3S技術的森林防火道路規劃研究

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

3S技術的森林防火道路規劃研究

徐谷丹1，朱紫巍2，李鶴3
1國家林業局北方航空護林總站；2國家林業局調查規劃設計院；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，不僅對我國綠化環境改善居民周邊有著重要作用，同時也能夠推動我國經濟發展，提高社會文明建設。在日常工作中，林業部門人員主要通過對林區育苗種植、林間管理以及防治病蟲害等方面對林區進行管理和保護，但由于林木屬于易燃物質，人類無法利用肉眼和直覺去預測火災。3S技術的研發和運用能夠有效解決這一問題，而利用3S技術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提高林業工作效率。本文將對如何利用3S技術對森林防火道路規劃設計進行研究。

3S技術；森林防火道路；合理規劃

前言

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

一、3S技術概念以及在森林防火道路中的應用基礎

3S技術是由GPS、GIS以及RS技術的統稱，是通過利用將空間傳感技術、計算機技術以及通訊技術等多種科學技術高度集合而成的一種現代新型科技信息技術，主要用于地理、林業以及航天等領域。

1.GPS技術

GPS的全稱為全球定位系統。這種技術主要通過利用衛星對目標位置進行準確定位，再使用計算機處理系統將位置的數據傳輸到下達指令人員的計算機終端中。GPS技術目前已經廣泛用于我國的軍事、車輛導航以及智能手機中，通過先進的技術系統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

GIS技術是以地理信息為基礎，將地理、科學以及計算機技術等多種學科交叉運用、為地理研究和決策的一種先進技術，全稱為地理信息技術。它通過對計算機終端發出的指令數據目標進行分析和查找，通過利用自身計算機技術系統將結果又表格型數據轉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果，并根據結果進行下一步工作。GIS技術能夠對各個地區的街區、人口甚至街邊環境進行顯示，具有非常強的直觀性。

3.RS技術

RS技術又被稱為遙感技術，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、傳輸以及處理的現代處理技術，它能夠對地球上各類現象進行遙測和分析，主要用于林業預防病蟲害等。

4.3S技術在森林防火通道規劃中的應用基礎

林木作為可再生性能源一直是我國發展經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，避免發生火災對林區造成傷害。由于林業部門的工作性質包括、地理、氣候以及信息等多種領域知識的涵蓋，因此在對林區防火道路規劃時使用3S技術不僅能夠有效地利用科技系統對防火林道進行合理規劃，更在一定程度上提高了工作效率，節省大量人力成本，對林業發展有著重要作用。

二、基于3S技術的空間數據獲取

1.基于RS的數據獲取

利用遙感數據更新空間數據庫，最直接的方式就是將糾正遙感圖像作為背景底圖，進行矢量數據的編輯修改。而對遙感圖像數據進行分類，得到的數據可以添加到GIS數據庫中。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;然后訓練分類器;最后對分類精度進行評價。

2.基于GPS數據采集

第一，通過GPS系統對林區位置進行準確定位，通過利用GPS系統對林區的面積、所在區域以及林木分布進行了解，根據地區判斷林木生長的環境和土地質量和林木種類，并對該地區的氣候進行分析，運用計算機先進技術推斷出該地區發生火災的可能性，并對該地區歷年來發生火災的因素進行調查；第二，利用GPS系統查看周邊居民環境和水源位置，判斷并規劃設立防火通道的位置和面積，通過與RS技術的結合使用，對該地區的林道和防火隔離帶建立進行基本規劃，并通過利用RS技術對火災進行遙測和預防。

三、森林防火道路規劃設計

1.水系緩沖分析

這部分主要分析水系以及與林區原有道路的相互聯系，水資源是面狀或線狀區域，涉及的范圍比較寬廣，此處設置緩沖距離為100m。基于森林防火的需要，有效的可利用的水資源必須是分布在林區道路可到達的范圍內，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水系所能覆蓋的有效范圍，在此范圍內的水系則是有效的可以提供森林防火目的有效水資源。

2.道路緩沖區分析

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

3.3D分析

利用等高線生成TIN模型，進行3D分析，分析林區地形走勢情況。由于高海拔地形，溫度逐漸降低，蒸發量減小，濕度變大，發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，容易發生森林火災。同時道路緩沖區所不能分析的盲區也都可以直觀體現。

4.布局優化

設計規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°;部分位于砍伐區內的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;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化之后，即可得到符合林區防火要求的路網布局。

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

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