大数据技术在广东省乳阳林场森林防火中的应用

摘 要 信息技术赋能林业管理的时代背景下，以大数据技术为代表的先进技术和系统开启了智慧林业管理的新模式。因此，积极探讨大数据技术在森林防火中的创新应用具有现实必要性。为明确大数据技术在林业防火管理中的应用前景，以广东省乳阳林场为例，分析了当前严峻的森林火灾形势，在此基础上从构建森林火灾预测系统、分析火灾发生规律、筛选并预报火灾主导因子、高效处理林火因子和及时预报林火行为等方面论述了大数据技术在森林防火中的具体应用，以乳阳林场基于大数据技术的森林防火管理系统结构为基础，论述了大数据技术在森林防火中的应用价值。

关键词 森林防火；大数据技术；应用表现；广东省乳阳林场

中图分类号：S762 文献标志码：C DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2023.10.031

森林防火是森林资源防护管理的难点与重点问题，在防火应对及管理中需要信息技术的支持，需要先进系统的辅助。大数据技术就是在这样的背景下应用于森林防火管理，做到了森林火灾的科学防范与应对。以大数据技术高速、准确的信息传递和高度的信息共享为基础，科学构建森林防火预测预报系统，可以用来分析火灾规律，筛选林火预报的主导因子，处理林火风险，实现了森林火灾的可防与可控。因此，关于大数据技术在森林防火中的创新应用探讨具有现实必要性。

1 必要性

广东省乳阳林场位于粤北南岭山脉中心偏南地带，地跨韶关市乳源县、乐昌市与清远市阳山县，北与湖南莽山国家森林公园相邻。截至2023年，林场内设7个科室，下设9个管护站。乳阳林场经营总面积3.67万hm2。林地面积2.95万hm2，生态公益林面积2.78万hm2，占林地面积的94.2%，森林蓄积量256.5万m3，森林覆盖率96.8%。目前，乳阳林场在森林防火工作中仍存在一些难以解决的问题，对森林资源安全形成了一定的威胁，制约林业发展。因此，加强森林火灾防范，建立科学的森林火灾防控体系十分必要[1]。在这样严峻的森林防火时代背景和现实情形下，以大数据技术为代表的新型技术在森林防火中发挥了实效，为森林防火工作的高效率和高质量开展提供具体的参考、借鉴。

大数据技术作为一种先进的信息技术，是当前最为先进的数据综合处理系统之一，其具有信息海量、传播速度快、数据类型多样、数据信息价值高等优势，在多个领域发挥着重要作用。将其用于森林防火可以在实现对森林资源科学调查与分析基础上，对森林交通情况、动态变化情况、火灾风险发育情况等进行实时监测与判断。同时大数据技术支持历史数据的横向、纵向分析，能做到对海量林业数据的高效处理与深度挖掘，提供森林防火具体的科学依据，加大森林火灾防范预警的及时性。因此，可以肯定地说，将大数据技术应用于森林防火管理具有现实必要性。

2 大数据技术在森林火灾防范应对中的应用

2.1 构建森林火灾预测系统

在大数据技术的支持下，林业工作人员可以科学构建森林火灾預测系统，利用大数据高速、大量和准确的优势，让森林火灾系统实现局部范围内林火的科学预测。在大数据技术的综合分析与数据挖掘基础上，提高林火预报的及时性与准确性。

2.2 分析火灾发生规律

森林火灾的发生有着既定的规律，大数据技术在森林火灾中的应用也有利于对森林火灾发生规律的科学预测与把握。在大数据技术的支持下，林业工作人员通过对监测数据的科学归类，获取有效信息预测火灾发生的规律和演变趋势。而大数据技术还可以捕捉火点进行遥感统计，结合历史数据统计可能发生火灾的区域，探明火灾演变规律，预估危害程度等[2]。特别是在聚类算法的支持下实现森林火灾由点到面的监管、控制，使得人们科学把控林火的时空分布特征，聚焦重点区域，提出针对性的火灾防范应对举措。

2.3 筛选并预报火灾主导因子

筛选并预报火灾主导因子也是大数据技术应用于森林防火的一大亮点。因为影响森林火灾发生的随机因子比较多，在处理及分析时比较棘手。有了大数据技术的支持，林业工作人员可以更高效地筛选出林火预报的主导因子，做到对森林火灾的科学防范应对。大数据技术具有海量信息高速处理优势，可以通过Logistic回归或逐步回归检验分析预报因子对预报的贡献，得分范围比较小的因子可以剔除[3]。鉴于林火是动态发展的，受自然因素、人为因素多种因素综合影响明显，而大数据技术可以快速地捕捉到这些因素，以回归检验分析确定起主导作用的因子，提升森林火灾防范应对的针对性与科学性。

2.4 高效处理林火因子

对于森林防火管理来说，也可以基于大数据技术进行森林火灾因子的高效处理。科学获取信息及精准处理信息是高效处理林火因子的第一步。在大数据技术的支持下，森林火灾风险应对灵敏度更高、结果更精准。工作人员可借助传感器系统获得林区温度、湿度、风向等详细数据，同时以大数据技术为支持获取降水、含水量等参数，借助对历史数据的调阅与分析，准确预测森林火灾主导风险因子，提前制订科学的林火应对举措，实现大数据技术支持下的林火主导因子的科学处理，让森林火灾防范落到实处、取得实效。

2.5 及时预报林火行为

大数据技术在森林防火中的应用也体现在科学预报林火行为。林火行为预报是指火灾发生以后，对火灾的蔓延方向、蔓延速度、危害程度、火势强度、火灾风险等进行全面评估。火灾受各要素综合影响，动态变化性大，蔓延速度、火势强度、火焰高度等主要行为时刻处于动态变化中，增加了防范应对的难度。应充分考虑温度、可燃物、地形等的影响，抓好对动态变化因子的分析。大数据技术为这些要素的科学采集与高效处理提供了强大的技术支持，林业工作人员以此制订科学的林火扑救方案，最大限度保障人民群众生命财产安全。

3 基于大数据技术的森林防火管理系统结构设计

基于大数据技术在森林防火管理中的多种应用优势，各大林区也建立了基于大数据的森林防火管理系统，以优化的系统结构设计带来森林防火管理实效的稳步提升。森林防火管理系统主要包括三大部分，分别为多维感知层、大数据中间平台和多层级融合运用层[4]。广东省乳阳林场基于大数据技术的应用探索，逐渐建立了完善的森林防火管理系统，在森林火灾防范与应对中取得突出成就。

3.1 构建天、空、地一体化的多维感知体系

在大数据技术的支持下，乳阳林场构建了融合天、空、地的立体化林区多维感知体系，可以进行林场的全天候与立体多维监测。该系统主要对森林资源、林区环境、人员活动等进行全方位的监测，在卫星遥感、航空监测等技术的支持下进行实时监测，做到了对林区要素动态变化情况的敏锐感知，带来了林区管理深度的提升。

乳阳林场以大数据技术为支持，积极发挥多信息融合通信优势，让监测一体化平台成熟运作，发挥监管实效。1）大数据技术可以及时处理航空遥感、气象雷达、机器视觉等采集到的火灾风险因素，借助覆盖整个森林的视觉智能识别系统对火灾苗头进行早期预警，以大数据技术对火灾风险要素的精准分析遏制重大林火事故的发生。2）以大数据技术为支持建立的多维感知体系可以借助重点林区、林场安装的监测设备获取林区负氧离子、PM2.5、气象、土壤、树木生长指标等数据信息，计算林业为社会生产生活提供的生态价值总量和贡献值，用直观的数据体现森林生态服务功能价值。3）乳阳林场在大数据技术支持下建立起来的“空天地”立体综合监测体系，通过对海量数据的集中存储和个性分析，实现全业务综合可视化集中管理运营。把林业生态大数据中心打造成集生态资源数据集中管理、内部流程控制、资源共享等的生态资源数据协同共享示范样板，为全行业发展提供更具科学性、精准性、时效性和前瞻性的决策依据。

3.2 构建信息高度共享的林业防火数据平台

在大数据技术的支持下，乳阳林场构建起了信息高度共享的林业防火数据平台，实现对林业管理相关数据的科学采集与高效处理。在可视化的大数据分析技术支持下，林火预警与预测更科学。林业防火大数据平台在处理数据时采取深度学习算法和机器学习算法，可以智能化、个性化地帮助用户获取所需要的有效信息，进行数据结果的剖析，从而辅助林业管理人员在“知己知彼”的基础上做出防火管理的科学决策，大大提高防火机械、设施及人员的工作效率，优化配置森林火灾防范应对资源。

林业防火大数据平台能多渠道、精准地采集信息，能快速地从各类数据中获取有价值的信息，进行数据的高效处理、科学分析、风险预警及快速交换等，实现了信息共享基础上的高效、高价值利用[5]。乳阳林场目前运作成熟的生态大数据中心，已基本摒弃以纸质为主的数据存储和报送模式，所有数据报送统计都可以在系统内直接生成，确保了数据的时效性、真实性和可靠性，加快实现了“林业数据一套表”和“林业资源一张图”。通过整合政务信息，将原来各部门分散统计形成的信息孤岛一一打通，实现数据的统一和共享，“一张图”实现动态更新。

大数据技术平台支持下的乳阳林场智慧化林业管理程度加深，成果喜人。例如，乳阳林场开展了森林二类资源调查与营造林实绩调查工作，调查人员基于大数据技术轻装上阵，只需要以大数据平台为技术支撑，携带罗盘、GPS定位系统就可以同时记录林场的林分情况，评估林场的造林成果和水平。“一张图”反馈更及时到位，可视化呈现增加了数据利用的便捷性，大大减轻了调查人员和林业工作人员的数据采集压力、难度。在引入大数据云平台后，乳阳林场的工作人员还可以于野外随时使用移动终端记录基础数据，及时传输反馈数据、共享利用数据，实现林业管理、林火防范的数字化赋能。

3.3 建立林业海量数据预警与预测体系

在大数据技术的支持下，乳阳林场也构建了林业海量数据的实时预警和预测体系，用于森林防火管理，实现森林防火管理决策的科学化与防火管理部门间的协同。这一功能的实现主要在于多层级应用系统的融合，如森林气象因子的监测，以大数据技术为支持密切监视气象环境中各项动态变化的数据，对森林气象环境中各要素不同阶段演变进行模拟，多尺度耦合模型模拟数据更准确，可以科学揭示火灾风险，有效控制林火蔓延。基于多个系统的协同配合，最终形成集林火防范、林火有害生物防治、违法行为预警等于一体的综合性、智慧化林业管理系统。

具体到乳阳林场，在林业海量数据预警与预测体系的支持下，实现了全天候实时监测林区火情，由智能图像处理、林火识别报警软件进行烟火自动识别并报警。林火卫星热点自动接收国家发布的卫星热点数据，为林场森林防火提供了技术支撑和第一道屏障。以林火监测系统为基础，乳阳林场进一步建设了森林防火应急指挥系统，具有接警管理、火情管理、专题数据、业务管理、护林员管理和接警提醒等功能，在提高森林火灾处置效率的同时，也提高了人员配置、出警安排的科学性、合理性。2016年至今，乳阳林场森林火灾受害率控制在0.6‰以内，无人员伤亡事故发生，森林防火管理成绩十分突出。

4 结语

对于森林资源防护与管理来说，应重点关注森林火灾的防范与应对。在当前信息技术赋能林业管理、林业管理变革逐渐深化的时代背景下，积极探讨大数据技术在森林防火中的创新应用，分析其具体的应用思路和路径具有现实必要性。虽然大数据技术在森林防火管理中的应用还处于初期探索阶段，信息化、智慧化水平普遍较低，但以乳阳林场应用效果来看，仍取得了突破性进展。因此，做好大数据技术的应用探讨，加快其推广应用具有时代必要性，这也是当前林业管理人员探索智慧林业管理模式的当务之举。

参考文献：

[1] 程子岳.森林防火智慧监测体系构建的总体思路与主要任務[J].地理信息世界，2022，29（6）：37-40.

[2] 王健.关于“平台+生态”的铁塔“物联网+AI大数据”商业模式[J].数字技术与应用，2022，40（6）：102-105.

[3] 李贺，张锐，蒋长帅，等.基于大数据的突发公共事件应急辅助决策平台设计与研究[J].电子技术与软件工程，2022（4）：202-205.

[4] 赵佳.基于大数据的森林防火管理系统研究[J].森林防火，2020（2）：1-5.

[5] 张东岳，张立坤，王霓虹.大数据在林业救灾中的应用探究[J].产业与科技论坛，2020，19（12）：62-63.

（责任编辑：张春雨）

收稿日期：2023-04-10

作者简介：周水金（1987—），男，湖南汨罗人，本科，工程师，主要从事森林资源管护。E-mail：zhoushuijin@126.com。