一種預(yù)測森林火災(zāi)日發(fā)生概率的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種預(yù)測森林火災(zāi)日發(fā)生概率的方法，該方法包括步驟一、將森林火災(zāi)歷史數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)、FWI各組分因子、Julian日期確定為影響森林火災(zāi)的影響因子并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；步驟二、通過數(shù)據(jù)進(jìn)行多重共線性診斷，選擇膨脹因子小于10的影響因子；步驟三、通過Logistic?Forward?Wald分析，選取對(duì)火發(fā)生有顯著影響的因子；等等五個(gè)步驟。該發(fā)明考慮了區(qū)域內(nèi)影響火發(fā)生的相關(guān)因素，以量化的方法對(duì)區(qū)域內(nèi)森林火災(zāi)發(fā)生的可能性進(jìn)行評(píng)估，具有更大的準(zhǔn)確性和對(duì)火發(fā)生危險(xiǎn)性的判斷。
【專利說明】 一種預(yù)測森林火災(zāi)日發(fā)生概率的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明專利涉及一種預(yù)測森林火災(zāi)的方法，尤其涉及一種預(yù)測森林火災(zāi)日發(fā)生概率的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]森林火災(zāi)是當(dāng)今世界發(fā)生面廣，突發(fā)性強(qiáng)，破壞性大，處置撲救較為困難的自然災(zāi)害，隨著全球氣候變暖，火災(zāi)有上升的趨勢。近年來我國特大和重大森林火災(zāi)發(fā)生也呈上升趨勢，我國森林防火形勢一直處于嚴(yán)峻的狀態(tài)。森林火災(zāi)造成重大經(jīng)濟(jì)損失和環(huán)境破壞，嚴(yán)重威脅居民生命財(cái)產(chǎn)安全。
[0003]目前關(guān)于森林火災(zāi)發(fā)生危險(xiǎn)性預(yù)報(bào)的手段主要采用火險(xiǎn)預(yù)報(bào)，森林火險(xiǎn)天氣預(yù)報(bào)和森林火險(xiǎn)等級(jí)預(yù)報(bào)僅預(yù)測預(yù)報(bào)特定天氣條件引發(fā)森林火災(zāi)的危險(xiǎn)性等級(jí)?；痣U(xiǎn)預(yù)報(bào)主要是根據(jù)氣象要素和植被對(duì)環(huán)境條件的反應(yīng)來估計(jì)林火發(fā)生的可能性，也就是天氣條件是否有利于林火發(fā)生。因此，火險(xiǎn)預(yù)報(bào)應(yīng)選擇能反映天氣干濕的氣象要素，絕大多數(shù)為變化因子，如空氣溫度、相對(duì)濕度、降水、風(fēng)、連旱天數(shù)等；植被條件擬選取可燃物含水率，特別是細(xì)小可燃物的含水率。根據(jù)這些火險(xiǎn)因子，利用數(shù)學(xué)或統(tǒng)計(jì)學(xué)方法計(jì)算出火險(xiǎn)指標(biāo)，劃分火險(xiǎn)等級(jí)。
[0004]森林火災(zāi)發(fā)生預(yù)報(bào)是在火險(xiǎn)預(yù)報(bào)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，森林火災(zāi)發(fā)生預(yù)報(bào)要求預(yù)報(bào)出某一地區(qū)某一時(shí)間段內(nèi)林火出現(xiàn)的概率或次數(shù)。森林火災(zāi)發(fā)生預(yù)報(bào)則綜合考慮天氣變化、可燃物干濕程度變化和可燃物類型及火源出現(xiàn)的危險(xiǎn)等來預(yù)測預(yù)報(bào)火災(zāi)發(fā)生的可能性。因此，森林火災(zāi)發(fā)生預(yù)報(bào)因子選取需要反映火險(xiǎn)預(yù)報(bào)因子。
[0005]森林火災(zāi)發(fā)生概率模型是進(jìn)行林火發(fā)生危險(xiǎn)性預(yù)報(bào)的重要手段。這方面的研究主要是通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、泊松分布模型等方法對(duì)火災(zāi)發(fā)生概率或數(shù)量進(jìn)行估測。目前國內(nèi)與之有關(guān)的專利技術(shù)有:森林火險(xiǎn)等級(jí)快速查算尺(專利號(hào):ZL200820108964.8)、草原火險(xiǎn)等級(jí)快速查算尺(專利號(hào):ZL200820108963.3)以及基于數(shù)據(jù)挖掘的森林火災(zāi)預(yù)測方法(申請(qǐng)?zhí)?201210097986.X)等。森林火險(xiǎn)等級(jí)快速查算尺和草原火險(xiǎn)等級(jí)僅考慮簡單的氣象因子，進(jìn)行簡單的火險(xiǎn)等級(jí)劃分，無法計(jì)算火災(zāi)發(fā)生概率，屬火險(xiǎn)天氣等級(jí)估算?；跀?shù)據(jù)挖掘的森林火災(zāi)預(yù)測方法采用月值數(shù)據(jù)進(jìn)行簡單預(yù)測，沒有很好的解決代表可燃物狀況和潛在火行為狀況的因子輸入，以及僅從不同因子之間的相關(guān)性判斷不同因子對(duì)森林火災(zāi)發(fā)生的影響，并且沒有關(guān)于模型預(yù)測結(jié)果的精度評(píng)價(jià)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決上述問題本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案。該方法包括如下步驟:
[0007]步驟一、將森林火災(zāi)歷史數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)、FffI各組分因子、Julian日期確定為影響森林火災(zāi)的影響因子并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。
[0008]森林火災(zāi)的發(fā)生受到多種因素的綜合影響。根據(jù)分類，可以將影響因素分成穩(wěn)定性影響因素和隨機(jī)性影響因素。穩(wěn)定性影響因素主要是指某一區(qū)域長期不變或變化很小的要素，如地形、海拔、坡度、坡向、氣候背景、公路、鐵路等。隨機(jī)性影響因素主要是指某一區(qū)域短時(shí)間內(nèi)變化較大的要素，如風(fēng)速、風(fēng)向、降水、氣溫等。這些要素在不同程度上影響了林火的發(fā)生。本方法將所有相關(guān)的要素綜合考慮，從中篩選出影響較大，易于解釋的因素。
[0009]對(duì)影響因子進(jìn)行處理具體為:
[0010](I)森林火災(zāi)歷史數(shù)據(jù)處理
[0011]特定研究區(qū)域內(nèi)森林火災(zāi)日發(fā)生次數(shù)和發(fā)生的日期，森林火災(zāi)數(shù)據(jù)需要與氣象數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)，長時(shí)間的森林火災(zāi)歷史記錄有助于提高模型的預(yù)測精度。
[0012](2)氣象數(shù)據(jù)處理
[0013]連續(xù)的氣象日值數(shù)據(jù)，某種氣象因子的缺失或異常將會(huì)對(duì)計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生影響。因此需要在計(jì)算前或計(jì)算過程中對(duì)氣象因子的缺失值和異常值進(jìn)行識(shí)別和處理。
[0014](3)FWI各組分因子計(jì)算
[0015]模型中根據(jù)處理結(jié)果需要輸入林火天氣指數(shù)FWI系統(tǒng)中的輸出參數(shù)，分別為:細(xì)小可燃物濕度碼FFMC、半腐層濕度碼DMC、干旱碼DC、初始蔓延速度IS1、可燃物累積指數(shù)BU1、火天氣指數(shù)FWI。根據(jù)與相關(guān)因子進(jìn)行共線性分析結(jié)果，對(duì)FWI各組分因子進(jìn)行選擇。
[0016]FFMC, DMC和DC表示不同類別的森林可燃物濕度變化，IS1、BUI和FWI是火行為指標(biāo)。
[0017](4) Julian 日期
[0018]反映了季節(jié)性的變化對(duì)火發(fā)生概率的影響。
[0019]步驟二、通過數(shù)據(jù)進(jìn)行多重共線性診斷，選擇膨脹因子小于10的影響因子；
[0020]步驟三、通過Logistic Forward Wald分析,選取對(duì)火發(fā)生有顯著影響的因子；
[0021]上述步驟二和步驟三中，由于自變量的共線性會(huì)降低模型的精度，為了提高模型模擬的精度，降低模型內(nèi)不同變量之間的共線性，為此在建模前對(duì)所選取的變量要進(jìn)行多重共線性檢驗(yàn)。依據(jù)變量的方差膨脹因子VIF，VIF值越大說明相關(guān)系數(shù)之間的共線性越大，通常情況下VIF值小于10，即表示各變量間沒有明顯的相關(guān)性，容忍度越小，多重共線性越嚴(yán)重，此外也可通過最大特征值時(shí)各變量的變異比重來判斷變量之間的相關(guān)性。一般認(rèn)為VIF〈10則認(rèn)為線性相關(guān)不明顯，這些變量對(duì)火發(fā)生的影響是不同的，用這些變量進(jìn)行Logistic Forward Wald分析,篩選出對(duì)火發(fā)生具有
[0022]顯著影響的變量。
[0023]步驟四、建立森林火災(zāi)人為火日發(fā)生概率Logistic模型
[0024]
【權(quán)利要求】
1.一種預(yù)測森林火災(zāi)日發(fā)生概率的方法，其特征在于，該方法包括如下步驟: 步驟一、將森林火災(zāi)歷史數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)、FffI各組分因子、Julian日期確定為影響森林火災(zāi)的影響因子并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理； 步驟二、通過數(shù)據(jù)進(jìn)行多重共線性診斷，選擇膨脹因子小于10的影響因子； 步驟三、通過Logistic Forward Wald分析,選取對(duì)火發(fā)生有顯著影響的因子； 步驟四、建立森林火災(zāi)人為火日發(fā)生概率Logistic模型

【文檔編號(hào)】G06Q10/04GK103886385SQ201410057152
【公開日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2014年2月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月20日
【發(fā)明者】王明玉, 舒立福, 田曉瑞, 趙鳳君 申請(qǐng)人:中國林業(yè)科學(xué)研究院森林生態(tài)環(huán)境與保護(hù)研究所