森林火災可燃物載重量估算方法及其裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及森林防災技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及森林火災可燃物載重量估算方法及其裝 置。
【背景技術(shù)】
[0002] 在森林火災中，森林可燃物載重量是估計林火行為指標的重要參數(shù)，獲取森林可 燃物載重量對于森林火險預報、林火發(fā)生預報、林火行為預報有著重要的意義。
[0003] 預估森林可燃物載重量非常困難，快速獲取森林地表可燃物載重量的研宄是森林 防災技術(shù)領(lǐng)域急需解決的問題。目前，測量可燃物載重量的方法包括了直接估測法、標準地 機械布點法、線截面法、照片推測法、遙感圖像法等。然而因為森林的多樣性和復雜性，加上 地域性差異性結(jié)果導致可燃物載重量隨著各種相關(guān)因素的變化而變化。因此按照現(xiàn)有的可 燃物載重量測量方法難以量測我國林區(qū)地表可燃物載重量，很難對森林林火行為的計算提 供有力的支撐。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠全面估測各種類型地表可燃物載重 量的森林火災可燃物載重量估算方法及其裝置。
[0005] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種森林火災可燃物載重量估算方法，其包 括：
[0006] 對可燃物類型進行劃分；
[0007] 選取林區(qū)內(nèi)具有森林類型及立地條件代表性的樣地，在樣地內(nèi)按照對角線方向選 取不同區(qū)域分別測量不同可燃物類型的載重量；
[0008] 以測量的所述不同類型可燃物載重量與區(qū)域內(nèi)森林類型及森林立地條件通過聚 類分析確定森林地表可燃物載重量的計算模型確定待測林區(qū)內(nèi)的地表可燃物載重量。
[0009] 本發(fā)明提供了一種森林火災可燃物載重量估算裝置，其包括：
[0010] 劃分模塊，對可燃物類型進行劃分；
[0011] 測量模塊，選取林區(qū)內(nèi)具有森林類型及立地條件代表性的樣地，在樣地內(nèi)按照對 角線方向選取不同區(qū)域分別測量不同可燃物類型的載重量；
[0012] 計算模塊，以測量的所述不同類型可燃物載重量與區(qū)域內(nèi)森林類型及森林立地條 件通過聚類分析確定森林地表可燃物載重量的計算模型確定待測林區(qū)內(nèi)的可燃物載重量。
[0013] 本發(fā)明提供的森林火災可燃物載重量估算方法及其裝置，通過樹齡、郁閉度、胸 徑、樹高及森林立地因子等建立的不同類型地表可燃物載重量模型能夠反應地表可燃物載 重量空間分布的不均勻性，能夠全面估測各種類型地表可燃物載重量，避免預測負值的出 現(xiàn)，而且模型的平均絕對誤差、標準誤差、模型預測穩(wěn)定性指標均體現(xiàn)較好。
【附圖說明】
[0014] 圖1為本發(fā)明實施例提供的森林火災可燃物載重量估算方法的流程示意圖；
[0015] 圖2為本發(fā)明實施例提供的森林火災可燃物載重量估算裝置的結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實施方式】
[0016] 參見圖1，本發(fā)明實施例提供的一種森林火災可燃物載重量估算方法包括以下步 驟：
[0017] 步驟10、對可燃物類型進行劃分。其中，不同可燃物類型可分為危險可燃物、緩慢 燃燒可燃物、難燃可燃物三類。危險可燃物為直徑〈〇. 64cm的小枝、樹葉以及雜草，緩慢燃 燒可燃物為直徑在〇. 64~2. 54cm之間的細小枝條，難燃可燃物直徑在2. 54~7. 62cm之 間的枯枝。
[0018] 在對可燃物類型進行劃分時，還可以結(jié)合森林類型及森林立地條件對待測林區(qū)進 行樣地區(qū)劃。具體可以按照森林類型中的樹齡、郁閉度、胸徑、樹高及森林立地因子中的海 拔、坡度、坡向數(shù)據(jù)條件對待測林區(qū)進行劃分。
[0019] 步驟20、選取林區(qū)內(nèi)具有森林類型及立地條件代表性的樣地，在樣地內(nèi)按照對角 線方向選取不同區(qū)域分別測量不同可燃物類型的載重量。
[0020] 步驟30、以測量的所述不同類型可燃物載重量與區(qū)域內(nèi)森林類型及森林立地條件 通過聚類分析確定森林地表可燃物載重量的計算模型確定待測林區(qū)內(nèi)的地表可燃物載重 量。該步驟具體可如下：
[0021] 首先，對原始數(shù)據(jù)進行標準化處理；即：假設(shè)變量取值為X，變量取值范圍為 [a，b],標準化后變量取值X' = (x-a)/(b-a)。
[0022] 其次，通過多因子的聚類過程，根據(jù)偽隨機統(tǒng)計量確定樣本數(shù)據(jù)的最佳聚類數(shù)，以 最佳聚類數(shù)得到聚類結(jié)果。
[0023] 若聚類分析得到η個類，將每類中心表示為
[0024] Sci= {A ci, Cci, Hci, DcJ (i = 1, 2,......η)，每類包含的成員數(shù)量記為 mi。
[0025] 對于聚類得到的類中心，它對應的可燃物載重量根據(jù)類成員的平均值來確定。例 如，對于第i類的Ι-h的時滯可燃物載重量LlCi可由下式計算，其余分類可燃物載量計算 方法類似。第i類類中心的可燃物載量可記為
【主權(quán)項】
1. 一種森林火災可燃物載重量估算方法，其特征在于，包括： 對可燃物類型進行劃分； 選取林區(qū)內(nèi)具有森林類型及立地條件代表性的樣地，在樣地內(nèi)按照對角線方向選取不 同區(qū)域分別測量不同可燃物類型的載重量； 以測量的所述不同類型可燃物載重量與區(qū)域內(nèi)森林類型及森林立地條件通過聚類分 析確定森林地表可燃物載重量的計算模型確定待測林區(qū)內(nèi)的地表可燃物載重量。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述對可燃物類型進行劃分包括將可燃 物類型劃分為危險可燃物、緩慢燃燒可燃物及難燃可燃物三類。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述危險可燃物為直徑〈0. 64cm的小枝、 樹葉以及雜草，緩慢燃燒可燃物為直徑在0. 64~2. 54cm之間的細小枝條，難燃可燃物直徑 在2. 54~7. 62cm之間的枯枝。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述以測量的所述不同類型可燃物載重 量與區(qū)域內(nèi)森林類型及森林立地條件通過聚類分析確定森林地表可燃物載重量的計算模 型確定待測林區(qū)內(nèi)的地表可燃物載重量包括： 對原始數(shù)據(jù)森林立地因子進行標準化處理后確定樣本數(shù)據(jù)；所述原始數(shù)據(jù)森林立地因 子包括林齡A、郁閉度C、樹高H及胸徑D; 通過多因子的聚類分析過程，根據(jù)偽隨機統(tǒng)計量確定所述樣本數(shù)據(jù)的最佳聚類 數(shù)，以最佳聚類數(shù)得到聚類結(jié)果；若聚類分析得到n個類，則每類中心表示為Sei = {Aci,Cci,Hci,Dci}(i= 1, 2,......n)，每類包含的成員數(shù)量記為mi; 對于聚類得到的類中心i，其對應的可燃物載重量根據(jù)類成員的平均值來確定，即第i類類中心的可燃物載量可記為
當根據(jù)小問林分因于Sk= {Ak，Ck，Hk，Dk丨對地表可燃物載量進行估算時，首先計算Sk到 各類中心SCi的距離dki，所述i= 1，2,......n，然后找出其中最短距離dki所對應的類1， 則該林分可以歸為類1，其地表可燃物載量Lk=L，所述A為林齡、C為郁閉度、H為樹高、D為胸徑。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的方法，其特征在于，還包括： 將待測林區(qū)內(nèi)的樣地按照森林類型及森林立地條件關(guān)系進行劃分。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述將待測林區(qū)內(nèi)的樣地按照森林類型 及森林立地條件關(guān)系進行劃分是按照森林類型中的樹齡、郁閉度、胸徑、樹高，及森林立地 因子中的海報、坡度、坡向數(shù)據(jù)條件對林區(qū)進行劃分。
7. -種森林火災可燃物載重量估算裝置，其特征在于，包括： 劃分模塊，對可燃物類型進行劃分； 測量模塊，選取林區(qū)內(nèi)具有森林類型及立地條件代表性的樣地，在樣地內(nèi)按照對角線 方向選取不同區(qū)域分別測量不同可燃物類型的載重量； 計算模塊，以測量的所述不同類型可燃物載重量與區(qū)域內(nèi)森林類型及森林立地條件通 過聚類分析確定森林地表可燃物載重量的計算模型確定待測林區(qū)內(nèi)的可燃物載重量。
【專利摘要】本發(fā)明提供森林火災可燃物載重量估算方法，包括對可燃物類型進行劃分；選取林區(qū)內(nèi)具有森林類型及立地條件代表性的樣地，在樣地內(nèi)按照對角線方向選取不同區(qū)域分別測量不同可燃物類型的載重量；以測量的所述不同類型可燃物載重量與區(qū)域內(nèi)森林類型及森林立地條件通過聚類分析確定森林地表可燃物載重量的計算模型確定待測林區(qū)內(nèi)的地表可燃物載重量。本發(fā)明還公開森林火災可燃物載重量估算裝置，包括劃分模塊、測量模塊及計算模塊。本發(fā)明能夠全面估測各種類型地表可燃物載重量，避免預測負值的出現(xiàn)。
【IPC分類】G06F19-00
【公開號】CN104699982
【申請?zhí)枴緾N201510131908
【發(fā)明人】范榮雙, 許德合, 鄭君, 景新超, 荊凱旋, 曹萌
【申請人】中測高科（北京）測繪工程技術(shù)有限責任公司
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2015年3月25日