河南省火災(zāi)風(fēng)險評價研究

1、第 頁 （共 13 頁）河南省火災(zāi)風(fēng)險評價研究 1 引言火災(zāi)是危害人類的重大災(zāi)害之一，火災(zāi)對人們的生命和財產(chǎn)的傷害與損失是不能輕視的，要引起我們的高度重視?；馂?zāi)具有自然和社會的雙重屬性，也具有隨機(jī)性和確定性的雙重特點，加強(qiáng)對以往火災(zāi)統(tǒng)計數(shù)據(jù)的分析和研究，分析火災(zāi)與各環(huán)境因子的空間關(guān)系，總結(jié)出各因子對火災(zāi)事件響應(yīng)程度的情況，對于從宏觀層面提高我省火災(zāi)防控水平，推進(jìn)消防工作具有十分重要的現(xiàn)實意義。近年來，我省火災(zāi)事件發(fā)生頻繁，火災(zāi)給我省生態(tài)環(huán)境建設(shè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來極大的損失。本文對2012年河南省火災(zāi)風(fēng)險進(jìn)行了研究，火災(zāi)事件的發(fā)生與多種因子有關(guān)，本研究選取了幾個影響火災(zāi)發(fā)生的靜態(tài)因子（如地形、可達(dá)性

2、和土地覆蓋等）進(jìn)行分析，結(jié)果反映了各因子對火災(zāi)事件的敏感程度，為我省的消防工作和火災(zāi)防控提供依據(jù)。2 研究區(qū)概況河南省位于中國中東部、黃河中下游，地理位置界于北緯3123-3622，東經(jīng)11021-11639之間。東接安徽、山東，北接河北、山西，西連陜西，南臨湖北，呈望北向南、承東啟西之勢。河南是全國人口第一大省，2011年底總?cè)丝?0489萬人，全省總面積16.7萬平方公里，居全國各省區(qū)市第17位，占全國總面積的1.73%。地勢西高東低，北、西、南三面由太行山、伏牛山、桐柏山、大別山沿省界呈半環(huán)形分布；中、東部為黃淮海沖積平原；西南部為南陽盆地。平原和盆地、山地、丘陵分別占總面積的55.7%

3、、26.6%、17.7%。靈寶市境內(nèi)的老鴉岔為全省最高峰，海拔2413.8米；海拔最低處在固始縣淮河出省處，僅23.2米。2007年，全省耕地面積11889萬畝，人均耕地1.21畝。河南大部分地處暖溫帶，南部跨亞熱帶，屬北亞熱帶向暖溫帶過渡的大陸性季風(fēng)氣候，同時還具有自東向西由平原向丘陵山地氣候過渡的特征，具有四季分明、雨熱同期、復(fù)雜多樣和氣象災(zāi)害頻繁的特點。全省由南向北年平均氣溫為15.712.1，年均降水量1380.6532.5毫米，降雨以68月份最多，年均日照1848.02488.7小時，全年無霜期189240天，適宜多種農(nóng)作物生長。河南地跨長江、淮河、黃河、海河四大流域。省內(nèi)河流大多發(fā)

4、源于西部、西北部和東南部山區(qū)，流域面積100平方公里以上的河流有493條。全省多年平均水資源總量405億立方米、居全國第19位，人均水資源占有量不足420立方米，相當(dāng)于全國平均水平的五分之一。全省現(xiàn)有林業(yè)用地7053.03萬畝，森林覆蓋率17.32%，林木覆蓋率23.77%。植被覆蓋類型多種，但全省絕大部分是谷類作物，主要分布在中東部地勢平坦地區(qū)，在本省西部和南部丘陵地區(qū)有相當(dāng)部分的落葉闊葉林。河南省政府辦公廳印發(fā)了關(guān)于2012年全省消防工作情況的通報指出,2012年全省共發(fā)生火災(zāi)3638起，亡16人，傷14人，直接財產(chǎn)損失3792萬元。2012年河南省的火燒區(qū)面積分布情況如下圖1。 圖 1

5、河南省2012年各市級行政區(qū)的火燒區(qū)面積分布圖3 數(shù)據(jù)收集與研究方法收集河南省2012年火災(zāi)數(shù)據(jù)，包括該省各市級行政區(qū)的MODIS的火燒區(qū)面積分布，火燒區(qū)月份分布、土地覆蓋類型、地表溫度、地形因子（高程、坡度、坡向）、居民區(qū)和道路數(shù)據(jù)。運用統(tǒng)計分析方法和地理信息系統(tǒng)軟件ArcGIS空間分析方法對研究區(qū)域內(nèi)火災(zāi)發(fā)生的時空分布規(guī)律進(jìn)行研究。研究各環(huán)境因子與火燒區(qū)分布的關(guān)系，采用分類分析方法對各因子進(jìn)行分析，生成頻率比圖。頻率比（Frequency Ratio,FR）屬于一種單變量概率分析方法，基于對研究區(qū)中火點分布和每個環(huán)境因子類別之間的關(guān)系進(jìn)行分析。計算每個環(huán)境因子類別的起火百分比和該環(huán)境因子類

6、別的面積百分比之間的比率（即頻率比Fri），然后把所有環(huán)境因子的頻率比圖按等權(quán)重空間疊加生成火險指數(shù)（FDI）圖以揭示研究區(qū)火險敏感度，即：FDI=Fr1+Fr2+.+Frn。環(huán)境因子類別的頻率比值表示該因子類別對起火的敏感程度。頻率比值等于1表示平均值，大于1表明與起火相關(guān)性更高，小于1表明相關(guān)性更低。4 火燒區(qū)月份分布 從收集的數(shù)據(jù)（如下圖2）中得知2012年河南省火災(zāi)主要發(fā)生在5月，6月，9月，10月和11月這5個月中，尤其是9月和10月最頻繁，火燒范圍最大。因此秋季是防火消防工作開展的重要時期。 圖 2 2012年河南省火燒區(qū)月份分布圖5 分析火災(zāi)與各環(huán)境因子的空間關(guān)系5.1 火燒區(qū)分

7、布與地形因子的關(guān)系5.1.1 火燒區(qū)分布與坡向的關(guān)系 對研究區(qū)地形的坡向進(jìn)行分類，分成了9類分別是平、北、東北、東、東南、南、西南、西和西北。分別計算了各類型的像元面積比和火燒面積比，最后計算出頻率比制成下圖圖3，可以看出坡向為平的頻率比最大是2.0288，其次是坡向為東的頻率比為1.1629，有平、東、東北和南頻率比是大于1的，說明這四類與起火相關(guān)性高，對起火比較敏感；而北、東南、西南、西和西北這五類的頻率比都小于1，說明與起火相關(guān)性低，對起火敏感程度低。 圖 3 坡向因子的火燒頻率比圖5.1.2 火燒區(qū)分布與坡度的關(guān)系 由該省的坡度數(shù)據(jù)知其坡度在0度至41.541度之間，絕大部分地區(qū)坡度都

8、很小在2.5度之內(nèi)，根據(jù)其地形坡度特征進(jìn)行了重分類，分成了三類第一類0-2.5度，第二類2.5-8度，第三類8-41.541度。 對火燒區(qū)分布和坡度因子的空間關(guān)系進(jìn)行分析，統(tǒng)計計算了坡度因子的三個類型的火燒面積比與該類像元比值的頻率比，如下圖圖4。坡度因子的第一類的頻率比是1.306706，說明坡度小于2.5度的地形起火敏感度高，有較高火險指數(shù)。 圖 4 坡度因子的火燒頻率比圖 5.1.3 火燒區(qū)分布與高程的關(guān)系 由收集得到的高程數(shù)據(jù)知河南省2012年的全省地形高程值約在24米至2301米之間，該省的地形走勢是西高東低，大部分地區(qū)的海拔都低于180米。用ArcGIS軟件把連續(xù)的高程柵格數(shù)據(jù)進(jìn)行

9、重分類，在此根據(jù)該省高程數(shù)據(jù)的特點合理地分成了5類，第一類高程值為24米-176米，第二類高程值為176米-411米，第三類高程值為411米-730米，第四類高程值為730米-1118米，第五類高程值為1118米-2301米。對高程這個因子的五個類別分別統(tǒng)計落入這五類區(qū)域中的火燒像元數(shù)，再對各類的火燒面積比與該類的像元比值的比率進(jìn)行計算繪成高程因子的頻率比圖如下圖5，通過此圖我們能清楚地看到高程因子的第一類型火燒頻率比比較高為1.5353，火災(zāi)風(fēng)險很高。 圖 5 高程因子的火燒頻率比圖5.2 火燒區(qū)分布與人類活動的關(guān)系5.2.1 火燒區(qū)分布與居民區(qū)之間的空間關(guān)系由數(shù)據(jù)得知研究區(qū)的火燒區(qū)到居民區(qū)

10、的距離是0至17642.4米，根據(jù)數(shù)據(jù)分布情況知其距離絕大部分都小于7500m，在此進(jìn)行了分類，分成了五類，第一類02500m，第二類2500m5000m，第三類5000m7500m，第四類7500m10000m，第五類10000m17642.4m。 把到居民區(qū)距離因子的五個類型進(jìn)行統(tǒng)計計算它們各自的火燒面積比和該類像元比值，最后算出各類的火燒頻率比，制成了圖6。前三類的頻率比值都稍大些，尤其是第二類頻率比值為1.1615大于1，說明對起火敏感度高。 圖 6 到居民區(qū)距離因子的火燒頻率比圖 5.2.2 火燒區(qū)分布與道路之間的空間關(guān)系 由得到的數(shù)據(jù)顯示火燒區(qū)與到道路的距離值是0至19102.88

11、47米，大部分火燒地區(qū)都是到道路距離近的，把到道路距離進(jìn)行重分類分成了下面的六類。同樣的方法對這六類分別計算頻率比，制成到道路距離的頻率比圖7，前四類的頻率比都比較大，說明火燒區(qū)的分布都離道路比較近，離道路越近的地方起火敏感度越高。 圖7 到道路距離因子的火燒頻率比圖 5.3 火燒區(qū)分布與土地覆蓋類型的關(guān)系 根據(jù)得到的數(shù)據(jù)是把研究區(qū)的土地覆蓋類型分成了12類，土地覆蓋類型分布如下圖8所示，對這12種類型進(jìn)行了按帶統(tǒng)計火燒像元數(shù)，同理根據(jù)上面的方法計算這12類的頻率比，繪制成圖如圖9?？梢钥闯龉阮愖魑?、闊葉作物和城市與建筑區(qū)的頻率比比較大，說明這3類土地覆蓋類型最易起火，火險敏感度高。圖 8 2

12、012年河南省土地覆蓋類型圖圖 9 土地覆蓋類型因子的火燒頻率比圖5.4 火燒區(qū)分布與地表溫度、NDVI的關(guān)系5.4.1 火燒區(qū)分布與地表溫度的關(guān)系 火燒區(qū)的溫度絕大部分在300度左右，對研究區(qū)的火燒區(qū)的溫度285.465308.58進(jìn)行重分類，分成了4類，對溫度因子的4個類型分別計算了頻率比，繪制如下圖10?？梢钥闯龅乇頊囟仍?98-301和301-308.58這兩類型的頻率比較大，說明地表溫度在298以上的地區(qū)易發(fā)生火災(zāi)，火險指數(shù)較高。 圖 10 地表溫度因子的火燒頻率比圖5.4.2 火燒區(qū)分布與NDVI的關(guān)系由數(shù)據(jù)知NDVI的值在0.0019至0.9945之間，把NDVI因子的值分成了五

13、種類型分別進(jìn)行按帶統(tǒng)計計算落入每類的火燒像元數(shù)，然后再計算他們的頻率比結(jié)果如下圖11顯示，說明NDVI值越大頻率比就越大，對起火就越敏感，越易發(fā)生火災(zāi)。 圖 11 NDVI因子的火燒頻率比圖 圖 12 2012年河南省火險指數(shù)圖6 討論與結(jié)論 空間疊加高程、坡度、坡向、到居民區(qū)距離、到道路距離、地表溫度、植被指數(shù)和土地覆蓋類型這8個因子的頻率比圖，按等權(quán)重空間疊加生成火險指數(shù)圖如圖12，該圖揭示了研究區(qū)的火險敏感度，火險指數(shù)值越大的越容易發(fā)生火災(zāi)，起火相關(guān)性高。本文研究結(jié)果表明，地形、可達(dá)性、植被覆蓋這些靜態(tài)因子對河南省地區(qū)火險空間格局起著結(jié)構(gòu)化作用。2012年河南省地區(qū)高程為24m-176m

14、，坡度小于等于2.5，坡向為平，距居民區(qū)距離小于7500m，距道路距離小于8000m，土地覆蓋類型為谷類作物、闊葉作物和城市與建筑區(qū)的那些區(qū)域?qū)馂?zāi)事件的響應(yīng)更敏感。因此我們可以根據(jù)以上各因子的一些火險指數(shù)高的即對火災(zāi)敏感度高的類型進(jìn)行注意，做好防火準(zhǔn)備和提高消防效率，這些研究結(jié)果對河南省以后的消防工作很有用處，可以適量減少火災(zāi)事件的發(fā)生。本文在分析溫度對火燒區(qū)的影響時，由于云層等氣象原因造成獲取的遙感影像有空缺數(shù)據(jù)不完備，結(jié)果也許未能全部精確，還有一些其他因子本文未分析的或許也對火燒事件有關(guān)聯(lián)，這需要我們做進(jìn)一步地深入研究。 參 考 文 獻(xiàn)1 張海軍，戚鵬程. 基于頻率比和邏輯回歸模型的東北

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