林火在空间上的波动性及其对全球变化的响应(Ⅰ)

研究表明,林火在时间方向具有一定的周期性,表现为一定频率的火周期。该文应用黑龙江省1980～1999年林火数据,分别计算出每年火灾发生的火点的质心经纬度坐标和火场面积质心的经纬度坐标,用波谱分析研究其质心随年份的波动现象。结果表明,1980-1999年的黑龙江省林火的火场质心分别是以东经126.97°,北纬49.63°为轴作东西、南北波动,波动具有明显的同期性,经度方向和纬度方向的周期均为3.3a,其东西南北波动的最大最小值分别为东经128.68°,北纬52.82°,东经123.08°,北纬46.86°。火点的质心分别以东经127.90°,北纬48.69°为轴作东西、南北方向的波动,波动不具有明显的周期性,其东西南北波动的最大最小值分别为东经129.22°,北纬50.37°,东经125.18°,北纬47.28°。     

EOS火灾遥感光谱通道性能和监测实例分析与研究

选取十个新疆EOS卫星火灾遥感监测实例,对它们的MODIS光谱数据和实际监测过程,从理论到实践进行的深入分析研究表明: MODIS与火灾有关各通道的性能有差异,在近红外波段:7通道优于6通道;在中红外波段:21通道最好;在远红外波段:31通道略优于32通道.由RGB 7.2.1通道合成影像可发现火场;利用21-31通道差,可判定火场,但当中红外各通道不饱和时,则应选择20-31通道差.截取MODIS光谱数据分析窗,是判定和分析火场最有效的手段.火点判识参数(阈值)要根据气候和地理的不同来调整,灵活准确的调整参数是发现火点的关键.截取7、21通道的光谱数据分析窗,可以判断火势位置和移动方向.截取21-31通道光谱数据分析窗,计算火区像元数,即可估算即时火场面积.     

松嫩平原土地利用格局时空变化特征及其与气候因子的关系

该文采用人机交互式方式及Matlab编程获取1985—2015年间松嫩平原土地利用信息、土地利用时空格局变化特征及区域气候因子的变化规律,重点探讨土地利用格局与气候因子的关系。研究表明：松嫩平原综合土地利用动态度及多样性均呈现出先增加后降低的趋势,而其土地利用强度则随着时间推进不断地加强;1980—2018年间松嫩平原平均年降水量呈现下降的趋势,其下降的变化率为-9.89 mm/10a,年平均温度变化呈现上升的趋势,其上升的变化率为0.256℃/10a;土地利用格局与降水呈显著的负相关,而与年平均温度则为正相关性;经偏相关负相关分析得出,土地利用强度对温度的影响程度明显高于其对降水的影响,且强度与降水、温度之间具有明显的负相关性(复相关系数平均值达0.87)。     

毛乌素沙地气候分析及沙地面积变化

本文以位于毛乌素沙地腹地乌审旗为例,通过野外调查、室内分析、"3S"技术应用等多种手段,对毛乌素沙地乌审旗境内50年气温、降水、大风、沙尘暴变化规律进行分析,利用卫星遥感提取出近10年乌审旗境内沙地面积动态变化。结果表明:50年来毛乌素沙地所在区域气温整体呈增温趋势;降水量60年代到90年代呈减少趋势,2000年之后降水有增多趋势;60年代和2000年后降水波动大,旱涝明显;大风、沙尘暴日数呈明显减少趋势,起沙频率显著下降;遥感动态监测结果显示,2004年至2013年的10年间,毛乌素沙地乌审旗境内面积较2000年前明显缩减。     

察汗淖尔流域径流演变及影响因素分析

采用趋势分析方法、累积距平曲线法和Mann-Kendall突变检验法分析了察汗淖尔流域径流演变规律和降水、气温和蒸发量等气候因素的年际变化特征和突变年份,利用像元二分法获取1990-2020年的植被覆盖度(FVC),揭示其演变规律和突变性,通过累积量斜率变化比较法得到气候因素和植被覆盖度(FVC)对径流演变的贡献率。结果：（1）1990-2020年察汗淖尔流域流域年径流量呈显著减少趋势,突变发生于2004年;（2）察汗淖尔流域自1990年后呈现降水量下降,气温上升,蒸发量下降,植被覆盖度(FVC)增长的趋势,且降水、气温、蒸发量和植被覆盖度(FVC)的突变年份为分别为2017年、1993年、2006年和2013年;（3）降水、蒸发和植被覆盖度(FVC)对径流演变的贡献率分别为为2.48%、-0.29%和97.81%。因此,人为因素—植被覆盖度的退化是造成流域径流消失的主要原因。     

乌鲁木齐河流域径流与气候变化的年内相关性分析

为了分析干旱区河流乌鲁木齐河径流在年内的分配及变化特征,定量辨析气温、降水对径流年内变化的驱动作用,根据流域水文气象台站的观测资料,对1993-2012年乌鲁木齐河山区流域降水、气温与径流变化的特征和趋势进行了分析,并对降水、径流的集中期和集中度进行分析,以期发现径流对降水的时滞效应;运用正积温来拟合温度与径流的关系.在此基础上,运用灰色关联度和相关分析法分析径流与气候变化的关联程度.结果表明,降水和气温直接或间接地对径流产生影响,三者各有其年内变化特征,又存在着很大的相关性.     

森林火蔓延方式与火强度及自然风场的关系

本文根据国内外森林试验火场和实际火场的观测资料及已有的研究成果，进一步分析讨论了不同强度的森林火的划分及其垂直空间尺度，以及森林火蔓延的方式、方向和速度与森林火强度及自然风场的关系。首先，讨论了不同强度的森林火在自然风场作用影响下的蔓延方式，方向和速度；其次，讨论了不同强度的森林火在自然风场作用影响下的连续蔓延和不连续蔓延的条件和机理。     

基于随机森林算法的福建省林火发生主要气象因子分析

应用"随机森林"算法,以福建省22个国家级气象站每日气象数据和2000年~2003年间林火火点卫星解译数据为基础,对影响福建省林火发生的主要气象因子进行分析,并对2004年的林火数据进行独立检验。研究结果显示,"日最高地表气温"、"日最低地表气温"、"日照时数"、"日最高气温"和"日最小相对湿度"等5个气象因子是影响林火发生的主要驱动因子,且这5个气象因子对林火发生的影响大小为:"日照时数""日最高气温""日最低地表气温""日最小相对湿度""日最高地表气温";随机森林算法的拟合结果显示:随机森林算法对福建省林火发生的预测精度为82.3%,表明随机森林算法对我国福建省林火发生的预测具有较高的预测能力,可用于基于气象因子的我国福建省林火发生的预测预报。本研究可为福建省林火的预测和决策工作提供一定的参考依据。     

基于高速列车作用引起的铁道线路垂向动态响应的研究

研究了在高速列车作用下，由运行质量变化和沿线路方向的弹性基础支撑的非均匀性等所引起的对铁道线路的垂向动态响应。在时域内使用FEA法推导建立了高速列车／线路系统相互作用的运动方程，通过使用数值积分算法，分析了车辆运行速度、移动质量、线路的弹性基础支撑及其非均匀性等参数变化对铁道线路动态性能的影响，通过与通用分析模型结果进行的对比显示了良好的一致性。研究表明轨枕失效区域对钢轨的动态响应影响显著，在非均匀弹性基础支撑上钢轨的变形与移动质量的大小成反比，但在均匀基础支撑上钢轨的变形则与移动质量的大小无关。     

森林地表火行为估算的数学模型

本文在大量室内林火室验的基础上，通过参考ＢＥＨＡＶＥ程序中的数学模型，提出了一整套估算地表火火行为特征量的表达式。为保证求解火蔓延速度的更合理性和具有较高的精度，将风速和坡度对火蔓延速度的影响，采用了矢量叠加的方法进行修正。在假设火场为椭圆面来估算火场状况时，不但考虑了风速对火场形状的影响，还引入折合风达的概念，通过将坡度对火场的作用折合成相应的风速值来修正坡度的影响，与大兴安岭野外试验的结果对比表明，本数学模型定量合理。     

西藏东南部森林可燃物特点及气候变化对森林火灾的影响

根据西藏林芝地区的DEM数据和植被分布数据分析了该地区可燃物的水平分布和垂直分布规律,并根据火发生纪录分别计算了火发生周期和发生概率,根据火灾高发期的降水和气温数据分析降水和气温的变化趋势,本地区易发生火灾的可燃物主要有高山松云南松林,草甸灌丛,云冷杉林等.该地区的火灾轮回期为17178 a,火发生概率为0.00006,远远低于东北林区,但由于该地区处于高海拔地区,生态系统脆弱,林木蓄积量大,积累能量高,潜在的火强度高.林芝地区夏季降水减少,火灾高发期(2～5月)降水有所增加,但增温明显,气温升高对高海拔地区的影响比低海拔地区更大,对于森林可燃物而言,气温增高使高海拔地区的森林火险增大,森林防火面临的形势更加严峻.     

图像挖掘技术在林火影像中的应用

提出了林火遥感图像挖掘的概念,描述了图像挖掘技术在林火遥感图像上的具体应用及实现,针对林火部门每天产生并存储的有价值的林火遥感图像,结合林火上所特有的领域知识,提出了一种通过对林火遥感图像进行图像挖掘,可以将林火遥感图像分成有火或无火两类图像的方法。该方法的实现对帮助林火工作人员及早发现火情,做出火灾预测并采取相应措施具有重大的意义。     

西藏森林火灾时空分布规律研究

根据1992～2005年西藏藏族自治区森林火灾统计,分析了森林火灾发生的时间和空间规律.森林火灾的年际间波动较大,2001以来火灾次数呈明显的上升趋势,但主要是火警次数增多.西藏的森林火灾主要发生在春季和冬季,特别是12月～翌年5月,2月和3月份的森林火灾最为严重.从森林火灾的空间分布来看,森林火灾主要发生在藏东南地区,特别是芒康、察隅、林芝和米林等县的森林火灾较多.引起森林火灾的火源主要是由生产用火和生活用火引起的.文中还对西藏森林火灾发生的火环境进行了分析,气候特点和可燃物分布特征决定了西藏的森林防火期为冬春季,火灾多发生在海拔2800 m～3600 m的阳坡针叶林和阔叶林中,以地表火最多,大多火场面积少于10 hm2.根据西藏森林火灾的发生特点,建议今后在防火基础建设、火源管理、可燃物管理、林火预防和扑救等方面加强工作,提高森林防火的能力.     

小尺度森林火灾的渐近幂律分布

森林火灾系统是一个自组织临界性系统，它的表现之一就是火灾的尺度分布满足幂律规律。然而实际数据分析表明，在尺度最大和最小的两个区域，火灾分布与幂律规律存在较大的差异。对小尺度火灾的偏离现象，研究者通常猜测是由于小面积火灾记录数据遗漏较多造成的，目前尚没有一个理论上的依据，而小尺度火灾的分布规律对大尺度火灾的预测起看关键作用。为了解释这种偏离现象，该文将火灾看作一个生灭过程，并对火灾蔓延和熄灭的机理进行了分析，最终得到了森林火灾分布与火灾尺度的定量依赖关系及其机理。将该文的结果与日本近年来全国范围内的森林火灾统计数据进行了对比，表明该文得到的结果与真实数据得到较好符合，并且成功解释了小尺度森林火灾分布与幂律关系的偏离现象。该研究可望对深入认识火灾系统的自组织临界性和防治火灾具有一定的实际意义。     

基于无人机多传感吊舱系统的火点实时定位方法

林火定位是林火智能监测设备的核心技术。提出了一种基于激光雷达、红外热像仪及组合惯导多数据融合的火点定位方法。首先设计了一个通用的无人机吊舱系统,并基于ROS框架实现数据采集、数据处理和数据传输等功能;其次提出了一个基于无人机吊舱系统的火点全局定位方案,根据红外热像仪成像特性识别火点,同时将密集点云与红外图像进行数据融合,估计出火点的三维空间位置;然后根据无人机位姿提出了一种基于墨卡托投影的火点全局定位方案,得到了火点的GPS位置。最后通过试验得到了该方案的全局定位精度：在实验中经度最大误差为2.36×10^-5°,纬度最大误差为1.84×10^-5°,高程最大误差为0.926 1 m,为其他林火定位方案提供了技术支持。     

基于风暴识别算法的森林火灾识别

采用风暴识别算法对森林火灾进行了识别。首先根据参数阈值调整后的风暴识别算法,得到二维分量,结合不同云回波与火灾回波的差异,对火灾回波进行识别。根据算法对浙江省温州市三次森林火灾过程进行识别,结果显示:对于三次火灾过程都能够有效识别。对于火灾发生初期和熄灭时,由于回波强度较弱,回波结构松散,与小范围弱回波混合,导致漏识别。当回波中存在小范围地物杂波时,由于其尺度与小面积火灾接近,最终导致误识别。在森林火灾发生时,该算法可以帮助识别发生火灾的位置,为消防人员提供及时可靠的火灾地点及起火时间。     

建设生物防火林带的重要意义

阐述了营造生物防火林带是阻隔林火蔓延、实现"绿色防火"的主要措施,对保障森林资源安全、减少森林灾害的损失将发挥积极作用.     

人口密度对森林火灾发生频率的影响

人类活动是引发森林火灾的主要原因之一，在中国、日本等国家，90％以上的森林火灾是由人为因素引起的。为了量化人类活动对森林火灾的影响，本文基于日本的三级网格系统，对日本全国范围内近年来的森林火灾数据、土地利用率数据和人口密度数据进行了综合分析，研究了人口密度对火灾发生频率的定量影响规律。结果表明：森林火灾发生频率与人口密度之间呈现出幂律关系，经过一步的分析，发现两者之间存在具有边界效应的简单关系，即渐近幂律分布。本文的研究结果对于森林火灾的防治，特别是对于火险的预测具有实用意义。     

林火对土壤理化性质影响综述

林火是森林的重要干扰因子之一。在林火发生、发展过程中森林土壤的理化性质会产生变化,并且这种变化会随着林火严重程度的不同产生或增或减的趋势。综述了国内外大量关于林火对森林土壤的研究报道或成果,将对林业生产及林火管理工作起到一定的借鉴或指导作用。