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導言:作為寫作愛好者,不可錯過為您精心挑選的10篇森林防火論文,它們將為您的寫作提供全新的視角,我們衷心期待您的閱讀,并希望這些內容能為您提供靈感和參考。
據統計,造成森林火災的主要成因之一是農民燒田坎、上墳燒紙、弱智人員玩火等人為野外用火。那么,除人為活動、雷電等外在因素外,什么是森林火災在因的內在因素?森林的分布、林分的組成、林木的陰燃能力可以說是森林火災成因的一個客觀內在因素。人為野外用火(主要包括燒田坎、上墳燒紙、弱智人員玩火、煉山造林等)是導致森林火災的重要因素,應該引起高度重視。那么,有這么嚴厲的處罰措施、有足夠的防火宣傳力度,為什么燒田坎、上墳燒紙、煉山造林還屢禁不止呢?
這是很值得我們思考的問題。這說明農民燒田坎,自有農民燒田坎的理由,有它存在的客觀基礎。農村普遍生活燃料已不再是柴草為主了,田坎上的草灌不燒不鏟,會影響農作物的生長;鏟割下來,如果不燒掉,不易腐爛,也會影響種植農作物。所以,農民普遍用燒田坎的方法來解決這個問題,并且成了一部分農民的一項習慣性農事活動。單純的從森林防火需要的角度禁止燒田坎,部分農民對此不是很理解,仍然抱著伐幸心里去燒田坎。上墳燒紙是我國民俗傳統,一刀切的禁止,實踐中是難以實現的。
采伐跡地人工造林,如果不煉山造林,確實雜灌太多,整地造林難度太大,而且造林效果差,不利于幼林生長,嚴重影響人工商品林的經濟效益。說明煉山造林有它存在的必要性。因此簡單的一刀切“禁止煉山造林”的做法,實踐中難以做到的。單純從森林防火的角度禁止煉冊,有人認為存在林業內部部門的本位主義傾向,不利于林業的整體發展。
然而燒田坎、上墳燒紙又的確引發森林火災的一個主要因素:還有弱智人員玩火注意到,弱智人員玩火,主要是山下路邊,人群活動頻繁的地方,特地跑到遠山林子里面的較少。真正要靠其監護人把這些弱智人員全天候監護起來,客觀上難以實現。
如何有效地解決燒田坎、上墳燒紙、煉山造林與森林防火的矛盾,如何大幅度地降低弱智人員野外玩火引起森林火災的風險,制定可操作強的技術措施?本文提出如下建議供參考。
2、建議
基于上述原因,筆者建議,可以換一個角度來思考這個問題,創新方法、創新思路,找出切實可行、可操作性強的解決問題的辦法,從而實現盡可能的規避由此引起的森林火災。在繼續做好原有的森林防火措施的基礎上,采取以下技術措施,提高森林防火效果。
2.1提高林分的防火能力。
在易發森林火災地段(如人為活動頻繁處的林分、上墳燒紙周圍的林分、農田邊緣的林分等),種植一定比例的防火樹種,增強森林的自身防火功能。
在容易受到人為活動的林分,特別是在山下道路邊的林子,混交種植一些阻燒性能較強的樹種,如:木荷、銀木荷、花櫚木、油茶、茶樹、石筆木、火力楠、馬蹄荷、楊梅、桃葉石楠、阿丁楓、樂東擬單性木蘭、深山含笑、乳源木蓮、苦櫧、甜櫧、青岡、冬青、米老排、交讓木、欏木石楠、女貞、竹柏……等防火性能較好的鄉土樹種,以增強森林自身的防火功能,降低發生森林火災的風險。據報道,防火樹種達到大約25%~30%的比例,林分自身的防火功能能夠得到較好的體現。
2.2有條件的實施煉山造林。
應該實施有條件的煉山造林。不煉山的確不利于人工造林,不能因為怕發生森林火災就禁止煉山,況且發生的森林火災絕大部分都是不煉山造成的,不能顧此失彼,而應該采取疏堵結合的方法。
為防止煉山造林引發森林火災,應該研究制定安全煉山的技術標準。研究制定可以達到安全煉山要求的技術條件(標準),如在什么樣的氣象因子(風力的大小、風向、空氣溫度等)條件下,需要隔離帶的寬度多大、守護人員多少等技術指標,就可以煉山造林;否則,就不能煉山。煉山安全系數達到什么程度,就算是安全,等等,制定了標準,就好操作,讓煉山造林者有標準可依。
2.3修建農(農田)林(林分)間的防火帶。
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2013)03-0057-02
森林防火事業一直是我國林業發展的重中之重。森林防火科學的發展以及人才培養的質量關乎我國林業發展的未來。森林防火專業一直是東北林業大學的特色專業,是我國最早成立、實力最強的研究方向,在世界同行研究中也具有領先優勢。隨著全球氣候變化的加劇,北方森林火災發生的頻率和強度均有增加的趨勢,而這種增加的趨勢反過來又會作用于全球氣候變化,使暖化加劇。在這一背景下,森林防火及其相關課程以其高度的綜合性,成為應對森林火災這一世界級的環境難題的有力工具,新的研究熱點、新的觀念不斷涌現。如何開展森林防火課程的綜合實習以及提高其授課質量也自然受到越來越多的人的關注。本研究針對東北林業大學森林防火班開展了首次森林防火課程綜合實習的改革與設計,充分考慮學生所學的專業課程及知識體系,并結合我國及世界上森林防火的實際問題,從拓展課堂教學內容、強化該課程的實踐性,培養學生獨立思考能力、動手能力及創新能力等方面開展了本次綜合教學實習的設計與改革。
一、實習目的
1.鞏固和加強林火專業相關課程的理論知識,了解基層防火實際情況,為森林防火專業課后續課程的學習奠定必要的基礎;
2.使學生掌握林火研究相關數據的搜集和分析方法;
3.使學生懂得并能正確地使用林火野外調查一些常用的工具;
4.熟悉和掌握野外工作的一些安全操作常識,增強實習學生野外生存能力;
5.鍛煉和培養學生的思考能力、動手能力和創新能力。
二、實習內容設計與改革
通過在帽兒山實習基地進行森林防火野外綜合實習,使學生掌握我國森林火災預防體系、基層防火及撲救組織、火險天氣預報、滅火常用機具使用方法、可燃物含水率日周期動態變化觀測、森林可燃物分類體系及燃燒性調查評價方法、森林可燃物載量估測方法以及過火面積和林火損失調查等,并在實驗室觀測可燃物床層火行為模擬實驗,理解森林防火的真正內涵。實習以野外觀察實驗為主,系統講授為輔,在實習過程中要求學會實驗設計與野外調查、實驗室數據處理與分析總結、小論文以及實習報告的撰寫;加強全面素質和創新精神的培養。以往的森林防火綜合實習基本內容為森林火燒跡地的調查及可燃物載量估測,基本不涉及可燃物含水率估測、森林火險天氣預報、燃燒性調查以及滅火機具使用等內容,主要原因來自于實習設備的缺乏以及課程體系的設置。本次實習內容的設計與改革是整個森林防火學科課程組共同努力的結果,在考慮課程內容、結構體系、實習周期以及實習基地的綜合條件的基礎上開展的,目的性明確,實習內容設置合理,取得了非常好的實習效果。具體設計與改革內容見表1。
三、實習成績考核辦法及實習效果
考核內容主要含三方面的內容:指導教師考核評分、實習報告及實習日志、實習單位鑒定。在批閱實習報告、專題小論文及思考題等作業的基礎上,結合實習表現,綜合評定成績。通過實習后學生反饋意見以及實習報告的質量,綜合分析可得出,本次實習學生滿意度非常高(97%),至少兩個實習小組準備利用實習的數據進行小論文的撰寫,同時增加了學生學習森林防火相關知識的熱情,也增強了學生們進一步從事森林防火事業及科研的信心。
[中圖分類號]TU986.5+2 [文獻碼] B [文章編號] 1000-405X(2013)-9-184-1
1徐州市環城國家森林公園背景概況
徐州環城國家森林公園,位于江蘇省徐州市主城區,東經11622’-11841’、北緯3343 7-3459’, 1992年林業部批準成立,現隸屬徐州市市林業局,2002年被定為江蘇省生態公益林試點單位。園內72座山峰呈組團式環繞徐州市主城區,總面積為1469.53公頃,林木總蓄積量達99150立方米,對改善徐州地區生態環境起到了重要作用。土壤類型為石灰巖風化淀積形成的堿性土,石灰巖山地土層瘠薄。年均氣溫14℃,年平均風速3 m/s,冬季旱風強烈,風日頻率高,森林公園山地森林主要為人工營造的側柏純林,樹齡大都在50-60年,密度大,樹脂含量高,極易引發山地森林火災。
2徐州市環城國家森林公園所面臨的主要問題
2.1可燃物載量高,林火撲救難度大
徐州冬季氣候干旱,可燃物載量高,林分易燃性高,林火撲救難度大。徐州市環城國家森林公園以人工側柏純林為主,森林覆蓋率高達73.94%,有林地1104.79公頃,林木總蓄積量達99150立方米,九里山側柏林最大密度達2300株/公頃,郁閉度0.8以上,林緣、林窗雜草灌木生長旺盛,林下凋落物積累多,側柏枝葉樹脂含量高,分解慢,林地干燥,極易引起森林火災。山高坡陡、水源缺乏,林火撲救難度大。
2.2火源種類多,難預防
徐州環城國家森林公園,園內72座山峰呈組團式環繞徐州市主城區,林地與多種用地相臨交錯,全部開放管理,游人自由出入。因此火源種類較多,如游人扔煙頭、野炊、周邊燃燭放鞭炮、林內祭祖燒紙上香、林緣農田燒秸桿、居民用火等。
2.3防火隊伍人員少,撲救能力低
徐州環城國家森林公園森林防火工作員少,一線的隊員僅17人。隊伍年齡結構偏大,40歲以上人員約占50%。缺少防火隊伍、防火專業的的知識的培訓和防火技能的操練。
2.4森林防火設施裝備較少
徐州環城國家森林公園,缺少先進的防火預警設備、消防車等防火、滅火設備,現有的森林防火滅火設備和森林火災監控設備也比較落后。
3徐州國家環城森林公園的防火措施與對策
森林防火要堅持“預防為主,積極消滅”的方針和科學防控,依法治理,可持續控災戰略,建立布局合理、技術先進、管理高效的預防體系,實現森林防火實時監測、及時預警、保障林業健康發展,保護生態安全。大力推進生物防火林帶工程建設,構筑生物阻隔帶與自然阻隔帶相結合的林火阻隔網絡,有效控制森林火災的危害。
3.1采用科學森林經營技術措施
科學的森林經營,在森林防火、滅火方面發揮著重要的作用,不僅可以大大降低森林火災的隱患,而且對環境保護、減少污染起著非常重要的作用。主要措施有:撫育間伐、減少易燃樹種組成增加防火樹種組成;清除雜草灌木、枯枝和凋落物減少林內可燃物載量;進行 森林防火區區劃及火險等級劃分,按照火災發生頻率和林分資源特點將防火區分為重點防火區和一般防火區。
3.2加強對森林防火法制工作和宣傳力度
森林防火必須走依法治火之路,實行規范化、法制化化管理,依法控制各種林火火源,強化野外火源管理。加強宣傳,提高人民群眾在森林防火工作中起到的作用,充分利用網絡、廣播、電視、報紙、標語、宣傳車、文藝匯演、座談會、等形式進行宣傳教育,使森林防火的法律、法規、條例和政策覆蓋全社會,提高社會的防火意識,并鼓勵參與防火活動。
3.3提高森林防火隊伍的防火技能
森林防火隊伍的建設,對森林防火工作起著直接作用,防火隊員的數量要及時的補充,隊伍年齡應當年輕化。隊伍專業素質的好壞將直接決定著森林防火工作的進行,必須加強對森林防火隊伍的專業知識的學習培訓:
(1)熟悉森林火災的撲救措施、撲救森林火災的原則、程序、戰術和安全自救技巧。
(2)提高了專業或半專業森林消防隊員的安全防火意識、應急反應水平和撲救森林火災能力。
(3)搞好森林防火演習,森林防火演習可以提高應急反應速度、磨合指揮協同作戰能力、提高指揮藝術、合理調配防火成員單位的能力,撲救森林火災的后勤保障供應能力。這樣既達到了實戰練兵的目的,又提高了撲火隊的實戰水平。
3.4加大對森林防火工作資金投入改善設施裝備
資金的投入對森林防火工作起著決定性作用。加大資金的投入能夠為森林防火工作提供先進的科學技術和預防設備,這樣在預防森林火災方面將發揮巨大作用。有了資金投入才能完善相應的防火基礎設施建設:護林點、防火道路建設、防火隔離帶建設、防火望塔建設、防火宣傳建設, 建立引水上山,水源滅火工程;在易發生火災區域預置滅火器材;建設一套先進、完善的森林監測預警體系,購置集遙感、監測技術、自動控制、計算機技術、無線網絡通訊技術、GIS信息管理技術于一體的實時森林監測預警系統。這樣才能提高徐州環城國家森林公園的森林防火滅火能力,做好森林防火工作。
4小結
徐州環城國家森林公園森林防火工作,已經成為徐州城市發展的重要問題之一,對徐州的生態環境建設起著重要的作用,必須給予足夠的重視。通過采用科學森林經營技術措施,加強對森林防火法制工作和宣傳力度,提高森林防火隊伍的防火技能和加大對森林防火工作資金投入改善設施裝備,實現森林防火工作的制度化、規范化、現代化。對于徐州環城國家森林公園的森林防火工作起到積極的促進作用。
參考文獻
中圖分類號:F127 文獻標志碼:A 文章編號:1673-291X(2012)04-0157-02
河北霧靈山國家級自然保護區位于北京、天津、唐山、承德四城市之間,是一個以保護珍稀野生動植物和森林生態系統為重點的國家級自然保護區??偯娣e14 246.9hm(142平方公里),主峰歪桃峰海拔2 118米,為燕山山脈主峰。森林覆蓋率93%,以其獨特的區位優勢和資源優勢,成為京津地區的綠色屏障和重要的水源涵養地。1984年建立河北省級自然保護區,1988年經國務院批準晉升為國家級森林和野生動物類型自然保護區,1995年加入人與生物圈保護區網絡。自然保護區管理局通過近二十年的努力,特別是進入21世紀以來的建設和發展,使霧靈山各項工作取得了巨大成績,先后被國家有關部委命名為“全國青少年科技教育基地”、“中國青少年科學考察基地”、“全國林業科普基地”、“全國科普教育基地”和“國家級自然保護區示范單位”。近幾年,霧靈山保護區管理局走出了一條以保護為宗旨、積極開發、永續利用、自我完善的新路子,主要在以下幾個方面取得了明顯成效。
一、以保護為根本,確保生物多樣性安全
霧靈山自然保護區動植物資源豐富,有國家一級保護動物金錢豹、金雕等陸生脊椎動物173種,國家一級保護植物人參等高等植物1870種,是中國不可多得的一座“物種基因庫”。豐富的野生動植物資源既是重要的生態資源,也是經濟社會發展的重要物質資源。因此,保護好霧靈山的自然資源和自然環境成為保護區管理局的根本首要任務。
1.建立起了完善的資源保護體系。保護區管理局—管理區—管理站及社區護林組織形成了較完整的資源保護組織網絡和管理體系。管理局—管理區—管理站—管護人員層層簽訂森林防火責任狀;采取學校家庭聯動式防火宣傳模式,經常性的深入鄉村開展聯防工作,每年組織周邊鄉村干部召開一次“護林防火聯防會議”,與周邊鄉村和護林員簽訂防火責任狀;加強領導,加大投入,強化防撲火能力建設,成立專業撲火隊組織,完善防火裝備;加強宣傳教育,張貼宣傳標語、出動防火宣傳車、利用鄉村有線廣播等多種形式宣傳,使森林防火、人人有責的觀念深入人心。
2.建立起了森林防火和資源保護電子監測系統。使保護區真正實現了防火監測數字化,資源監控網絡化,防火指揮科學化。
3.建立起了完善的資源保護制度。資源保護和森林防火的指揮、宣傳、撲火和案情偵破系統逐步完備,值班住宿、防火瞭望、電子監測等相關制度進一步完善,資源保護和森林防火目標明確,責任落實到位。
由于資源保護成績突出,保護區管理局先后被省森林防火指揮部授予“森林防火先進集體”和“三年無森林火災先進單位”,被國家林業局授予“全國森林資源管理先進單位”。
二、科學規劃,積極開發,促進區域經濟協調發展
霧靈山自古以來就是一座中華名山。北魏地理學家酈道元曾遍游霧靈山。明洪武年間,中丞劉伯溫曾到霧靈山巡視,并留下巨型摩崖石刻“霧靈山清涼界”碑。清順治二年(1645年),霧靈山被清王朝劃為 “清東陵”的后龍風水禁地,封為皇家風水寶地。時期,多次派高級領導到霧靈山組織抗日活動;、、姜春云等先后到霧靈山視察。
霧靈山是大自然的縮影和沙盤。在平地里從南到北幾千公里的植被變化,春夏秋冬一年四季的景致變幻,只需在這里從山下到山上幾十公里便可以盡情無遺地展現出來。在海拔落差1 600余米范圍內,從山下到山上依次排列松櫟混交林帶、闊葉林帶、落葉松云杉林帶、亞高山草甸灌叢帶,帶譜界限清晰,季節分明,規模宏大,景色壯麗,集峰、石、林、泉、瀑、澗與各種野生花卉為一體,是座立體式的多資源的大花園,形成了以森林景觀為主體,蒼山奇峰為骨架,清溪碧潭為脈絡,人文古跡為點綴,自然景觀于人文景觀渾然一體、風格獨特的山水畫卷。
為充分利用自然資源,促進霧靈山周邊地區社會和經濟的可持續發展,管理局按照“核心區管死,緩沖區管嚴,實驗區合理開發利用”的原則,編制了《霧靈山自然保護區生態旅游開發規劃方案》。在保護區實驗區開發了仙人塔、五龍頭、龍潭、清涼界四個生態精品景區150多個景點。
目前,霧靈山生態旅游的吃、住、行、游、購、娛六大要素已具備一定規模,年接待游客20萬人,年經濟效益1 000萬元,年社會經濟效益3億元。極大地帶動了地方經濟的快速發展,為社會就業、產業調整、百姓致富創造了新亮點,為地方經濟發展拓出了新的增長點。
三、完善基礎設施建設,保障各項工作的正常進行
霧靈山保護區已完成一期、二期、三期等基礎設施建設,使保護、科教、交通、旅游等系列基礎設施得到進一步的完善,為保護區多功能的發揮創造了良好條件。
1.管護設施不斷完備。投資1 600萬元完成了防火指揮中心工程、基層管理區、管理站工程、落松臺至清涼界防火公路工程建設。
2.旅游配套設施不斷完善。投資7 000多萬元建成了龍潭景區觀光索道工程、防火、旅游公路的硬化工程、精品景區建設工程、山門、生態博物館工程。
這些工程的建設為保護區實現更快更好發展提供了巨大推動力,為保護區躋身全國一流的自然保護區奠定了堅實的基礎。尤其是50千米的生態旅游和資源保護公路工程,徹底解決了制約霧靈山森林防火和生態旅游發展的瓶頸;森林防火指揮中心工程,集實時監控與遠程指揮于一體,使霧靈山森林防火自動化、資源監控現代化水平居于全國領先;生態標本館的建成,成為展示生態建設成就的“窗口”和開展生態道德教育的基地;旅游基礎設施工程建設,使旅游景區設施更加完善,更加具有知識性和參與性,使霧靈山真正成為了享譽京、津等周邊地區的生態旅游勝地。
四、依靠科技,促進保護區快速發展
1. 引言
森林火災是危害森林資源的主要災害。如何利用現代化科技手段和設備做好 “以防為主”的森林火災預防工作以及制定有效的應急措施,并進行統一協調的組織指揮,就成為林業防火工作中的重要問題也是林業建設管理中的重中之重。隨著社會的發展,遙感科學、地理信息系統、電子計算機、航空航天技術等科學技術的進步,加上現代科學管理的應用,為森林防火提供了先進的手段和技術條件。如森林火險監測系統、紅外線監測林火、雷達監測林火、衛星遙感監測林火以及計算機地理信息管理系統等新技術的應用,為有效地預防控制森林火災的發生,為把森林火災造成的損失降低到最低限度提供了保證。
2. 研究的背景和意義
2.1研究的背景
我國森林資源十分匾乏。然而,我國又是發生森林火災較嚴重的國家之一。我國的森林防火工作比國外發達國家起步較晚。幾十年來,在不斷總結經驗教訓的基礎上,通過不斷地探索和研究森林火災的特點,有針對性的加強管理和技術防范措施,不斷提高對森林火災的綜合控制能力,使森林火災發生次數、受災森林面積和傷亡人數有了明顯的下降。隨著國家對森林防火工作的重視和科學的進步,我國于1992年和1994年分別通過有關科研單位結合我國森林防火工作的實踐制定了《全國森林火險區劃等級》和《全國森林火險天氣等級》行業標準,并由林業局頒布實施,全國各地均做了實施的準備工作,這將使我國森林火險監測工作開始走向系統化、科學化的道路。
2.2研究的意義
森林火災位居破壞森林的三大自然災害(病害、蟲害、火災)之首。它不僅給人類的經濟建設造成巨大損失,破壞生態環境,而且還會威脅到人民生命財產安全。因此森林防火有著重要的意義:
1.森林防火是保護自然資源的需要。
2.森林防火是保護生態環境的需要。
3.森林防火是保護森林發展林業的需要。
4.森林防火是維護林區社會安定的需要。
3. 現代森林防火新技術
3.1地理信息系統
地理信息系統(GIS)是計算機科學、信息科學、空間科學、環境科學和管理科學等為一體的新興科學,是未來信息高速公路的重要組成部分。加拿大利用GIS進行森林景觀生態分析,開展自然環境規劃。泰國利用GIS進行小流域治理規劃和泰國早計劃。GIS在森林火災預警中的功能有:利用GIS強大的數據庫功能管理有關的環境信息數據庫,有效得到預警區域的環境數據,進行屬性數據和空間數據的查詢、更新和提??;利用GIS強大的空間分析功能對森林火災預警網絡進行科學設計,從而有效地表征設計項目所在地的環境信息的收集、存儲和顯示;直觀的圖形界面可以根據用戶的要求而輸出各種分析和評價結果;GIS能迅速提供快速反映決策能力,可以模擬和監測林火風險。
3.2遙感技術
遙感(RS)是指從遠距離高空以及外層空間的各種平臺上利用可見光、紅外、微波等電磁波探測儀器,通過攝影和掃描、信息遙感、傳輸和處理,從而研究地面物體的形狀、大小、位置及其環境的相互關系與變化的技術。用遙感技術研究森林火災,始于50年代的航空紅外探測,自80年代初開始,隨著地理信息系統的發展,美國、加拿大等國家也先后開展了利用衛星監測研究森林資源。到80年代末期,GPS以其精準的導航定位功能為林業工作者所使用。中國曾成功監測了1987年大興安嶺特大森林火災,并對火燒地森林植被恢復進行了動態預測。
3.3虛擬仿真技術
近年來,在信息技術發展的帶動下,用于植物形態結構研究的數據采集方法和三維數字化技術、計算機硬件水平已能夠滿足需求,構建模型所需的可視化技術、面向對象的程序設計方法等已經成熟,這為森林防火的虛擬仿真提供了條件。林火虛擬仿真包含的關鍵技術主要有三維數字化技術、可視化技術、林火蔓延的經驗模型等。
4. 森林火災預測預報方法
火險預測是指在“和平時期”對森林火災危險程度由計算模型所做出的理論預報。森林火險預測是森林防火“四網兩化”建設的一個重要內容,是實現“預防為主,積極消滅”的森林防火方針的關鍵環節。
森林火險預測過程主要有如下所示的三個環節:
4.1直接預報法
直接預報法是利用林區內可燃物濕度與氣象要素綜合分析后進行預報的方法。具體如下:
(一) 利用可燃物濕度變化與氣象要素的相關性進行林火預報的原理。
(二) 預報因子的測定。
(三) 常規觀測方法。
(四) 逐步組建成預測預報網絡。
4.2預測模型
由于自然因素和社會因素瞬息萬變,所以不可能準確預測未來森林火災的發生時間。因此,我們認為森林火災預測只能是一種趨勢預測。隨著各國學者對林火預警模型、林火蔓延模型等的進一步深入研究,以及信息技術的不斷發展,未來的基于信息技術的森林火災預防體系一定可以更有效的減輕森林火災給我們帶來的損失。
常用的林火蔓延預測模型有:
(一)澳大利亞的McArthur模型
R=0.13F (4.2)
式中,R為較平坦地面上的火蔓延速度(km/h)。對于草地,F為火險指數,有特定公式可以計算F。此模型不僅能預報火險天氣,還能定量預報一些重要的火行為參數,是撲火、用火不可缺少的工具,但它可適用的可燃物類型比較單一。對我國南方森林防火具有一定的參考價值。
(二)加拿大林火蔓延模型
加拿大林火蔓延模型是加拿大火險等級統計采用的方法。16個代表林型,通過290次觀察總結出多數可燃物蔓延速度方程(ROS)。不同類別可燃物有不同蔓延速度方程,但所有方程都是以最初蔓延指標(ISI)為獨立變數,它與細小可燃物含水量和風速有關。
以針葉林為例,ROS=a[1―c―bxISI] (4.3)
a,b,c為不同可燃物類型的參數。
此模型屬于統計模型,其優點是能方便而形象的認識火災的各個分過程和整個火災的過程,能成功預測出在參數相似情況下的火行為;缺點是這種模型不考慮任何熱傳機制,當實際火情與試驗條件不符時,它的精度就會低。
(三)王正非的林火蔓延模型
R = RαKεKω/ cosφ (4.4)
后經修正為: R = RαKεKφ Kω (4.5)
式中,Rα是初始蔓延速度;Kε是可燃物配置格局更正系數;Kω風力更正系數;Kφ是地形坡度更正系數。Kε 是訂正系數,它隨地點和時間而變。對于某時、某地來說,整個燃燒范圍和燃燒過程中,Kε 可以假定是常數。該模型適用于坡度在60℃以下的地形。
5.森林火災應急管理
5.1森林滅火救災應急響應分級與標準
參照自然災害總體分級標準,依據森林火災可能造成的危害程度、緊急程度和發展態勢,我們把森林火災預警分為四級,特別重大的是I級,重大的是Ⅱ級,嚴重的是Ⅲ級,一般的是Ⅳ級,依次用紅色、橙色、黃色和藍色表示。與之相對應,森林滅火救災應急響應分為四級。
5.2 森林滅火救災應急處置階段劃分與指揮決策
5.2.1階段劃分
森林火災應急處置是各級政府和相關部門應急管理的組成部分,屬于自然災害應急管理范疇。森林火災應急處置一般按事前、事中和事后進行分期,可分為預防與應急準備、監測與預警、應急響應與救援處置、善后與評估等階段。其中預防與應急準備、監測與應急預警屬于事前管理,應急響應與救援處置屬于事中管理,災后善后與評估屬于事后管理。
5.2.2應急指揮
應急指揮是森林火災應急處置的關鍵,不同應急響應需要啟動不同的應急指揮層次。應急指揮一般分為戰略指揮、戰役指揮和戰斗指揮。其中國家、省級指揮為戰略指揮,省、地市級指揮為戰役指揮,縣級以下特別是滅火救災一線指揮為戰斗指揮。(具體看圖5.1)
5.2.3 應急決策
決策是管理的核心。應急決策是應急響應與應急指揮的核心。森林滅火救災應急決策可分為事前決策、事中決策和事后決策,其具有可利用資源的嚴重短缺性、決策環境的高度不確定性和極其復雜性、決策目標的動態權變性、決策結果的難預測性、決策單元的核心目標直接受決策過程的影響性、決策對象發生發展的多變性等特殊特點,這要求決策者當機立斷、科學判斷和多謀善斷,也就決定了,應急決策在應急管理中的核心地位。應急決策包括決策主體、決策對象、決策目標、決策環境、決策過程和決策方案。森林滅火救災作為人與森林火災這種自然災害抗爭,必須把尊重科學、遵循規律和滅火救災人員安全放在首位。
6. 結論與建議
森林火災,是危害森林的大敵,一場火災在旦夕之間就能把大片蒼翠茂密的森林化為灰燼,給國家和集體造成嚴重損失,同時林地失去了森林的覆蓋,容易造成水土流失,容易發生水旱風沙災害,影響農業穩產高產。本文總結了火災等級劃分的標準,通過全面的分析研究提出了適合我國國情的森林火災預警方法和模型。最后研究了我國如何做到處置重、特大森林火災時反應及時、準備充分、決策科學、措施有力,把森林火災造成的損失降到最低程度。為了使森林防火工作確實做到“預防為主,防治結合”,把森林火災發生率降到最低限度,筆者提出以下五點建議:
(一) 加強組織領導。
(二) 以火源管理為中心,控制野外火源。
(三) 加大森林防火經費投入。
(四) 加強森林防火隊伍培訓。
(五) 加大森林防火執法力度。
參考文獻:
[1] 阮志敏.森林防火GIS中輔助決策模型研究與實現.武漢大學 2005中國優秀博士論文.
[2] 黃偉維.張貴.基于GIS模型的林火蔓延研究.湖北林業科技,2004.
中圖分類號:S762.33 文獻標識碼:A 文章編號:1007-9416(2012)10-0082-02
森林火災是影響范圍大,造成損失巨大,預防難度大的自然災害。影響森林火災發生,發展的因素眾多,除了風速,濕度,降雨,溫度等等自然因素外,人類活動對于森林的影響也是發生森林火災重要原因,今年來很多大型森林火災的發生最直接的原因還是人類活動用火不善造成的,這為森林火災預防,管理增加了難度。早期的森林防火管理主要依靠政策性宣傳,防火期內安排人員巡山,增設瞭望臺,相關單位增設人員值班等等措施來預防火災的發生,隨著科技的進步和經濟的發展,在原有火災管理的基礎上,進一步引入遙感技術和地理信息系統技術,利用遙感衛星可以從高空大范圍監測大面積林區情況,在發生森林火災后利用衛星定位系統確定火災發生的具置,結合地理信息系統數據分析得出最合理高效的撲救方案,是現代化森林防火管理的發展趨勢。現代化的森林防火管理系統應包括:森林動態監測,森林火險等級預報,森林火災發生后蔓延模擬,森林火災發生后損失評估,對火災撲救的輔助決策等內容。
1、森林防火工作中存在的主要問題
1.1 火點定位
火點定位目前已經實現依靠衛星圖像和GPS全球衛星定位系統定位,但有時間間隔,目前民用尚未達到實時動態監控。
1.2 林火蔓延
對于火災蔓延的趨勢更多依靠經驗,當時風速,氣象情況以及火場地形來判斷,對于小范圍小規模林火來說具有實用性,但大規模大面積以及突發性森林火災還是需要科學的林火蔓延模型模擬,得出科學撲救決策。
2、GIS技術在森林防火管理中的應用
2.1 火點定位
森林火災的監測除了依靠傳統的瞭望臺,護林員巡山等,目前已經實現利用衛星影像從太空大范圍監控林區。在得到疑似火情火點報告信息后,指揮管理中心利用GIS地理信息系統迅速定位出準確地點,調取所屬行政區劃,離火情點最近的水源道路信息和周邊人員情況等,指示火情點所屬相關部門立即前往現場確定火情。
2.2 火災決策分析
當確認森林火災發生后,利用GIS地理信息系統能夠快速掌握火災周圍的情況,對撲火決策提供科學可靠地指導性數據。當火災發生時,利用地理信息系統各類專題圖層的空間信息,計算出離火點最近的水源、道路道路信息、救援隊伍最短行進路徑,離災現場最近村莊、重點保護對象、可能遭受破壞的電線塔等信息。決策者就能根據系統預警信息對滅火工作進行部署與指揮-----安排救援隊伍行進路線,附近居民撤離及安置,防火隔離帶的開挖準備等等,為火災撲救決策的合理性,高效性提供數據支持。
2.3 林火蔓延分析
林火因風向、風速、地形、植被類型和分布情況的不同,出現不同的蔓延形狀。林火的蔓延有一定的規律,影響林火蔓延的各項因子進過數學建模能模擬火災發生和發展,預測火災發生蔓延的趨勢,因此研究、了解、掌握其基本規律對撲救森林火災極為重要?;饎萋又饕芑馂牡貐^每天的最高溫度、中午風力、可燃物類型、風力、坡度、風向六大要素影響。運用林火蔓延預測模型,我們可以做到對火勢蔓延趨勢進行預測和分析,同時計算出火頭、火翼、火尾速度以及蔓延面積等數據。根據模擬計算結果,系統自動生成火場發展形勢圖,并通過GIS技術直觀而科學地表現出來,為防火部門提供一個輔助決策工具。
幾種常見的林火蔓延模型:
(1)美國的Rothermel模型,(2)澳大利亞的McArthur模型,(3)加拿大的國家林火蔓延模型,(4)中國的王正非林火蔓延模型。
每個數學模型的應用都有一定的局限性,不具備完全的準確性和通用性。特別是用于模型所基于的假定之外的場合時,將會帶來很大的誤差。在利用基本模型預測森林火災發生的情況時,更多的是結合當地地形,氣候,植被等因子制定符合各地區的林火蔓延修正模型,這也是利用地理信息系統對林火管理的重要研究內容。在沒有發生森林火災時各地區結合之前發生森林火災的已有數據驗證相關林火蔓延模型,找出適合本地區適用的修正模型,在森林火災發生后林火蔓延模擬更具可靠性。
2.4 火情態勢標繪
態勢標繪即在屏幕地圖的基礎上,標繪行動和過程的一種手段,其基本依托為防火符號庫和屏幕地圖?;鹎閼B勢標繪信息按統一格式存檔形成林火勢態圖層,達到火場與指揮中心的信息同步。指揮中心能夠通過火情態勢圖及時了解當前火勢以及救援情況,為下一步的滅火工作提供依據。
2.5 火災損失評估
火場損失評估的研究內容是根據現實火場數據以及森林分布數據,對森林火災造成的森林損失進行統計和分析。損失評估的指標很多,包括損失面積,蓄積等等,今后還將融入碳匯損失分析。通過損失評估可以及時快速的森林火災災后損失評價,指導災后森泰系統重建修復、火燒跡地清理等工作提供指導。
3、前人的主要研究成果
隨著航空航天遙感技術、3S集成應用技術、通訊技術的發展,再結合現代化科學的管理,為森林防火管理提供了先進的手段和技術條件。美國和加拿大在林火行為研究、森林火災預防、監測和撲救方面,一直走在世界前列。近年來,計算機技術也正在逐漸向我國森林防火管理中滲透。我國森林防火系統的研究已卓有成效,防火工作己逐步由經驗型向科學管理型轉變,如建立了衛星防火監測網;開發了地理信息和資源信息系統;開展森林防火的內業建設:重點進行火險預測預報系統、監測系統、林火跟蹤定位系統、地理與資源信息系統、輔助決策系統、通訊信息系統等6個系統的現代化建設;并制定全國森林火災評估辦法,完成全國森林火險等級區劃,試驗和應用飛機化學滅火、生物防火等。其中比較成功的有中國林業科學院資源信息所和國家林業總局信息中心聯合開發的森林火災管理信息系統;北京師范大學資源與環境科學系開發的西南重點林區火災背景數據庫管理信息系統;中國科技大學研制的武夷山保護區森林防火體系建設地理信息系統。
4、結語
科學的管理森林,及時有效的預防森林火災的發生,以及火災發生后高效合理制定撲救火災方案,減少火災帶來的損失,提高火災發生時的應急能力是森林防火管理的核心內容。森林防火預警系統涉及森林防火理論與模型、GIS和計算機等多領域知識,是一個比較復雜的GIS應用系統。其中火點定位、火勢蔓延分析、火災周邊分析、損失評估、三維模型等功能也是今后研究發展的重點,現有研究成果主要針對特定重點林區的構建,各地區,各林區管理上較為分散,研究成果沒有統一共享。目前我國也沒有大規模的全國性的森林防火管理系統,隨著GIS技術的提高和遙感影像的精度提高,將會大大促進GIS技術在森林防火管理中的應用,如何實現高效的,準確的,大規模,大范圍,實時的動態監測將成為今后GIS相關技術的發展和應用的趨勢。
參考文獻
[1]李紅,舒立福,田曉瑞等.林火研究綜述(W)一Gls在林火管理中應用現狀及發展趨勢.世界林業研究,2004,17(1):20.25.
[2]方水池.GIS在廈門市森林防火管理中的應用.森林防火,2010,3.
2、老師和家長每天最惦記的就是你們的安全。據了解,每年因各種事故,數以萬計天真無邪的兒童死于非命,給家庭帶來了不幸,給父母造成無法愈合的創傷。因此,同學們要牢固樹立“安全第一”的思想,懂得安全的重要意義,做到:安全第一,從我做起;安全第一,從小事做起。關注安全,關愛生命。我要安全,我懂安全。時時講安全,事事講安全,人人講安全,保證人人都安全。
3、正確燃放煙花爆竹。接近年關,煙花爆竹大量上市,一些“三無”劣質產品偷偷上市,同學們在購買時一定要注意,最好能在家長的陪同下,在正規的經銷處購買。在燃燒鞭炮、焰火時,要由家長陪同,要在寬敞地方放,不要對準人放,避免造成人員傷亡,嚴防傷害事故發生。
4、防火、防氣、防電。我們每天都可能會與火、與電、與煤氣打交道,同學們要了解有關知識,在生活中要注意消除水、火、氣、電等存在的隱患,做到不玩火,注意防火,若遇到火警時要知道及時撥打119報警。不玩電,不私自拆裝電器防電注意用氣安全,防煤氣中毒等。去冬今春,降水極小,近期氣溫回升,加之我鎮山上路況進一步改善,上山游玩人員明顯增多,春節將至,上墳燒紙現象也將驟增,野外用火概率增加,風干物燥,森林防火形勢嚴峻,鎮黨委政府對此高度重視,層層落論文實森林防火責任制,要求學校加大森森防火宣傳及安全教育的力度,進行森林防火安全教育。為此,我校已經下發了《給學生家長的一封信》,要求同學們假期不要在地里玩火,嚴禁在柴禾堆旁燃放煙花爆竹、上墳燒紙、燒荒燎堰、杜絕帶火種外出現象。
5、監控文化生活,嚴防精神污染。網絡世界對青少年具有強烈的誘惑力,長時間沉溺會導致人際交往、簡歷適應能力的下降,會情緒低落、思維遲緩、孤獨焦慮、食欲不振、植物神經功能紊亂、睡眠障礙,甚至犯罪或消極自殺。所以希望同學們要遠離網吧,不登錄不健康的網站。也不要涉足營業性電子游戲室、臺球廳、錄像廳、卡啦ok廳、歌舞廳等娛樂場所。不參加不健康的娛樂活動,不聽、不信、不傳、不參與封建迷信活動,堅決抵制活動。不購買、不借閱內容不健康的書刊、報紙、光碟、錄像帶不看低級趣味的電影、電視。多讀健康的書刊,多看樂觀的節目。要培養文明行為,抵制消極現象,促進扶正祛邪、揚善懲惡簡歷風氣的形成、鞏固和發展。
6、不到池塘、河灣、水庫,若發生事故,要大聲呼救。
7、出門必須和家長打招呼,并按時回家。不準夜間9點以后在外玩耍,夜晚不得單獨出門,更不能在外過夜,徹夜不歸。
8、與陌生人打交道時,要提高鑒定警惕,謹防上當受騙。遇有緊急情況,要見義勇為,智慧取勝,避免力敵不過反而危害自身現象的發生。
9、養成良好的衛生習慣,注意飲食衛生,不暴飲、暴食,要合理飲食,不吃腐爛變質的食物,不買“三無”食品,每個同學在假期中要做到不抽煙、不喝酒、不賭博。生活要有規律,按時起居,多鍛煉,預防疾病侵染,提高身體素質。
隨著經濟社會的快速發展,民眾生活水平、文化水平的提升,國家與社會越來越關注環境地保護、生態建設,也更加重視林業資源管理。吉林省位于中國東北地區的中部,是我國林業資源大省,森林覆蓋率達43.4%,部分地區甚至達70%以上,也是我國重點國有林區林木產品的生產基地,但其林業資源管理及林業經濟效益卻存在較多問題。
1 吉林省林業資源管理存在的問題
1.1 過度追求經濟效益,超額采伐 目前,全國大多林區經營森林主要以盈利為目的,只追求眼前利益,缺乏森林資源保護和生態建設的意思,缺少規劃性的采伐,引起水土大面積流失,降低了地方對洪澇災害的抵抗力。
1.2 林業資源質量逐年下降 由于逐年采伐,相關部門或盈利企業在補充樹苗育種方面未能因地制宜,按照需求給予補充,導致林地資源質量下降,而相關依據林地而生長的野生植物和動物資源的也在不斷減少,造成大多數林業資源質量急劇
下降。
1.3 林業資源管理不健全 林業資源管理集調查、統計、規劃、設計、管理、監測、采伐一體,由于大多數林業資源管理技術體系不健全,導致相關森林產權不清晰,易引起紛爭,同時科學管理手段落后,導致管理者對林業資源的了解半知
不解。
1.4 缺乏管理的執法人員 林業資源的管理離不開執法人員,只有加強建立執法隊伍,才能加強林業資源的監督體系建設。僅依靠資源管理技術,不能對違法人員執行相應懲罰,故建立執法隊伍,可與管理技術體系結合,更好的管理林業
資源。
2 林業資源管理存在問題的原因
欠缺對采伐限額的規劃管理,大規模的濫伐樹傷林;缺少對林業資源的科學管理體系,造成林業資源管理不到位,使得相關林業資源的監督體系落后,不能及時監督,及時上報惡意事件,導致林業資源的丟失和浪費;執法隊伍建設不健全,尤其是基層執法隊伍不足,需要及時給以補充,完善執法體系建設;林業經營者對資源保護的意識薄弱,并且相關林業資源的政策法規不完善,導致大多企業專研政策漏洞,違法違紀;林業人才培養不足,林業科研能力落后,相關技術引進不足,并且基層科研技術推廣存在較大困難;林業資源項目建設由于地方經濟財政支持不足,導致項目無法進行,對林業產業的發展具有阻礙。
3 加強林業資源管理的措施
3.1 長期造林與短期采伐相結合 限制采伐,避免林業資源過度采伐,建立長遠發展規劃,并在采伐后,適時補充樹種,維護生態平衡。同時因地制宜,根據環境氣候,栽培相應的具有一定經濟效益和生態效益的樹種,減少林業資源流失。
3.2 完善管理監督機制,建立健全執法隊伍 完善森林資源監測體系,保證林業資源的開采更加有序。根據現有的科學技術,可引進相關林業資源管理技術,建立相關資源數據庫,如代碼庫、地理空間數據庫、專業模塊數據庫等,收集相關林業資源信息,實現調查、統計、規劃、設計、管理、監測、采伐一體化,提高林業資源管理的效益。同時加強林業資源監督體系建設,并完善森林資源監測體系,依法治林,加強基層執法隊伍的建設,對毀林開荒和亂戰林地的行為進行嚴懲,減少林業資源的損失。
3.3 創新對林業企業的管理 健全林業資源管理體系后,落實對森林資源產權管理,創新林業資源管理股份,要求林業經營單位編制可行的森林經營方案,確定森林采伐限額。同時借鑒發達國家的先進管理技術,科學編制林業經營方案,實行分類經營,并積極探索適合地方的林業資源管理方法和開展可持續發展經營理念。
3.4 重視林業資源相關知識宣傳 一是加強宣傳,并要求相關宣傳部門,定期定點到基層宣傳林業資源管理及保護等知識,提高民眾意識。二是抓好集體林產權制度改革的宣傳報道工作,廣泛宣傳林權改革的試點經驗、林權制度改革的先進典型,對破壞林改和森林資源的典型案例進行深度報道。三是建立相關專項資金,用于林業資源的宣傳,并在要求基層鄉村干部配合宣傳林業資源保護。四是抓好林業重點工程的宣傳報道工作,如森林防火信息系統建設工程、防沙治沙工程和土地沙化治理情況等。五是抓好濕地自然保護區建設及保護野生動物宣傳報道工作,宣傳人與自然和諧共生的理念。
3.5 加強林業人才隊伍的培養 加強林業人才培養,重視林業科技推廣人員的業務素質培養,加大業務培訓的力度,定期或不定期對其進行技術培訓、理論培訓,并引進相關高層次人才到基層工作,建設及管理林業。同時依托產學研、林科教,通過鼓勵合作、入股、聯營等多種方式,建立以龍頭企業為主體、科研院校為依托、政策法規為保障的科技創新體系。
3.6 加強林業先進技術推廣 建立健全鄉鎮林業推廣體系,大力建立林業科技推廣站,健全科學管理方式,落實縣鎮推廣機構的事業經費和專項科技推廣經費,逐步提高推廣服務機構和工作條件。引起林業先進技術,落實到各基層林業管理相關部門和科研院所,同時重視林業科學應用研究和高新技術研發推廣,加大科技經費的投入,鼓勵研究開發林業實用技術,倡導鄉鎮地區使用現代化技術和科技成果,強化基層林業推廣站的實用技術推廣智能。加快林業信息中心建設,創新服務方法,建立專項咨詢服務人才庫和科技信息數據庫。
3.7 落實林業資源項目 認證研究林業政策,提升項目管理水平,加強項目監督管理水平,建立相關項目管理制度,確保林業項目管理落實到位。林業資源管理中主要項目有農防造林改造工程;提高生態草產業化水平,推進速生豐產林建設工程;擴大采育林建設規模,開展中幼林撫育工程;啟動生物能源開發利用工程;發展生態旅游產業等。根據這些項目,建設林業資源,發展林業產業,實現經濟效益最大化,并實現生態綠色森林產業。
3.8 加強防火管理 首先要大力宣傳森林防火知識,通過電視、廣播與新聞廣告等方式宣傳,加強其防火意識,減少火災的發生。其次,在林區必須設置各類宣傳口號、防火警示牌等,不斷向林區群眾灌輸森林防火安全意識。第三,完善森林防火機制,建立應急預案,啟動零報告制度,建立統一指揮的森林防火運行機制;第四,加強森林巡查,護林人員必須每天定時定期進行巡查,及時發現火情,減少火災事故。
參考文獻
[1] 孫建. 我國林業產業發展現狀、趨勢和政策取向[J]. 林業經濟. 2008(01)
論文摘要:在分析專家系統、智能決策支持系統的基礎上,探討智能決策支持系統在林業中的應用,提出了精確林業工程智能決策支持系統平臺設計框圖及其系統功能。
智能決策支持系統(Intelligent DecisionSupport System,IDSS)的概念最早由Bonczek等人于20世紀80年代提出[2]。IDSS是在決策支持系統(Decision Support System,DSS)的基礎上集成人工智能(Artificial Intelligence, AI)及專家系統(Expert System,ES)而形成的,其核心思想是將人工智能與其它相關科學技術相結合,使DSS具有人工智能,能夠更充分地應用人類的知識。IDSS既充分發揮了專家系統以知識推理形式解決定性分析問題的特點,又發揮了決策支持系統以模型計算為核心解決定量分析問題的特點,充分做到了定性和定量分析的有機結合,使得解決問題的能力和范圍得到一個大的發展。
1 決策支持系統及其在林業中的應用
DSS是在20世紀70年代初由美國M S ScottMorton首先提出[3],并在80年代迅速發展起來的新型計算科學。DSS是以管理科學、運籌學、控制論和行為科學為基礎,以計算機技術、仿真技術和信息技術為手段,針對半結構化的決策問題,支持決策活動的具有智能作用的人機系統。該系統能夠為決策者提供決策所需的數據、信息和背景材料,幫助明確決策目標和進行問題的識別,建立或修改決策模型,提供各種備選方案,并且對各種方案進行評價和優選,通過人機交互功能進行分析、比較和判斷,為正確決策提供必要的支持。
DSS實質上是在管理信息系統和運籌學的基礎上發展起來的,它把管理信息系統和模型輔助決策系統結合起來,使得數值計算和數據處理融為一體,提高了輔助決策的能力。它的產生基于以下原因:(1)傳統的管理信息系統要靠人來實現模型間的聯合和協調,解決復雜的、多模型輔助決策效率低下,而決策支持系統是由計算機自動組織和協調多模型的運行和數據庫中大量數據的存取和處理,達到更高層次的輔助決策能力;(2)解決半結構化和非結構化問題的需要。
DSS由3個系統組成[3],即人機交互系統(對話部件)、模型庫系統(模型部件)和數據庫系統(數據部件)。
20世紀80年代以來,決策支持系統廣泛應用于林業,并在林業資源與環境監測、森林病蟲草害防治等領域取得了豐碩的成果。中國林業科學研究院建立了基于Internet網絡環境的林業資源數據庫[4],包含了森林資源狀況、林業社會情況、林業經濟情況、林業工程建設情況、林業營林情況和林業自然資源等歷史數據。該系統運行采用了基于Internet的3層結構模式,即用戶/WEB服務器/數據庫服務器運行模式,可提供數據的網絡查詢、管理和維護功能,為分析和決策提供支持。
W C Schou等人開發了航空噴霧決策支持系統(Spray Safe Manager,SSM)[5]。我們知道除草劑被普遍用于森林雜草防除,但除草劑脫靶噴霧沉積和漂移是一個重要的環境問題,因此在清楚噴藥工具對環境的影響及作用效果、運用效率的前提下,可靠地進行除草劑噴灑是必要的。SSM的特點就是將噴霧沉淀和漂移的預測與生物反應模型融合在一起。該系統包含了一系列除草劑/雜草和除草劑敏感植物霧滴反應模型及產量模型。第二代SSM(SSM2)將噴霧沉淀和地理信息系統(GIS)融合在一起,增加了斜坡沉積修正模型和飛行路線確定模型,從而可在真實的空間背景下區分噴霧區邊界和敏感區域。由于使用者能夠即時、直觀地“看到”噴霧區地圖上的圖像及數據,使得SSM2的模擬更加真實。
2 智能決策支持系統及其在林業中的應用
2.1 智能決策支持系統的信息結構
圖1為智能決策支持系統的信息結構[6],其中知識庫用來存放各種規則集、專家知識經驗及其因果關系;數據庫存放基礎數據、決策信息和事實性知識;模型庫用來存放各種決策、預測及分析模型;多庫協同器從知識、數據、模型、方法等各個方面為決策服務,協調各部分之間的關系,為管理決策提供多方面、多層次的支持和服務。
2.2 智能決策支持系統的研究進展
隨著Internet/Intranet技術的發展,傳統的智能決策支持系統面臨著一些新的問題:(1)分析、決策用的數據不再集中于一個物理節點,而是分散到網絡上的不同節點;(2)分布、決策模型和知識處理方法也從一臺機器上的集中處理,變成在網絡環境下的分布或分布加并行的處理方式。
進入20世紀90年代以來,人工智能(機器學習、模糊技術、人工神經網絡)、專家系統、數據庫技術和Internet/Intranet技術的發展為IDSS提供了強大的技術支撐。20世紀80年代興起的Agent技術為智能決策支持系統奠定了技術基礎。Agent是一個能夠持續自主駐留、活動于真實的或虛擬的復雜動態環境中的問題求解實體[7]。Agent具有相當程度的獨立性、自主性、協作性、適應性和社會性,并在一定程度上具有人的部分智力。將Agent技術融合到智能決策支持系統中所集成的基于Agent的智能決策支持系統具有傳統IDSS所沒有的一些特性:(1)開放性。即能夠與外界交互,系統資源不足時能夠向外界請求幫助,同時具有對外提供資源的功能;其二是系統部件的易于增減,保持系統完整而不含多余的計算過程。(2)IDSS是分布式的、基于網絡環境的。(3)資源可重復使用。不但決策程序、決策方法可重復使用,而且系統資源(決策知識、決策經驗、決策模型等)能被不同的決策程序多次調用。(4)集成群體的經驗和智能。(5)突破靜態的程序化決策方式,實現人機智能結合。
目前多Agent技術已成為人工智能研究的熱點。多Agent系統(Multi-Agents System,MAS)是一個松散耦合的Agent網絡,這些Agent通過交互解決超過單個Agent的能力或知識的問題。多Agent系統具有如下特征:每個Agent擁有解決問題的不完全的信息或能力;沒有系統全局控制;數據和知識是分散的;處理是異步的;Agent是異質的、分布的;系統是開放的。
2.3 智能決策支持系統在林業中的應用
隨著數據挖掘、人工智能、3S與DSS技術的發展,以及精確林業自身發展的需要,國內外開始研究智能決策支持系統在林業中的應用,如防護林體系建設、森林防火、變量施肥等。
北京林業大學研制出區域生態經濟型防護林體系建設模式智能決策支持系統[8]。該系統由4個子系統構成:數據及數據庫管理、圖形及圖形庫管理、模型及模型管理庫、專家系統,并以數據及圖形系統為基礎,以模型系統為分析手段,以專家系統為智能決策核心,各模塊相對獨立,以數據管理模塊為中介,組成有機整體??蓪崿F統計、預測、區域生態經濟系統診斷、土地分類及生態評價、林種的水平及立體配置、區域經濟結構優化等功能。
東北林業大學與黑龍江大興安嶺防火指揮中心課題組通過3個階段的研究,建立了基于WEB與3S技術的森林防火智能決策支持系統[9],實現了林火數據庫、林火預防預報、林火蔓延模型、撲火指揮決策等方面的智能化、網絡化管理。它包含了森林防火滅火系統中的地形圖繪制,防火機構、歷史火災和各種代碼等數據庫的建立與維護,火點定位、火場蔓延、派兵撲火、清理看守火場和損失評估等模型的建立,與上下級單位的數據交換,在火災發生前可作出林火預報和預防;當林火發生時,可模擬林火的蔓延,并提供火場定位、派兵、撲火、清理火場、看守火場等輔助決策方案,為指揮員作出正確決策提供參考;火災發生后可作出火災損失評估。
Raymond K Fink等人[10]利用機器學習方法分析空間土壤肥力、土壤物理性質和產量數據,在可變量施肥系統中利用基于規則的決策支持工具(DSS4Ag)降低施肥量、增加產量。利用標準的GIS工具將農田進行網格化,分成10×30 m的矩形方塊。根據歷史產量數據、歷史性質數據(土壤物理性質、土壤化學性質、坡度、地貌等)進行數據挖掘,采用CART回歸樹運算法則(Beriman等,1984)確定產量模型,根據當前性質數據、產品市場價格等,按照經濟效益最大的原則確定施肥量的大小(如果施肥費用大于增加產量的產值則不予施肥)。從測試結果看,采用DSS4Ag系統進行變量施肥,產量增加不很明顯,但施肥總量明顯減少,降低了成本,且降低的成本超過了必要的土壤測試和變量施肥裝置的花費,整體經濟效益得到提高。
3 精確林業智能決策支持系統的設計
3.1 精確林業的概念
精確林業是綜合利用地球空間信息技術、計算機輔助決策技術、林業工程技術等現代高新科技,建立一體化、數字化、智能化的現代化林業生產模式和技術體系,最大限度地獲得森林的生態、經濟和社會效益,實現森林可持續經營和區域可持續發展[10~12]。簡言之,精確林業就是實現以最小資源投入、最小環境危害獲得最大林業效益。其中,地球空間信息技術主要有全球定位系統、地理信息系統、遙感、數據通訊;計算機輔助決策技術主要有管理信息系統、決策支持系統、專家系統、智能決策支持系統;林業工程技術主要有林業機械自動化、森林病蟲草害防治、森林土壤類型分析、林地適應性評價、立地類型與立地條件分析、林木育種、施肥、林木采伐,等等。精確林業的研究與發展有助于我國人口、資源與環境方面重大問題的解決,有助于林業資源的高效利用和林業環境保護,是發展林業的重要途徑。
3.2 系統的總體設計框圖
建立GIS和ES集成的精確林業智能決策支持平臺,可為林業生產者、管理人員和科技人員提供網絡化、智能化、形象直觀的信息服務。根據歷史上病蟲草害發生情況和森林保護專家在長期研究與生產實踐中獲得的知識,進行病蟲草害統計趨勢模型和技術經濟分析,建立農藥使用技術專家系統,并根據實時數據處理、噴霧目標特征和病蟲草害防治目標閾值,建立智能決策支持系統,從而可針對不同林業生產情況及病蟲草害發生類型、程度等實際需要確定農藥投入的種類、數量等,指導自動執行變量投入決策,控制可變量噴頭實現特定區域的農藥精確定量噴霧,最大程度上杜絕非目標農藥沉積,減輕環境污染。同時,病蟲草害防治后的一系列數據可作為來年病蟲草害預測和森林病蟲草害防治戰略的儲備參考。
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根據我們的研究和實踐,提出精確林業智能決策支持系統(PFIDSS)的總體設計框圖(圖2)。
3.3 系統的功能
(1)GIS數據倉庫包括3個基本功能:①數據獲取。負責從外部獲取數據,將數據分類,重新組合成面向全局的數據視圖,從而解決IDSS中數據存儲和數據格式不一致問題;②數據存儲和管理。負責數據倉庫的內部維護和管理,包括數據的存儲組織、維護、分發等;③信息訪問。它屬于數據倉庫的前端,面向不同種類的最終用戶,由系統的各種工具組成。數據倉庫的最終用戶在這里提供信息、分析數據集。
(2)數據挖掘系統。對數據倉庫中的數據進行挖掘,通過大量的歷史性數據分析,從中識別和提取隱含的、潛在的有用信息,通過多庫協同器,將其分發給數據庫管理系統、方法庫管理系統、模型庫管理系統、知識庫管理系統。挖掘的主要技術是空間要素和屬性信息關聯的空間數據挖掘,它的研究內容不僅僅局限于對地理要素的空間位置和空間關系的研究,而且還包括對空間現象(季節更換、氣象條件)、空間因素(高山、谷地、平原)、空間組成(土壤、地貌、植被、水域)、空間活動(水土流失、沙漠侵蝕)等的研究,力求從中揭示出相互影響的內在機制與規律、空間活動(水土流失、沙漠侵蝕)等的研究,力求從中揭示出相互影響的內在機制與規律。
(3)聯機分析處理OLAP是分析各種歷史數據的最佳手段,其主要功能是:①提供數據的多維概念視圖,可以使用戶從多角度、多側面來考察數據倉庫中的數據,深入理解數據的信息和內涵;②快速響應用戶請求;③提供強大的統計、分析、報表處理功能,進行趨勢預測。
(4)精確林業工程系統。執行智能決策系統產生的結果,如進行變量施肥、變量噴霧。國內外智能決策支持系統的研究和應用多集中在商業和工業企業管理等領域,而在林業及生態系統管理等領域,研制和開發應用較少。但有理由相信,隨著計算機技術、3S技術、信息技術、林業工程技術的發展以及林業現代化管理水平的提高,精確林業智能決策支持系統的研究和應用會不斷得到發展并走向成熟。
參考文獻
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三界林場地處江淮分水嶺滁州市境內,位于104國道旁。地理位置是東經118°12′,北緯32°97′,海拔62.8m。全年氣候溫和,四季分明,夏季多雨水,冬季較干燥,屬北亞熱帶濕潤季風性氣候區。土壤多為角斑巖發育而成的普通黃棕壤和部分下屬系黃土母質發育而成的黏盤黃棕壤。其中普通黃棕壤土層淺,石礫多,肥力較差。植被以落葉闊葉林為主,多為馬尾松、黑松純林,少量混交林。林區內道路縱橫交錯,更有津滬鐵路、蚌寧高速公路穿插其間,交通極為便利。
1森林資源現狀
根據1999年二類森林資源清查及2008年資源統計資料顯示。全場總經營面積2 823.4hm2,林業用地2 049.1hm2,有林地1 827.9hm2。其中公益林1 387.1hm2,用材林662hm2。非本場經營面積774.2hm2。森林覆蓋率為64.7%,活立木蓄積為14.561 8萬立方米。其中松類為12.562萬立方米,占總蓄積的96.6%,硬闊2 876m3,占總蓄積的1.9%。
2存在的問題
2.1林政管理力度問題
從以上數據可以看出,場內可用于營林生產的林地僅占總面積的72.5%。長期以來,由于林政管理力度及一些歷史遺留問題,致使宜林荒山荒地長期閑置,未能及時造林,森林覆蓋率較低。未能充分發揮林地生產力,再加上近年來經濟發展,一些國家建設征占林地,林區周圍老百姓毀林開荒,牲畜破壞等都直接影響著林業用地給場內的發展帶來不利。
2.2林種結構不合理,樹種單一,林分質量差
自1953年建場以來,多營造馬尾松純林和黑松純林。由于純林的易致病性,使馬尾松毛蟲不斷蔓延,擴大。再加上近幾年松材線蟲病,人工林整齊的林相已遭破壞,有的甚至出現疏林地,大片的林中空地。同時單一的樹種結構也不利于森林防火。雖然近幾年來也進行了一些混交造林(如馬尾松、木荷2∶1混交,馬尾松、烏桕塊狀混交),但是由于沒有找到適合的混交樹種,導致其生長不理想、整體林分質量較差。
2.3可采伐利用的森林資源少
自從2004年區劃公益林以后,公益林的面積占全場林業用地的67.7%,場內可采伐利用的森林僅為662hm2,而這其中還包括未成林地等。這就要依法放活、集約經營,最大限度地發揮其經濟效益。且公益林的更新采伐要40年,這期間只能進行少量的撫育間伐導致全場職工人均占有量嚴重不足。
3發展對策
3.1強化林政管理,加大森林保護力度
森林保護一直以來是一項艱巨的任務。就森林保護而言,它不是單一的保護問題,而是需要積極營造良好的林區環境。而長期以來林政管理都是各管一片,沒達到統一,特別是近幾年受經濟利益的驅使,毀林開荒,林權爭議越來越強烈。因此,應首先加大宣傳力度,普及森林法知識,讓群眾了解防火護林的重要性。其次,建立嚴格的責任追究制,獎懲分明。由護林員負責分管林區的森林保護工作,主任、副場長層層監督。切實落實各項工作,不要流于形式。此外,更重要的是不斷提高護林隊伍素質,切實做好與其他單位或者個人的溝通協調工作,把問題解決在萌芽狀態。
3.2加強低產林改造,逐步提高林分質量
在林場經營中,對那些沒有發展前途的低產林應積極申報,將其砍伐,重新造林。而對于生產力較低的中幼林可結合透光伐、衛生伐等撫育措施來改變林內生長環境,促進其生長量的提高。如果條件允許,可對一些經濟林進行中耕施肥,同步提高林木蓄積量。對于感病的林分應及時藥物防治,嚴重的及時清除,不留隱患。 轉貼于
3.3調整林分結構,大力營造混交林