diǎn)安裝實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備時(shí)，既要保證有效監(jiān)測(cè)范圍最大化，又要考慮成本控制。因此充分利用原有瞭望臺(tái)資源為控制成本的有效手段，為了使有效監(jiān)測(cè)范圍最大化可在必要時(shí)重新選址建塔。

2) 提取山頂點(diǎn)。當(dāng)現(xiàn)有瞭望臺(tái)不能滿(mǎn)足監(jiān)測(cè)需求時(shí)，需要另選塔址來(lái)建塔布置實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備。一般的，監(jiān)測(cè)點(diǎn)地勢(shì)越高，其視域越廣，因此，山頂點(diǎn)一般都是防火監(jiān)測(cè)點(diǎn)的備選點(diǎn)。

3) 制作地形數(shù)據(jù)。利用三岔子地區(qū)的DEM制作可以在Skyline中分析的地形數(shù)據(jù)文件，以供視域分析使用。

4) 在Skyline中加載地形數(shù)據(jù)、山頂點(diǎn)和瞭望臺(tái)矢量數(shù)據(jù)，以瞭望臺(tái)及山頂點(diǎn)為選址備選點(diǎn)，處理數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)保證所有矢量數(shù)據(jù)選用同一地理坐標(biāo)系。

5) 運(yùn)用Skyline的Viewshed功能，以所有備選點(diǎn)為圓心，半徑為15km進(jìn)行視域分析，通過(guò)人工干預(yù)判讀法進(jìn)行判斷，在盡可能利用原塔臺(tái)的基礎(chǔ)上選取通視和監(jiān)控覆蓋效果最好的位置，形成塔臺(tái)坐標(biāo)數(shù)據(jù)表。

6) 將選取的監(jiān)控塔臺(tái)坐標(biāo)文本數(shù)據(jù)加載到ArcGIS Desktop中，轉(zhuǎn)換輸出為矢量點(diǎn)數(shù)據(jù)，將塔臺(tái)矢量數(shù)據(jù)再加載到Skyline中，輸出成選址結(jié)果圖。

防火監(jiān)測(cè)點(diǎn)選址的方法流程如圖2。

3 研究結(jié)果

如圖3所示，在Skyline中顯示塔臺(tái)選址結(jié)果及監(jiān)控范圍，根據(jù)通視性分析結(jié)果所示，監(jiān)控半徑圓內(nèi)綠色線(xiàn)段表示可見(jiàn)，紅色線(xiàn)段表示不可見(jiàn)，在保證覆蓋全部林場(chǎng)范圍的前提下，選取通視效果最好的幾點(diǎn)設(shè)置監(jiān)控塔臺(tái)，將選取點(diǎn)在ArcGIS中轉(zhuǎn)換為矢量數(shù)據(jù)便于進(jìn)行空間分析等操作，并制成相應(yīng)表格數(shù)據(jù)為決策管理人員提供參考依據(jù)。

圖2 選址方法流程圖

圖3 選址結(jié)果分布圖

表1 選址結(jié)果

三岔子地區(qū)共選取9個(gè)監(jiān)控塔，其中7個(gè)點(diǎn)在原有位置上建有瞭望臺(tái)，2個(gè)選點(diǎn)需新建塔臺(tái)，表1中列舉了9個(gè)選點(diǎn)的基本信息。這9個(gè)布控位置的選擇，能在花費(fèi)最小成本的基礎(chǔ)上，保證較好的監(jiān)測(cè)效果，使監(jiān)控范圍能夠覆蓋整個(gè)三岔子地區(qū)。

4 分析討論

本文通過(guò)對(duì)選址方法的分析，最終選用基于Skyline和ArcGIS的方法進(jìn)行選址。在綜合考慮基建成本以及監(jiān)控效果等因素后，利用Skyline可以即時(shí)的分析并查看單個(gè)防火監(jiān)測(cè)點(diǎn)的通視效果，利用ARCGIS方便對(duì)選址方案所確定的防火監(jiān)測(cè)站點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)及空間分析。在三岔子地區(qū)進(jìn)行的實(shí)例選址分析中，取得較好效果，基本達(dá)到預(yù)期的目的。

空間選址在現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)和生活中顯現(xiàn)出越發(fā)重要的作用，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，影響選址的因素將會(huì)越來(lái)越多，難度越來(lái)越大，而結(jié)合GIS進(jìn)行選址具有良好的可視化表達(dá)、數(shù)據(jù)管理和空間分析功能，使得空間選址更為直觀便捷。GIS技術(shù)尚有一些困難與不足，比如數(shù)據(jù)不易獲得、平臺(tái)軟件比較昂貴等，這在一定程度上限制了GIS技術(shù)在空間選址方面的發(fā)展，但是隨著GIS的不斷成熟與發(fā)展，將會(huì)顯現(xiàn)出其在空間選址方面的優(yōu)越性。

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OnFireMonitoringPointLocatingMethodinSanchaziArea

ZHANG Yun1，ZHENG Hong2

(1.Academy of Forest Inventory and Planning, SFA, Beijing 100714,China；2.Central South Forest Inventory and Planning Institute of State Forestry Administration，Changsha 410014，Hunan，China)

In order to prevent forest fire in a better way,and to make the real-time monitoring and controlling over forest region come true,the suitable forest fire monitoring points should be selected and the range of monitoring to the current resources should also be maximized.Moreover,this essay useed the GIS space analysis function to carry out the site selecting analysis for the forest region of Sanchazi Forestry Bureau.Finally,integrating with various factors,the appropriate peak points of mountain have also been selected as the installation place for real-time monitoring and controlling equipments.

fire-proof monitoring point；real-time monitoring and controlling；space analysis

2013-03-05

2013-04-22

張?jiān)?1974-)，女，河南西華人，助理工程師，主要從事森林資源監(jiān)測(cè)工作。

S762.2；TP39

B

1003-6075(2013)02-0038-04