一種基于巡護(hù)終端的森林火險(xiǎn)動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及森林防火技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種基于巡護(hù)終端的森林火險(xiǎn)動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 森林火災(zāi)的發(fā)生、發(fā)展與氣象條件密切相關(guān)，森林火險(xiǎn)是森林火災(zāi)發(fā)生的可能性 和蔓延容易程度的一種度量，構(gòu)建森林火險(xiǎn)等級(jí)指標(biāo)必須充分考慮氣象因子的作用，開(kāi)展 森林火險(xiǎn)預(yù)報(bào)工作離不開(kāi)實(shí)時(shí)觀測(cè)氣象要素和預(yù)報(bào)氣象要素。林區(qū)巡護(hù)人員主要職責(zé)是發(fā) 現(xiàn)火情和預(yù)測(cè)火災(zāi)，傳統(tǒng)上通過(guò)護(hù)林員經(jīng)驗(yàn)判斷，或用氣象小站整體判別林區(qū)的火險(xiǎn)等級(jí)。
[0003] 森林火險(xiǎn)天氣等級(jí)的劃分是根據(jù)LYT1172-95《全國(guó)森林火險(xiǎn)天氣等級(jí)》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) (林業(yè)部1995年6月22日發(fā)布）進(jìn)行劃分的。該標(biāo)準(zhǔn)共考慮了 5個(gè)火險(xiǎn)氣象因子，S卩：① 森林防火期內(nèi)每日最高空氣溫度；②森林防火期內(nèi)每日最小相對(duì)濕度；③森林防火期內(nèi)每 日前期或當(dāng)日的降水量及其后的連續(xù)無(wú)降水日數(shù)；④森林防火期內(nèi)每日的最大風(fēng)力等級(jí)； ⑤森林防火期內(nèi)生物及非生物物候季節(jié)的影響訂正指數(shù)；用①+②+③+④-⑤得出的數(shù) 值與森林火險(xiǎn)天氣等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較得出森林火險(xiǎn)天氣等級(jí)；其中一級(jí)沒(méi)有危險(xiǎn)；二級(jí) 低度危險(xiǎn)；三級(jí)中度危險(xiǎn)；四級(jí)高度危險(xiǎn)；五級(jí)極度危險(xiǎn)。
[0004] 根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和計(jì)算方法，目前主要的森林火險(xiǎn)預(yù)測(cè)包括兩種，一種是基于國(guó)家 氣象局已有人工固定站和自動(dòng)氣象站的氣象因子采集系統(tǒng)，通過(guò)前端采集-GPRS信號(hào)傳 輸-后臺(tái)處理，實(shí)現(xiàn)大區(qū)域的火險(xiǎn)天氣預(yù)報(bào)；第二種是基于手持終端采集設(shè)備的獨(dú)立采集 與自動(dòng)火險(xiǎn)計(jì)算，可以獲得終端所在位置的火險(xiǎn)等級(jí)信息。
[0005] 目前現(xiàn)有的森林火險(xiǎn)預(yù)測(cè)技術(shù)存在以下缺點(diǎn)：
[0006] 1、基于現(xiàn)有氣象觀測(cè)和自動(dòng)氣象站的火險(xiǎn)預(yù)報(bào)，由于固定氣象觀測(cè)站山區(qū)分布很 少，山區(qū)環(huán)境復(fù)雜，氣象因子隨地形、海拔、森林所處的位置而變化，沒(méi)有足夠多的具有代表 性的氣象站監(jiān)測(cè)站點(diǎn)，且林內(nèi)小氣候與觀測(cè)站數(shù)據(jù)有很大的變化，這種預(yù)測(cè)不能反映護(hù)林 員所在責(zé)任區(qū)的火險(xiǎn)等級(jí)；
[0007] 2、基于手持終端的氣象監(jiān)測(cè)，在重點(diǎn)林區(qū)存在許多通信盲區(qū)，造成信號(hào)無(wú)法傳 輸；
[0008] 3、"⑤森林防火期內(nèi)生物及非生物物候季節(jié)的影響訂正指數(shù)"，設(shè)備是無(wú)法判定 的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的目的在于提供一種基于巡護(hù)終端的森林火險(xiǎn)動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)方法，以解決上述
【背景技術(shù)】中提出的問(wèn)題。
[0010] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
[0011] -種基于巡護(hù)終端的森林火險(xiǎn)動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)方法，包括以下步驟：
[0012] (1)護(hù)林員手持氣象采集設(shè)備進(jìn)行定時(shí)采集數(shù)據(jù)，將采集的數(shù)據(jù)通過(guò)藍(lán)牙傳輸?shù)?智能手機(jī)的APP解析數(shù)據(jù)，同時(shí)護(hù)林員根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)錄入物候現(xiàn)象判別系數(shù)；
[0013] (2)終端系統(tǒng)數(shù)據(jù)一方面以采集數(shù)據(jù)終端計(jì)算預(yù)測(cè)護(hù)林員當(dāng)前位置的火險(xiǎn)等級(jí)， 以提前預(yù)知當(dāng)前的火險(xiǎn)情況；
[0014] (3)終端系統(tǒng)另一方面把終端采集數(shù)據(jù)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送給火險(xiǎn)等級(jí)預(yù)測(cè)系統(tǒng)，護(hù) 林人員的手機(jī)與火險(xiǎn)等級(jí)預(yù)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行綁定以實(shí)現(xiàn)唯一標(biāo)識(shí)的雙向通信，在火險(xiǎn)等級(jí)系統(tǒng) 上根據(jù)護(hù)林員的責(zé)任巡視區(qū)域提前錄入?yún)^(qū)域管理的界限，根據(jù)相鄰的護(hù)林員的火險(xiǎn)氣象 信息，進(jìn)行基于地形的氣象要素插值，按照劃定的責(zé)任區(qū)預(yù)測(cè)火險(xiǎn)并標(biāo)繪制圖，發(fā)布火險(xiǎn)等 級(jí)；
[0015] (4)通過(guò)GPS定位林區(qū)工作人員，發(fā)布當(dāng)前所在區(qū)域火險(xiǎn)等級(jí)；同時(shí)向護(hù)林員終端 發(fā)送責(zé)任區(qū)域與所在巡視區(qū)火險(xiǎn)等級(jí)。
[0016] 作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述采集的數(shù)據(jù)包括物候的溫度、濕度、降雨量、風(fēng)速、 物候參數(shù)系數(shù)以及GPS定位信息。
[0017] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
[0018] 1、由于火災(zāi)基本都與人為因素有關(guān)，護(hù)林員行進(jìn)的路線基本都是驢友、村民的通 行小路，由護(hù)林員采集氣象數(shù)據(jù)信息來(lái)預(yù)測(cè)該護(hù)林員責(zé)任區(qū)內(nèi)山地微環(huán)境的火險(xiǎn)等級(jí)，是 最真實(shí)和可靠的；
[0019] 2、護(hù)林員與責(zé)任區(qū)一一對(duì)應(yīng)，產(chǎn)生的火險(xiǎn)等級(jí)預(yù)測(cè)，可以在電子地圖上標(biāo)繪出不 同火險(xiǎn)等級(jí)顏色；解決了防火辦對(duì)所轄林區(qū)每塊責(zé)任區(qū)的氣象火險(xiǎn)等級(jí)了如指掌，可以針 對(duì)高火險(xiǎn)地區(qū)的火災(zāi)突發(fā)狀況，提前防范；
【附圖說(shuō)明】
[0020] 圖1為本發(fā)明的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于 本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他 實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0022] 請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明實(shí)施例中，一種基于巡護(hù)終端的森林火險(xiǎn)動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)方法，包括 以下步驟：
[0023] (1)護(hù)林員手持氣象采集設(shè)備進(jìn)行定時(shí)采集數(shù)據(jù)，采集的數(shù)據(jù)包括物候的溫度、濕 度、降雨量、風(fēng)速、物候參數(shù)系數(shù)以及GPS定位信息，將采集的數(shù)據(jù)通過(guò)藍(lán)牙傳輸?shù)街悄苁?機(jī)的APP解析數(shù)據(jù)，同時(shí)護(hù)林員根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)錄入物候現(xiàn)象判別系數(shù)；
[0024] 數(shù)據(jù)采集根據(jù)預(yù)設(shè)的時(shí)間進(jìn)行采集和傳輸，通常設(shè)定為每小時(shí)采集一次數(shù)據(jù)；
[0025] (2)氣象采集設(shè)備采集的數(shù)據(jù)、智能終端提供的時(shí)間數(shù)據(jù)一同發(fā)送給火險(xiǎn)等級(jí)預(yù) 測(cè)系統(tǒng)，終端系統(tǒng)數(shù)據(jù)一方面以采集數(shù)據(jù)終端計(jì)算預(yù)測(cè)護(hù)林員當(dāng)前位置的火險(xiǎn)等級(jí)，以提 前預(yù)知當(dāng)前的火險(xiǎn)情況；
[0026] 對(duì)于火險(xiǎn)等級(jí)預(yù)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行搭建火險(xiǎn)等級(jí)預(yù)測(cè)系統(tǒng)以及責(zé)任區(qū)劃分與人員綁 定；
[0027] 在預(yù)測(cè)系統(tǒng)上根據(jù)每個(gè)護(hù)林員的管護(hù)區(qū)域的經(jīng)煒度信息，根椐實(shí)際情況標(biāo)繪并成 為該護(hù)林員的責(zé)任區(qū)；護(hù)林員的手機(jī)的信息在預(yù)測(cè)系統(tǒng)的后臺(tái)綁定該手機(jī)的電話和MC地 址，同時(shí)下載APP注冊(cè)認(rèn)證，即可綁定護(hù)林員與平臺(tái)雙向通信，而且唯一標(biāo)識(shí)；
[0028] (3)終端系統(tǒng)另一方面把終端采集數(shù)據(jù)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送給火險(xiǎn)等級(jí)預(yù)測(cè)系統(tǒng)，在 火險(xiǎn)等級(jí)系統(tǒng)上根據(jù)護(hù)林員的責(zé)任巡視區(qū)域提前錄入?yún)^(qū)域管理的界限，火險(xiǎn)等級(jí)預(yù)測(cè)系統(tǒng) 依據(jù)所有護(hù)林員上報(bào)信息進(jìn)行基于DEM的空間插值，得到巡護(hù)區(qū)域的氣象要素空間分布信 息；
[0029] 根據(jù)《全國(guó)森林火險(xiǎn)天氣等級(jí)》的計(jì)算公式，計(jì)算出所有DEM單元的火險(xiǎn)等級(jí)，以 相應(yīng)的火險(xiǎn)等級(jí)顏色標(biāo)繪疊加在責(zé)任區(qū)域上，形成火險(xiǎn)等級(jí)分布圖；
[0030] (4)通過(guò)GPS定位林區(qū)工作人員，發(fā)布當(dāng)前所在區(qū)域火險(xiǎn)等級(jí)；同時(shí)向護(hù)林員終端 發(fā)送責(zé)任區(qū)域與所在巡視區(qū)火險(xiǎn)等級(jí)。
[0031] 聯(lián)網(wǎng)式多點(diǎn)氣象要素空間分布插值
[0032] 氣象要素的空間插值包括溫度、濕度、風(fēng)速，采用基于PRISM模型的方法利用移動(dòng) 窗口技術(shù)計(jì)算小區(qū)域高程與氣象要素回歸關(guān)系，
[0033] Y=P1X+P0;Plm^PPlx
[0034] 其中，Y是氣象要素（溫度、濕度），PP。分別是線性回歸中的斜率和截距， 3Im和PIjc分別為回歸關(guān)系中所允許的最小和最大的斜率；
[0035] (1)移動(dòng)窗口算法
[0036] 在進(jìn)行插值時(shí)，首先在DEM選取一個(gè)柵格，以該柵格為圓心從周?chē)x取氣象站點(diǎn)。 窗口的大小是根據(jù)氣象站點(diǎn)的分布決定，氣象站點(diǎn)選取時(shí)考慮氣象站點(diǎn)與柵格的距離、所 在坡向等條件。當(dāng)所選站點(diǎn)的數(shù)目符合要求后，結(jié)合氣象站點(diǎn)與柵格的高程、距離、坡向等 的關(guān)系，計(jì)算出氣象站點(diǎn)的權(quán)重，由所選取站點(diǎn)的高程與氣象信息結(jié)合權(quán)重建立高程與氣 象的回歸關(guān)系，根據(jù)回歸關(guān)系計(jì)算柵格的氣象值。通過(guò)遍歷DEM格網(wǎng)上每個(gè)柵格，就可在整 個(gè)DEM格網(wǎng)上，插值得到氣象要素在研究區(qū)上的空間分布。
[0037] (2)各個(gè)站點(diǎn)的權(quán)重
[0038] 由于各個(gè)站點(diǎn)對(duì)柵格的氣象因素的影響是不一樣的，每個(gè)站點(diǎn)都根據(jù)對(duì)柵格影響 性的大小賦予一定的權(quán)重，主要考慮的因子包括距離、高程、地形坡向等對(duì)柵格的影響。站 點(diǎn)的權(quán)重是這些權(quán)重因子的綜合，計(jì)算公式如下：
[0039] W= (ff(d)2+ff(z)2)1/2.ff(f)
[0040] 其中W(d)、W(z)、W(f)分別是距離、高程、坡向的權(quán)重；
[0042] d是站點(diǎn)與柵格的水平距離；a是距離權(quán)重指數(shù)，通常設(shè)置為2,此時(shí)公式和常用的 反距離權(quán)重法相似；
[0044] 其中Az是柵格與站點(diǎn)間的高程差的絕對(duì)值，AZni、AZx分別為最小、最大高程差，b通常設(shè)置為1，上式就等同于一維反距離權(quán)重函數(shù)。
[0046] 其中Af是站點(diǎn)與目標(biāo)點(diǎn)因?yàn)榉较虿煌a(chǎn)生差值的絕對(duì)值，B，c是坡向權(quán)重指數(shù)。
[0047] 對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在 不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，無(wú)論 從哪一點(diǎn)來(lái)看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán) 利要求而不是上述說(shuō)明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有 變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所涉及的權(quán)利要求。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于巡護(hù)終端的森林火險(xiǎn)動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟： (1) 護(hù)林員手持氣象采集設(shè)備進(jìn)行定時(shí)采集數(shù)據(jù)，將采集的數(shù)據(jù)通過(guò)藍(lán)牙傳輸?shù)街悄?手機(jī)的APP解析數(shù)據(jù)，同時(shí)護(hù)林員根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)錄入物候現(xiàn)象判別系數(shù)； (2) 終端系統(tǒng)數(shù)據(jù)一方面以采集數(shù)據(jù)終端計(jì)算預(yù)測(cè)護(hù)林員當(dāng)前位置的火險(xiǎn)等級(jí)，以提 前預(yù)知當(dāng)前的火險(xiǎn)情況； (3) 終端系統(tǒng)另一方面把終端采集數(shù)據(jù)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送給火險(xiǎn)等級(jí)預(yù)測(cè)系統(tǒng)，護(hù)林人 員的手機(jī)與火險(xiǎn)等級(jí)預(yù)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行綁定以實(shí)現(xiàn)唯一標(biāo)識(shí)的雙向通信，在火險(xiǎn)等級(jí)系統(tǒng)上根 據(jù)護(hù)林員的責(zé)任巡視區(qū)域提前錄入?yún)^(qū)域管理的界限，根據(jù)相鄰的護(hù)林員的火險(xiǎn)氣象信息， 進(jìn)行基于地形的氣象要素插值，按照劃定的責(zé)任區(qū)預(yù)測(cè)火險(xiǎn)并標(biāo)繪制圖，發(fā)布火險(xiǎn)等級(jí)； (4) 通過(guò)GPS定位林區(qū)工作人員，發(fā)布當(dāng)前所在區(qū)域火險(xiǎn)等級(jí)；同時(shí)向護(hù)林員終端發(fā)送 責(zé)任區(qū)域與所在巡視區(qū)火險(xiǎn)等級(jí)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于巡護(hù)終端的森林火險(xiǎn)動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)方法，其特征在于，所述 采集的數(shù)據(jù)包括物候的溫度、濕度、降雨量、風(fēng)速、物候參數(shù)系數(shù)以及GPS定位信息。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于巡護(hù)終端的森林火險(xiǎn)動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)方法，護(hù)林員手持氣象采集設(shè)備進(jìn)行定時(shí)采集數(shù)據(jù)，將采集的數(shù)據(jù)通過(guò)藍(lán)牙傳輸?shù)街悄苁謾C(jī)的APP解析數(shù)據(jù)，同時(shí)護(hù)林員根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)錄入物候現(xiàn)象判別系數(shù)；終端系統(tǒng)數(shù)據(jù)把終端采集數(shù)據(jù)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送給火險(xiǎn)等級(jí)預(yù)測(cè)系統(tǒng)，在火險(xiǎn)等級(jí)系統(tǒng)上根據(jù)護(hù)林員的責(zé)任巡視區(qū)域提前錄入?yún)^(qū)域管理的界限，根據(jù)相鄰的護(hù)林員的火險(xiǎn)氣象信息，進(jìn)行基于地形的氣象要素插值，按照劃定的責(zé)任區(qū)預(yù)測(cè)火險(xiǎn)并標(biāo)繪制圖，發(fā)布火險(xiǎn)等級(jí)；通過(guò)GPS定位林區(qū)工作人員，向護(hù)林員終端發(fā)布當(dāng)前所在區(qū)域火險(xiǎn)等級(jí)。本發(fā)明解決了防火辦對(duì)所轄林區(qū)每塊責(zé)任區(qū)的氣象火險(xiǎn)等級(jí)了如指掌，可以針對(duì)高火險(xiǎn)地區(qū)的火災(zāi)突發(fā)狀況，提前防范。
【IPC分類(lèi)】G08B31/00, G08B17/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105070001
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510406491
【發(fā)明人】王學(xué)明, 劉鵬舉, 黃水生
【申請(qǐng)人】中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院資源信息研究所, 知曉（北京）通信科技有限公司
【公開(kāi)日】2015年11月18日
【申請(qǐng)日】2015年7月13日