徐谷丹，朱紫巍，李鶴國家林業(yè)局北方航空護林總站；國家林業(yè)局調(diào)查規(guī)劃設計院；哈爾濱工程大學綠化中心

3S技術(shù)的森林防火道路規(guī)劃研究

徐谷丹1，朱紫巍2，李鶴3
1國家林業(yè)局北方航空護林總站；2國家林業(yè)局調(diào)查規(guī)劃設計院；3哈爾濱工程大學綠化中心

森林林木使我國最重要的可再生性能源之一，不僅對我國綠化環(huán)境改善居民周邊有著重要作用，同時也能夠推動我國經(jīng)濟發(fā)展，提高社會文明建設。在日常工作中，林業(yè)部門人員主要通過對林區(qū)育苗種植、林間管理以及防治病蟲害等方面對林區(qū)進行管理和保護，但由于林木屬于易燃物質(zhì)，人類無法利用肉眼和直覺去預測火災。3S技術(shù)的研發(fā)和運用能夠有效解決這一問題，而利用3S技術(shù)為基礎建立防火道路，不僅能夠有效地對火災和其他災害進行預測，同時也能夠利用其高科技系統(tǒng)提高林業(yè)工作效率。本文將對如何利用3S技術(shù)對森林防火道路規(guī)劃設計進行研究。

3S技術(shù)；森林防火道路；合理規(guī)劃

前言

科技的不斷進步讓我們看到了計算機技術(shù)和信息技術(shù)的先進性和科學性，為我們的生活和工作帶來便利的同時也為社會文明發(fā)展奠定良好基礎。而目前我國各個領(lǐng)域都在大力發(fā)展科學技術(shù)，提高工作效率的同時也為我國發(fā)展經(jīng)濟做出貢獻。而我國作為林業(yè)大國同樣離不開科技手段對林業(yè)部門的支持和運作。以GPS、GIS以及RS組成的3S技術(shù)為基礎在我國林業(yè)防火林道建設規(guī)劃的不斷開發(fā)和研究，也為林業(yè)發(fā)展、提高林業(yè)防火技術(shù)有著重要作用。

一、3S技術(shù)概念以及在森林防火道路中的應用基礎

3S技術(shù)是由GPS、GIS以及RS技術(shù)的統(tǒng)稱，是通過利用將空間傳感技術(shù)、計算機技術(shù)以及通訊技術(shù)等多種科學技術(shù)高度集合而成的一種現(xiàn)代新型科技信息技術(shù)，主要用于地理、林業(yè)以及航天等領(lǐng)域。

1.GPS技術(shù)

GPS的全稱為全球定位系統(tǒng)。這種技術(shù)主要通過利用衛(wèi)星對目標位置進行準確定位，再使用計算機處理系統(tǒng)將位置的數(shù)據(jù)傳輸?shù)较逻_指令人員的計算機終端中。GPS技術(shù)目前已經(jīng)廣泛用于我國的軍事、車輛導航以及智能手機中，通過先進的技術(shù)系統(tǒng)能夠為我們準確對目標地點快速定位，提高效率的同時也為我們的生活和工作帶來便利。

2.GIS技術(shù)

GIS技術(shù)是以地理信息為基礎，將地理、科學以及計算機技術(shù)等多種學科交叉運用、為地理研究和決策的一種先進技術(shù)，全稱為地理信息技術(shù)。它通過對計算機終端發(fā)出的指令數(shù)據(jù)目標進行分析和查找，通過利用自身計算機技術(shù)系統(tǒng)將結(jié)果又表格型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為直觀的地理位置圖像，使下達指令的人員能夠清除地觀察并瀏覽結(jié)果，并根據(jù)結(jié)果進行下一步工作。GIS技術(shù)能夠?qū)Ω鱾€地區(qū)的街區(qū)、人口甚至街邊環(huán)境進行顯示，具有非常強的直觀性。

3.RS技術(shù)

RS技術(shù)又被稱為遙感技術(shù)，是外層空間中的設備對地球表層以及各類電磁波信息進行收集、傳輸以及處理的現(xiàn)代處理技術(shù)，它能夠?qū)Φ厍蛏细黝惉F(xiàn)象進行遙測和分析，主要用于林業(yè)預防病蟲害等。

4.3S技術(shù)在森林防火通道規(guī)劃中的應用基礎

林木作為可再生性能源一直是我國發(fā)展經(jīng)濟中不可或缺的一部分，但由于林木屬于易燃材料，因此在日常工作中不僅要做好林間管理、種植以及防止病蟲害，最重要的就是建立一防火隔離帶為主的臨建防火通道，避免發(fā)生火災對林區(qū)造成傷害。由于林業(yè)部門的工作性質(zhì)包括、地理、氣候以及信息等多種領(lǐng)域知識的涵蓋，因此在對林區(qū)防火道路規(guī)劃時使用3S技術(shù)不僅能夠有效地利用科技系統(tǒng)對防火林道進行合理規(guī)劃，更在一定程度上提高了工作效率，節(jié)省大量人力成本，對林業(yè)發(fā)展有著重要作用。

二、基于3S技術(shù)的空間數(shù)據(jù)獲取

1.基于RS的數(shù)據(jù)獲取

利用遙感數(shù)據(jù)更新空間數(shù)據(jù)庫，最直接的方式就是將糾正遙感圖像作為背景底圖，進行矢量數(shù)據(jù)的編輯修改。而對遙感圖像數(shù)據(jù)進行分類，得到的數(shù)據(jù)可以添加到GIS數(shù)據(jù)庫中。在對遙感圖像分類時，首先進行分類特征波段的選擇;其次是選擇訓練樣區(qū);然后訓練分類器;最后對分類精度進行評價。

2.基于GPS數(shù)據(jù)采集

第一，通過GPS系統(tǒng)對林區(qū)位置進行準確定位，通過利用GPS系統(tǒng)對林區(qū)的面積、所在區(qū)域以及林木分布進行了解，根據(jù)地區(qū)判斷林木生長的環(huán)境和土地質(zhì)量和林木種類，并對該地區(qū)的氣候進行分析，運用計算機先進技術(shù)推斷出該地區(qū)發(fā)生火災的可能性，并對該地區(qū)歷年來發(fā)生火災的因素進行調(diào)查；第二，利用GPS系統(tǒng)查看周邊居民環(huán)境和水源位置，判斷并規(guī)劃設立防火通道的位置和面積，通過與RS技術(shù)的結(jié)合使用，對該地區(qū)的林道和防火隔離帶建立進行基本規(guī)劃，并通過利用RS技術(shù)對火災進行遙測和預防。

三、森林防火道路規(guī)劃設計

1.水系緩沖分析

這部分主要分析水系以及與林區(qū)原有道路的相互聯(lián)系，水資源是面狀或線狀區(qū)域，涉及的范圍比較寬廣，此處設置緩沖距離為100m?；谏址阑鸬男枰?，有效的可利用的水資源必須是分布在林區(qū)道路可到達的范圍內(nèi)，這樣才可以進行取水，進而起到防火、滅火的作用。因此，首先考慮的是分析林區(qū)水系所能覆蓋的有效范圍，在此范圍內(nèi)的水系則是有效的可以提供森林防火目的有效水資源。

2.道路緩沖區(qū)分析

對林區(qū)原有道路做緩沖區(qū)分析，考慮大多數(shù)消防設備的有效滅火距離，設置緩沖距離為100m。選擇輸出緩沖區(qū)生成新圖層，并選擇保存路徑，完成道路緩沖區(qū)建立。輸出生成緩沖區(qū)新圖層，并應用ArcGIS的疊置分析功能，將道路緩沖區(qū)和水系緩沖區(qū)圖層疊加。

3.3D分析

利用等高線生成TIN模型，進行3D分析，分析林區(qū)地形走勢情況。由于高海拔地形，溫度逐漸降低，蒸發(fā)量減小，濕度變大，發(fā)生林火的可能性降低。對于坡度超過30°的陡坡，降水徑流排泄快，地表可燃物易于干燥，火險程度較高，且不宜修建道路。對于坡向朝南的南向坡，接收的太陽輻射相對較多，因而其地面溫度比較高，空氣干燥，容易發(fā)生森林火災。同時道路緩沖區(qū)所不能分析的盲區(qū)也都可以直觀體現(xiàn)。

4.布局優(yōu)化

設計規(guī)劃森林防火道路標準是:道路寬度設計為3.5～5m;道路應盡量保持直線;道路最大坡度應該小于30°;部分位于砍伐區(qū)內(nèi)的100歲以上的樹木不砍伐;道路應盡量靠近水源;道路應盡量靠近一級火險林區(qū);道路可以考慮遠離防火隔離帶;道路不應破壞居民地;道路密度應合理等。在綜合考慮以上諸多因素之后，通過對初始方案進行優(yōu)化之后，即可得到符合林區(qū)防火要求的路網(wǎng)布局。

[1]王書涵,張曉麗,游先祥,陸亞剛,黎良材,李宏志.3S技術(shù)在森林火險等級研究中的應用[J].廣東農(nóng)業(yè)科學.2011(23)

[2]戴壽連,徐愛俊.森林火險評價與防火資源配置系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[J].林業(yè)資源管理.2011(03)