3S技术的森林防火道路规划研究

徐谷丹，朱紫巍，李鹤国家林业局北方航空护林总站；国家林业局调查规划设计院；哈尔滨工程大学绿化中心

3S技术的森林防火道路规划研究

徐谷丹1，朱紫巍2，李鹤3
1国家林业局北方航空护林总站；2国家林业局调查规划设计院；3哈尔滨工程大学绿化中心

森林林木使我国最重要的可再生性能源之一，不仅对我国绿化环境改善居民周边有着重要作用，同时也能够推动我国经济发展，提高社会文明建设。在日常工作中，林业部门人员主要通过对林区育苗种植、林间管理以及防治病虫害等方面对林区进行管理和保护，但由于林木属于易燃物质，人类无法利用肉眼和直觉去预测火灾。3S技术的研发和运用能够有效解决这一问题，而利用3S技术为基础建立防火道路，不仅能够有效地对火灾和其他灾害进行预测，同时也能够利用其高科技系统提高林业工作效率。本文将对如何利用3S技术对森林防火道路规划设计进行研究。

3S技术；森林防火道路；合理规划

前言

科技的不断进步让我们看到了计算机技术和信息技术的先进性和科学性，为我们的生活和工作带来便利的同时也为社会文明发展奠定良好基础。而目前我国各个领域都在大力发展科学技术，提高工作效率的同时也为我国发展经济做出贡献。而我国作为林业大国同样离不开科技手段对林业部门的支持和运作。以GPS、GIS以及RS组成的3S技术为基础在我国林业防火林道建设规划的不断开发和研究，也为林业发展、提高林业防火技术有着重要作用。

一、3S技术概念以及在森林防火道路中的应用基础

3S技术是由GPS、GIS以及RS技术的统称，是通过利用将空间传感技术、计算机技术以及通讯技术等多种科学技术高度集合而成的一种现代新型科技信息技术，主要用于地理、林业以及航天等领域。

1.GPS技术

GPS的全称为全球定位系统。这种技术主要通过利用卫星对目标位置进行准确定位，再使用计算机处理系统将位置的数据传输到下达指令人员的计算机终端中。GPS技术目前已经广泛用于我国的军事、车辆导航以及智能手机中，通过先进的技术系统能够为我们准确对目标地点快速定位，提高效率的同时也为我们的生活和工作带来便利。

2.GIS技术

GIS技术是以地理信息为基础，将地理、科学以及计算机技术等多种学科交叉运用、为地理研究和决策的一种先进技术，全称为地理信息技术。它通过对计算机终端发出的指令数据目标进行分析和查找，通过利用自身计算机技术系统将结果又表格型数据转换为直观的地理位置图像，使下达指令的人员能够清除地观察并浏览结果，并根据结果进行下一步工作。GIS技术能够对各个地区的街区、人口甚至街边环境进行显示，具有非常强的直观性。

3.RS技术

RS技术又被称为遥感技术，是外层空间中的设备对地球表层以及各类电磁波信息进行收集、传输以及处理的现代处理技术，它能够对地球上各类现象进行遥测和分析，主要用于林业预防病虫害等。

4.3S技术在森林防火通道规划中的应用基础

林木作为可再生性能源一直是我国发展经济中不可或缺的一部分，但由于林木属于易燃材料，因此在日常工作中不仅要做好林间管理、种植以及防止病虫害，最重要的就是建立一防火隔离带为主的临建防火通道，避免发生火灾对林区造成伤害。由于林业部门的工作性质包括、地理、气候以及信息等多种领域知识的涵盖，因此在对林区防火道路规划时使用3S技术不仅能够有效地利用科技系统对防火林道进行合理规划，更在一定程度上提高了工作效率，节省大量人力成本，对林业发展有着重要作用。

二、基于3S技术的空间数据获取

1.基于RS的数据获取

利用遥感数据更新空间数据库，最直接的方式就是将纠正遥感图像作为背景底图，进行矢量数据的编辑修改。而对遥感图像数据进行分类，得到的数据可以添加到GIS数据库中。在对遥感图像分类时，首先进行分类特征波段的选择;其次是选择训练样区;然后训练分类器;最后对分类精度进行评价。

2.基于GPS数据采集

第一，通过GPS系统对林区位置进行准确定位，通过利用GPS系统对林区的面积、所在区域以及林木分布进行了解，根据地区判断林木生长的环境和土地质量和林木种类，并对该地区的气候进行分析，运用计算机先进技术推断出该地区发生火灾的可能性，并对该地区历年来发生火灾的因素进行调查；第二，利用GPS系统查看周边居民环境和水源位置，判断并规划设立防火通道的位置和面积，通过与RS技术的结合使用，对该地区的林道和防火隔离带建立进行基本规划，并通过利用RS技术对火灾进行遥测和预防。

三、森林防火道路规划设计

1.水系缓冲分析

这部分主要分析水系以及与林区原有道路的相互联系，水资源是面状或线状区域，涉及的范围比较宽广，此处设置缓冲距离为100m。基于森林防火的需要，有效的可利用的水资源必须是分布在林区道路可到达的范围内，这样才可以进行取水，进而起到防火、灭火的作用。因此，首先考虑的是分析林区水系所能覆盖的有效范围，在此范围内的水系则是有效的可以提供森林防火目的有效水资源。

2.道路缓冲区分析

对林区原有道路做缓冲区分析，考虑大多数消防设备的有效灭火距离，设置缓冲距离为100m。选择输出缓冲区生成新图层，并选择保存路径，完成道路缓冲区建立。输出生成缓冲区新图层，并应用ArcGIS的叠置分析功能，将道路缓冲区和水系缓冲区图层叠加。

3.3D分析

利用等高线生成TIN模型，进行3D分析，分析林区地形走势情况。由于高海拔地形，温度逐渐降低，蒸发量减小，湿度变大，发生林火的可能性降低。对于坡度超过30°的陡坡，降水径流排泄快，地表可燃物易于干燥，火险程度较高，且不宜修建道路。对于坡向朝南的南向坡，接收的太阳辐射相对较多，因而其地面温度比较高，空气干燥，容易发生森林火灾。同时道路缓冲区所不能分析的盲区也都可以直观体现。

4.布局优化

设计规划森林防火道路标准是:道路宽度设计为3.5～5m;道路应尽量保持直线;道路最大坡度应该小于30°;部分位于砍伐区内的100岁以上的树木不砍伐;道路应尽量靠近水源;道路应尽量靠近一级火险林区;道路可以考虑远离防火隔离带;道路不应破坏居民地;道路密度应合理等。在综合考虑以上诸多因素之后，通过对初始方案进行优化之后，即可得到符合林区防火要求的路网布局。

[1]王书涵,张晓丽,游先祥,陆亚刚,黎良材,李宏志.3S技术在森林火险等级研究中的应用[J].广东农业科学.2011(23)

[2]戴寿连,徐爱俊.森林火险评价与防火资源配置系统设计与实现[J].林业资源管理.2011(03)