基于多源数据的城市火灾风险评估及应用——以厦门市为例

在梳理城市火灾风险评估的概念和基本方法的基础上,从城市区域特征、建筑特征、消防负荷等影响火灾风险的要素入手,构建基于多源数据的城市火灾风险评估模型。以厦门市为实例,通过Arc GIS软件对厦门市火灾风险进行评估,从消防站可达范围、覆盖火灾风险等级和覆盖消防重点单位等方面综合评价城市消防应对和抵御能力,并将火灾风险评估结果和消防抵御能力进行叠加分析,从而提出消防站布局优化方案和消防重点地区管理策略。     

街区尺度下城市高密度建成区火灾风险研究——以石家庄市中心城区为例

城市空间是火灾灾害系统的载体,街区是城市管理的基本单元,火灾风险评估则是火灾风险管控的关键。本文先利用遥感图像识别结合支持向量机算法及K-means聚类获取街区尺度的空间数据,进行“单位-街区-区域”层次的高密度建成区火灾危险性评估;然后通过POI(Point of Interesting)数据挖掘,识别城市空间用地类型衡量火灾损失,对高密度建成区进行火灾风险综合评估;最后利用聚类和异常值分析探究火灾风险空间分布,提出高密度建成区火灾风险防范措施。结果表明：研究区域的539个街区单元中,有37个为五级火灾危险性街区单元,45个为五级火灾风险街区单元;街区特征暴露性是影响火灾危险性的主要因素,工业和商业活动范围是城市火灾的高损失区域;提出了集“重点监测点-重点监测区-重点改造区-消防优化区-改造优化区”于一体的石家庄市中心城区火灾风险防范建议;POI数据及遥感图像识别技术的引入,不仅提升了风险溯源能力,还弥补了火灾风险评估模型没有充分考虑城市动态变化的局限。街区尺度的火灾风险研究为高密度建成区消防安全保障提供了新思路。     

基于机器学习的流域尺度森林火灾灾害风险预测

森林是碳库,具有强大的固碳增汇功能,在应对气候变化中发挥着重要作用。然而,由于极端高温的影响,频繁发生可燃物自燃而引发森林火灾,除了影响区域水文大气循环过程以外,也给人类带来严重的人员伤亡和经济损失。现有森林火灾预测研究主要侧重可燃物研究和火灾监测等方面,较少关注大尺度地形、气象和人类活动对森林火灾的影响,但这些也是除可燃物外导致森林火灾发生的主要因素。以嘉陵江流域重庆段为研究区,区域内山地受自然火灾影响严峻。基于地理信息系统叠加地理空间因子与火灾分布点获得数据集,构建4种机器学习模型,测试模型性能,评价最优模型进行森林火灾灾害风险制图。研究结果表明,模型评估指标受试者工作曲线下面积(area under the curve, AUC)平均值为95.0%,模型性能梯度提升决策树最优,AUC值为98.3%。利用梯度提升决策树(gradient boosting decision tree, GBDT)模型预测森林火灾风险对防范大尺度森林火灾具有一定的可行性,对山城避灾规划起到借鉴作用,规划引导降低森林火灾风险,从而维护生态平衡和生态系统碳汇能力。     

云南C波段天气雷达的森林火灾预警系统实现

利用云南多次森林火灾历史个例,结合相对应的C波段新一代天气雷达资料进行对比分析研究,参考S波段新一代天气雷达的一些阈值,基于雷达探测回波的形成原理,提出森林火灾在C波段高山雷达回波上的一些特有指标,形成C波段高山雷达特有的算法,主要有:由于高原高山地区风速较大,引入雷达速度场结合地面自动站风向风速判别指标;高山雷达由于海拔高差较大,探测的目标物高度也不同,在设置识别阈值时应有一定的差别;高原小尺度对流性降水回波过滤方法等一些新指标和方法。基于此设计了系统,并开展雷达森林火灾探测预警的业务试验,不断改进总结完善后,取得了一定效果,实现了C波段新一代天气雷达的森林火灾探测软件系统。试验表明:从时效性看雷达监测有时较卫星和人工视频监测有一定优势,可与目前的卫星监测和人工视频监测等手段形成互补;根据空中火灾烟尘回波面积和烟尘回波顶高的变化,有时可以较好的分析出地面火势的变化情况,判断出火势的增强、减弱和复燃。     

陕西省林火特征及与关键气候因子的关系

采用趋势分析法和相关分析法,选择年均湿润系数、年均风速、年均气温日较差作为气象指标,火灾次数和受害森林面积作为火灾指标,对1954-2013年陕西省、陕北、关中和陕南不同地区的气象因子与森林火灾之间的关系进行研究,为气候变暖背景下林火防治提供理论依据。结果如下:陕西省森林火灾次数和受害森林面积与时间序列呈反曲线式下降,1950年代至1960年代前期陕西森林火灾频发,1990年代后火灾减少并趋于稳定。陕西林火每个月都有发生,89.3%的受害森林面积集中在1-5月,每天的10-12时和13-16时是火险高发时段,且火灾等级较高。陕西省火灾分布具有明显的地域特征。年均湿润系数和年均气温日较差表现出下降趋势,年均风速在21世纪以来逐渐加大。气候因子对森林火灾的影响具有地域性和滞后性,年均湿润系数、年均风速和年均气温日较差均对当年森林火灾表现出正相关。目前陕西林火逐渐减少并趋于稳定,气候变化背景下,未来森林火灾风险将进一步加剧。     

城市抗震防灾规划中次生火灾风险快速评估方法

地震次生火灾风险评估是城市抗震防灾规划的重要内容之一。由于引起地震次生火灾的因素较多,因此,需要综合多因素进行地震次生火灾风险评估。从致灾因子危险性、承灾体易损性、环境因素三个方面研究地震次生火灾风险的评估方法,引入分类地块的概念,建立了致灾因子危险性评估的模型,以火灾荷载和人口密度作为财产损失和人员伤亡的衡量指标,评估承灾体易损性,并借助GIS的分析手段,发展了一套在抗震防灾规划中快速评估地震次生火灾风险的方法。案例研究的结果表明,该方法的评估结果能更全面地反映城市地震次生火灾风险的分布特征。     

层次分析法在商场火灾风险评价中的应用研究

根据商场火灾的特点,并基于消防安全和系统安全的思想,从建筑、消防设施、商品、消防管理和外部环境5个方面建立了火灾风险评价指标体系;在此基础上通过层次分析法,计算得出各指标因子的权重值.并根据有关标准和规范,对各评价指标因子的风险分值进行划分.最后采用线性加权模型,计算商场的风险分值,得出火灾风险评价结果.     

我国森林火灾中人员伤亡时空分布特征研究

基于我国1988-2012年森林火灾统计资料及典型案例,运用统计分析方法和ARCMAP空间分析方法,对比同时期世界上几个森林火灾多发国家的统计数据,分析了我国森林火灾中人员伤亡时空特征。结果表明:1988-2012年我国森林火灾造成的人员伤亡情况较为严重,森林火灾中人员伤亡比例远高于同时期的北美国家;森林火灾中人员伤亡高发于干旱严重的年份;春季是森林火灾人员伤亡的高发季节,2000-2012年春季森林火灾中人员伤亡人数占森林火灾伤亡总人数的54.2%;3月是森林火灾中人员伤亡的高发月份,1999-2012年3月森林火灾中伤亡人数约占全国伤亡总人数的33.7%;西南和华中地区是伤亡密集区,2000-2012年,西南地区森林火灾的伤亡人数占全全国伤亡总人数的35.5%,2000-2012年华中地区伤亡人数占全国伤亡总人数的24.3%,云南省和湖南省是伤亡重灾省份,其中云南省伤亡人数最多,以轻伤为主,云南省轻伤人数占全国轻伤总人数的73.0%。     

城市消防韧性评价指标体系研究

基于城市韧性评价的国内外研究现状,分析了城市消防韧性评价的评价对象及指标体系框架,明确了城市消防韧性的内涵。通过火灾风险评估和城市灾害韧性研究,从宏观城市尺度围绕抵抗、恢复和适应特征深入分析影响城市消防韧性的因素,探讨了城市区域特征、火灾防范水平以及医疗、灭火救援能力等因素对抵抗、恢复特征的影响。在适应特征方面,创新性地引入学习力指标并结合国家消防相关法律法规和创新型城市的建设提出创新力指标,构建了在抵抗力、恢复力和适应力下11个二级指标和42个三级指标的城市消防韧性评价指标体系,以期为城市消防韧性的量化评价方法研究和安全韧性城市建设提供参考依据。     

城市火灾风险评价的指标体系设计

在对火灾危险和火灾风险两个概念进行定义的基础上,运用德尔非（Ｄｅｌｐｈｉ）专家调查法和层次分析法,提出了城市火灾危险指数,城市火灾抗灾指数,城市火灾风险指数的概念,设计了一套指标科学,内涵明晰、操作性强,定量和定性相结合的城市火灾风险评价指标体系。