基于大數(shù)據(jù)的草原火險預(yù)報預(yù)警機(jī)制研究＊

邱明月

基于大數(shù)據(jù)的草原火險預(yù)報預(yù)警機(jī)制研究＊

邱明月

（南京森林警察學(xué)院，江蘇 南京 210023）

嚴(yán)重的草原火災(zāi)不僅會對人民的生命財產(chǎn)造成巨大威脅，同時，對生態(tài)環(huán)境也會造成嚴(yán)重的影響。而目前大數(shù)據(jù)已經(jīng)上升至國家戰(zhàn)略，并正在被深入應(yīng)用到各行各業(yè)中，且已經(jīng)取得了較好的應(yīng)用效果。大數(shù)據(jù)分析技術(shù)作為世界各行各業(yè)的研究熱點(diǎn)，也應(yīng)與草原火災(zāi)危險性預(yù)測和預(yù)警工作緊密結(jié)合，以加快實現(xiàn)智能化的草原火災(zāi)預(yù)報預(yù)警相關(guān)機(jī)制與現(xiàn)代化建設(shè)。通過對草原火災(zāi)預(yù)測的相關(guān)背景分析，研究基于大數(shù)據(jù)的有效的草原火險預(yù)測預(yù)防方法及對策，進(jìn)一步為草原防火工作提供新的思路和方法。

大數(shù)據(jù)；草原火險；預(yù)警系統(tǒng)；數(shù)據(jù)資源

1 研究背景

“十三五”規(guī)劃的發(fā)展思路中提到：全面執(zhí)行“預(yù)防為主，防消結(jié)合”的工作方針，以保護(hù)人民群眾生命財產(chǎn)安全和草原資源為根本，加強(qiáng)草原火災(zāi)監(jiān)測預(yù)警體制機(jī)制，全面提高草原火災(zāi)預(yù)防能力，加快實現(xiàn)草原防火能力現(xiàn)代化。未來主要的重點(diǎn)工作任務(wù)之一是聯(lián)合氣象部門開展草原火險預(yù)報預(yù)警工作，建立草原火險預(yù)報預(yù)警機(jī)制。建設(shè)草原火災(zāi)監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，并通過實施有效改變目前草原火險預(yù)測預(yù)警的科學(xué)指揮決策以支撐不足等現(xiàn)狀。綜上可以看出，運(yùn)用現(xiàn)代化信息技術(shù)手段科學(xué)、合理地對草原火險進(jìn)行預(yù)測，并建立相關(guān)的預(yù)警機(jī)制是未來的工作重點(diǎn)與發(fā)展方向。

數(shù)據(jù)基于數(shù)據(jù)挖掘等信息化技術(shù)手段，能夠有效地挖掘與預(yù)測各種數(shù)據(jù)資源，以提升草原火險工作的情報洞察能力、分析決策能力、指揮管理能力、偵查破案能力和服務(wù)社會能力。數(shù)據(jù)挖掘等大數(shù)據(jù)分析技術(shù)作為當(dāng)今世界范圍內(nèi)各行各業(yè)的研究熱點(diǎn)，也應(yīng)與草原火險預(yù)報預(yù)警的工作緊密融合，以加快實現(xiàn)草原防火能力現(xiàn)代化。

草原火災(zāi)的發(fā)生較難預(yù)測，如果要對每一處草原都進(jìn)行火險的監(jiān)控，會耗費(fèi)很多的人力、物力。在大數(shù)據(jù)時代，可以在海量的數(shù)據(jù)中，通過各類草原的相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行草原火險的預(yù)報研究。傳統(tǒng)的經(jīng)驗預(yù)測模型基本根據(jù)以往的經(jīng)驗對指標(biāo)進(jìn)行選擇與預(yù)測，而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等數(shù)據(jù)挖掘模型具有很好的特征選擇與自我學(xué)習(xí)能力，能夠通過大量的樣本數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)來構(gòu)建出最適合的模型，即通過選用基于大數(shù)據(jù)的草原火險預(yù)測模型，提高草原火險的預(yù)警準(zhǔn)確性與精確性，從而為火災(zāi)預(yù)測預(yù)警機(jī)制提供更加科學(xué)的依據(jù)，進(jìn)而有針對性地對特定地點(diǎn)的草原進(jìn)行監(jiān)控，使有限的資源得到充分、有效的利用。

新時期的草原火險預(yù)報預(yù)警機(jī)制應(yīng)充分利用大數(shù)據(jù)資源，結(jié)合數(shù)據(jù)挖掘等大數(shù)據(jù)處理技術(shù)，推動草原防火工作信息化，進(jìn)一步提高草原火險預(yù)報預(yù)警的工作質(zhì)量和效率。

2 研究現(xiàn)狀

目前，與大數(shù)據(jù)結(jié)合的草原火險預(yù)報預(yù)警機(jī)制方面的研究在國內(nèi)剛剛起步，具體的科技文獻(xiàn)還很少。在本課題申報過程中，課題組成員專門對草原火險的預(yù)報預(yù)警相關(guān)研究文獻(xiàn)進(jìn)行檢索。在中國學(xué)術(shù)期刊網(wǎng)絡(luò)出版總庫中，以“主題”作為檢索條件，使用關(guān)鍵詞“大數(shù)據(jù)”或“數(shù)據(jù)挖掘”，分別與關(guān)鍵詞“草原火災(zāi)”組合進(jìn)行精確檢索，沒有檢索到相關(guān)研究文章，可見基于大數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)挖掘的草原火險預(yù)報預(yù)警機(jī)制的相關(guān)研究還處于起步階段。

輸入關(guān)鍵詞“草原火災(zāi)”并含“預(yù)警”進(jìn)行精確檢索，共檢索到30篇文章，但大都不是關(guān)于草原火險的預(yù)報預(yù)警研究。其中，大多數(shù)文章都著重研究了各地草原火災(zāi)的現(xiàn)狀以及防控工作，而基于數(shù)據(jù)挖掘相關(guān)大數(shù)據(jù)處理技術(shù)的草原火災(zāi)預(yù)警研究較少。崔亮等利用Logistic回歸模型進(jìn)行警源識別確定影響草原火災(zāi)風(fēng)險預(yù)警的關(guān)鍵因子，采用層次分析法通過專家打分計算各個指標(biāo)的權(quán)重，從而對呼倫貝爾草原進(jìn)行風(fēng)險預(yù)警；都瓦拉等以內(nèi)蒙古自治區(qū)為研究區(qū)，基于3S技術(shù)對內(nèi)蒙古草原枯草期可燃物量進(jìn)行遙感估測、內(nèi)蒙古草原火險預(yù)警、亞像元火點(diǎn)面積估測、風(fēng)險評價、損失評估和草原火災(zāi)生態(tài)環(huán)境影響評價等進(jìn)行研究。

輸入關(guān)鍵詞“草原火災(zāi)”并含“預(yù)警機(jī)制”進(jìn)行精確檢索，共檢索到3篇文章，都不是草原火災(zāi)預(yù)警機(jī)制的相關(guān)研究。在對以上相關(guān)文獻(xiàn)的研究分析中我們發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)的關(guān)于草原火險的預(yù)測預(yù)警相關(guān)文章都很有參考價值，但是由于論文發(fā)表的時間原因，基于數(shù)據(jù)挖掘等大數(shù)據(jù)分析的草原火險預(yù)測預(yù)警機(jī)制很少有論文提及或者給出具體的實施方案。因此，本文基于大數(shù)據(jù)的草原火險預(yù)報預(yù)警研究具有很強(qiáng)的理論與現(xiàn)實意義。

3 研究機(jī)制

目前，中國草原防火工作主要面臨著火災(zāi)風(fēng)險水平上升、火災(zāi)多發(fā)區(qū)擴(kuò)大、火源控制難度加大、境外火災(zāi)頻發(fā)等不利因素。如何通過科學(xué)的管理機(jī)制來應(yīng)對草原火險，且無論是草原火災(zāi)的預(yù)防還是草原火災(zāi)事故的處理，都需要依靠現(xiàn)代高新科技。基于大數(shù)據(jù)的草原火險預(yù)測預(yù)警機(jī)制也應(yīng)從以下幾個方面來著手。

3.1 基于大數(shù)據(jù)科學(xué)地劃定草原火險區(qū)

目前，國務(wù)院草原行政主管部門根據(jù)草原火災(zāi)發(fā)生的危險程度和影響范圍等相關(guān)指標(biāo)，將全國草原的火險區(qū)劃分為極高、高、中、低四個等級區(qū)域。由于影響草原火災(zāi)發(fā)生和發(fā)展的因素種類復(fù)雜多樣，所以在進(jìn)行草原火險的等級評估時，無法將全部的影響因素作為草原火險的評估指標(biāo)。因此，需要根據(jù)草原區(qū)域的自身特點(diǎn)，結(jié)合數(shù)據(jù)來源的相關(guān)特征，再運(yùn)用大數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)運(yùn)算得出具有代表性的火險評估指標(biāo)，用于火險指數(shù)等相關(guān)模型的搭建與運(yùn)算。最終基于大數(shù)據(jù)運(yùn)算選擇出來的火險評估指標(biāo)，對草原火險區(qū)的等級進(jìn)行科學(xué)、有效的評估。

3.2 基于大數(shù)據(jù)預(yù)測防火期和管制期

首先應(yīng)當(dāng)基于大數(shù)據(jù)技術(shù)對歷年已發(fā)生的草原火災(zāi)發(fā)生規(guī)律進(jìn)行深度挖掘，并結(jié)合評估區(qū)域的各項指標(biāo)詳細(xì)預(yù)測草原的火災(zāi)發(fā)生等級。相關(guān)的草原防火決策部門根據(jù)大數(shù)據(jù)預(yù)測的各時期草原火災(zāi)等級，確定本區(qū)域的具體草原防火期，并定期向外界社會公布。在草原防火期內(nèi)，當(dāng)出現(xiàn)觸發(fā)火災(zāi)等級的相關(guān)指標(biāo)時，草原防火決策部門應(yīng)當(dāng)將極高草原火險區(qū)、高草原火險區(qū)以及一旦發(fā)生草原火災(zāi)可能造成人身重大傷亡或者財產(chǎn)重大損失的區(qū)域劃為草原防火管制區(qū)，并規(guī)定管制期限，且對相關(guān)單位及民眾做好宣傳與防治工作。

3.3 搭建基于大數(shù)據(jù)的草原火險預(yù)測預(yù)警平臺

搭建包含評估區(qū)域的各項指標(biāo)數(shù)據(jù)（包括氣象、遙感、可燃物特征和地貌等因素）、基于大數(shù)據(jù)的草原火險情況預(yù)測、基于大數(shù)據(jù)的草原防火重點(diǎn)區(qū)域預(yù)測以及未來的草原火險等級預(yù)測等相關(guān)內(nèi)容的草原火險預(yù)測預(yù)警平臺。通過平臺顯示目前的干燥程度、降水實況分析圖、表等氣象信息資料以及未來的火險等級預(yù)報。相關(guān)部門通過平臺分析通報草原防火形勢，基于大數(shù)據(jù)預(yù)測不同時期和不同地區(qū)草原防火特點(diǎn)，明確防范區(qū)域和重要時段，指導(dǎo)加強(qiáng)草原防火預(yù)警預(yù)報工作，有效提高預(yù)防草原火災(zāi)的應(yīng)變能力。平臺的建立有利于各部門通力合作，不斷提高草原火險的預(yù)警精準(zhǔn)度，促進(jìn)草原防火能力現(xiàn)代化。

3.4 基于大數(shù)據(jù)的草原火險預(yù)報預(yù)警機(jī)制

建設(shè)火災(zāi)預(yù)警機(jī)制的重點(diǎn)就是明確各部門的職能，包括政府、消防部門、醫(yī)療機(jī)構(gòu)、通信領(lǐng)域以及交通行業(yè)在內(nèi)，在發(fā)生火災(zāi)以后，他們必須在最短的時間內(nèi)通力合作，做出預(yù)警分析以及決策。基于數(shù)據(jù)挖掘等大數(shù)據(jù)技術(shù)手段，科學(xué)地劃定草原火險區(qū)，對預(yù)測防火期和管制期進(jìn)行精確預(yù)測，并搭建大數(shù)據(jù)的草原火險預(yù)測預(yù)警平臺，充分、高效地利用現(xiàn)代化先進(jìn)技術(shù)對草原火險進(jìn)行精準(zhǔn)預(yù)判，為各部門部署草原防火工作提供科學(xué)、準(zhǔn)確的決策依據(jù)。

通過建立基于大數(shù)據(jù)的草原火險預(yù)報預(yù)警機(jī)制，對各個部門或者機(jī)構(gòu)的資源進(jìn)行科學(xué)、統(tǒng)一的調(diào)度，實現(xiàn)各部門的協(xié)調(diào)配合，提高人力、物力以及財力的利用率，達(dá)到最佳的救援效果。氣象主管機(jī)構(gòu)根據(jù)大量的歷史數(shù)據(jù)、當(dāng)?shù)氐臍庀?shù)據(jù)、草原特有的特征數(shù)據(jù)以及結(jié)合草原防火的實際需要，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)對草原防火期的火險氣候趨勢進(jìn)行預(yù)測，并做好草原火險氣象等級預(yù)報和發(fā)布工作。草原防火主管部門依據(jù)相關(guān)部門提供的預(yù)報預(yù)警信息，可以采取相應(yīng)措施，預(yù)防和減少草原火災(zāi)的發(fā)生。

4 總結(jié)

數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)是近年來數(shù)據(jù)庫和人工智能領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)課題，在很多領(lǐng)域己有研究，然而，中國是世界上草原資源最豐富的國家之一，草原總面積將近4億公頃，占全國土地總面積的40%，為現(xiàn)有耕地面積的3倍，但是中國在利用數(shù)據(jù)挖掘?qū)Σ菰馂?zāi)預(yù)測工作方面仍處于初級階段。如何將數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)應(yīng)用于草原火險預(yù)報預(yù)警工作，仍需進(jìn)一步的研究。未來應(yīng)充分發(fā)揮大數(shù)據(jù)的作用，加快實現(xiàn)草原防火能力現(xiàn)代化，為草原火險的相關(guān)預(yù)測和分析應(yīng)用提供參考性信息與建議。

［1］時彥民，張志如，王立韜，等.中國草原火災(zāi)防控工作成效及對策措施［J］.中國畜牧業(yè)，2018（9）：55-57.

［2］杜澤.用先進(jìn)的應(yīng)急指揮技術(shù)完善火災(zāi)預(yù)警機(jī)制——訪北京呈創(chuàng)科技股份有限公司技術(shù)總監(jiān)王思東［J］.中國信息界，2017（4）：86-87.

［3］衛(wèi)草源.全面促進(jìn)草原防火事業(yè)長遠(yuǎn)發(fā)展——中央人民廣播電臺專訪農(nóng)業(yè)部草原防火辦副主任宋中山［J］.中國畜牧業(yè)，2017（13）：63-66.

［4］農(nóng)業(yè)部草原防火指揮部辦公室.草原火災(zāi)級別劃分規(guī)定［J］.青海草業(yè)，2017，26（1）：41.

S812.6

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.18.035

2095－6835（2019）18－0088－02

國家林業(yè)和草原局2019年度軟科學(xué)研究項目“基于大數(shù)據(jù)的草原火險預(yù)報預(yù)警機(jī)制研究”（編號：2019131014）

邱明月（1988—），女，江蘇連云港人，博士，南京森林警察學(xué)院信息技術(shù)學(xué)院講師，主要研究方向為數(shù)據(jù)挖掘、公安情報學(xué)。

〔編輯：張思楠〕