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美国火灾风险评估中的GIS应用

位于美国科罗拉多州的Sanborn公司就是一家关注和解决这一问题的公司。通过美国和全世界的先进技术,该公司利用摄影测量和GIS技术为社会造福。今日,Sanborn公司副总裁Jim Schriever接受了GISWeekly杂志的专访,讨论了Sanborn公司的火灾风险评估模型。

  美国奉行了数十年之久的杜绝所有森林野火的国策,因此今日的美国森林灌木丛生,枯树横陈,变成了一个个巨大的燃料库,稍遇火种,往往就会酿成无从遏制的巨大火灾。森林下的灌木会无限滋漫,倒掉的死树也会积年累月,形成巨大的燃料库,一旦山火发生,就极有可能连带高大的古树一起燃烧,形成不可遏制的巨大灾害。

  每年夏天,美国部分地区总会出现森林、荒地火灾,威胁到人类的生命和财产安全的同时,还会对牲畜、流域和濒危物种产生威胁。同这些火灾斗争的方法往往需要根据当地的环境制定:由于缺乏对随意燃烧物品的限制,以及对联邦和州土地的清理,加之环境和气候变化的影响,火灾一旦发生就很难控制,因此很多人森林边缘的人都被迫进行了搬迁。

  位于美国科罗拉多州的Sanborn公司就是一家关注和解决这一问题的公司。通过美国和全世界的先进技术,该公司利用摄影测量和GIS技术为社会造福。今日,Sanborn公司副总裁Jim Schriever接受了GISWeekly杂志的专访,讨论了Sanborn公司的火灾风险评估模型。

  背景资料

  我们最开始是在北卡罗来纳州的LeJeune陆军基地进行火灾风险评估。军事基地对火灾非常重视,他们也想建立这样的一个模型来提高自己的防火能力,比如了解哪些地方是有危险的,还有实时的火灾分析,当发生火灾时如何处理效率会更高。

  在随后的数年中,我们对佛罗里达州进行了火灾风险评估。我们生成了一些基础数据、可燃物数据和地形数据。我们还会了解当地的气候影响,从而在整个体系中增加一个气象部件。我们将核心的数据集合起来,建立一个风险模型,从而观察那些容易发生火灾的区域,并确定高危区。在佛罗里达州获得成功后,我们在南方的13个州进行了这项工作。这项工作已经处于一个比较稳定的阶段,系统的维护很正常,我们现在要对更多的地区进行该项工作的推广。

  我们从南方开始做的一个原因是,政府的消防资金更多的用到了西部。南方同样需要注意这样的问题,因为南方同样成为了火灾高发区。南方的地方政府都应该注意到火灾的严重性,并建立相关的防护措施。

  最近,我们同俄勒冈州的林业部门签署了协议,为西部17个州开发火灾风险评估系统。该协议中还包括关岛、马绍尔群岛、马里亚纳群岛和萨摩亚等部分太平洋岛国。

  最后,美国国内大约会有30多个州使用我们的火灾风险评估软件产品。

  联邦经济刺激基金对火灾风险评估的影响

  当前,有很多的经济刺激基金用于减少火灾风险。火灾风险评估是一项复杂的工作,并不仅仅是向上级汇报损失了多少米森林,那些都是过去的。我们努力提高投资回报率,把为社会、环境做的贡献和影响进行量化。例如,如果为圣达菲地区增加1美元的投入,那么当圣达菲地区发生火灾时,这一美元会对本地区有什么影响?基于受影响状态的判断,假设这一美元将会产生3亿美元的影响。如果我们对燃料进行修改,利用程序及时进行判断,那么这个损失将会成为1.5亿美元,也就是节省了1.5亿美元。

  联邦政府有一个名为LandFire的计划,是同美国内政部、农业部共同实施的,对美国境内的可燃植物进行统计。获取这些数据后,成本会下降很多,因此使用的也多。我们会对易燃森林进行测量,但同时也会利用公共数据集,我们为内政部和农业部的测量工作提供了很多帮助,其实也就是相当于我们参与了LandFire计划。首先要开发的是核心易燃森林数据集,然后是火灾发生数据集,其中包括了过去几十年中火灾的发生状况。我们采集了尽可能早的数据,因为如果拥有20年的历史数据,将会对火灾预测有非常大的帮助。联邦火灾报告组织的素来很好,从国家级的角度来说已经很完善了。地方政府方面往往只是把火扑灭就一了百了了,并没有想到要对这一大堆事情 进行详细统计和报告。

  我们需要知道哪里发生了火灾、发生火灾的时间以及什么时候杯扑灭的,这样我们就可以判断其传播速度,最终火灾的大小等。我们有一个气象专家,帮助我开发区域气候的影响,所以当火灾发生时,传播速度多少,最后火的大小,火灾后的森林状况如何等,都可以进行判断。

  在南达科他州发生的火灾与加利福尼亚州的会有明显区别,所以我们会将所有的州进行范围划分。我们还会开发其他影响要素的数据集,因为土壤等原因也是影响火灾的重要因素。在南方,土壤中往往包含与你或泥炭土,这往往会为消防队员造成障碍。西部同样如此,以洛杉矶附近为例,火灾后的土壤既不稳定,很容易流失。因此,土壤和地形都是我们开发过程中要注意到的问题。这些数据集还要进行一些校正。

  一旦我们得到了进行分析的关键数据,下一步就要进行实际的分析、报告和总结。然后我们进行野外火灾风险工具的开发和评估组件的建设。我们把所有与火灾相关的数据集合起来,包括气候变化、历史气象数据、火灾发生地点和历史火灾位置,并添加火灾行为数据集,包括易燃物信息、林冠封闭度、地形等,还有就是灭火的有效性。

  其中还包括扩散速度、火灾规模以及历史保护对策。有了这三类核心部件,我们就可以开发出针对野外森林火灾威胁的工具。所以,并非所有的森林火灾都是有害的,其中有一些可能会对整个环境的发展有正面的影响,而且对国家和人民没有坏处。

  通过我们的模型和森林火灾敏感指数的运算,生成30米左右像素的栅格。大部分运算是基于Landsat数据,而如果进行更小范围的操作时,我们有更高分辨率的数据。这样一来,我们确保每一个栅格中的信息都可以及时获取,充分发挥数据的作用,从而更容易对这些区域进行预测。

  在火灾影响你的价值观的影响开始寻找。我们将开发许多不同的层次,并展望了西方国家生产性森林,例如。如果联邦土地烧伤,有一个问题存在,但如果国家的土地或私人土地上燃烧,还有一个更经济的影响,保险父老乡亲关注。事情考虑到包括住房,城市界面的荒地,交通和重要基础设施,使受保护物种,重要的分水岭。我们有一个就如何重的不同因素的客户达成共识,并提出不同的比重,可以有效地影响评价的价值,我们的困难评级制止这种结合的斜坡。

  随后,我们对关注等级进行分类。这也是野外火灾风险预测中最关键的部分。那时我们如何在最终产品中生成的东西,从而考虑到社区、流域、动物保护区等,并对该地区的受影响程度进行量化。然后,我们可以就这些信息通州政府进行交流。然后,各级政府都可以按照这些信息,更有效地对辖区火灾预防和消防部署。

  当火灾处于高等级时,可以对其进行缓解、改造和修复。我们试图在火灾发生之前就预测到,而且一旦发生火灾,如果发生火灾,我们知道它发生的具体地点和发展方向,并知道主要的燃烧材料是什么,从而更大限度地采用有效的方法进行处理。我们没有太在意森林修复,以及森林的损伤有多严重,我们更关注预防方面的事情。

  我们尽量使用实时数据,然后看火灾是否会在某些特殊的地区发生。我们的数据库可以帮助你理解是否我们会遇到大的问题,在加州的Myrtle,我们进行了南方的风险估计,在那里是关注度非常高的。火灾运行的路线几乎就在我们关注领域,这也显示了我们将其确定的重要性。

  我们同ESRI和其他公司进行了交流,我们会努力实现实时数据集的交互,包括实时气象数据和实时火灾数据等,并在网站上进行显示。这是我们下一步的工作计划。

  在所有运行中的17个州的活在评估系统中,加利福尼亚州是问题最严重的。他们的林业、消防部门开发出了很多预警工具,加强整个州的风险评估。

  火灾风险评估影响到了当局在火灾处理中的方式么?

  如果没有更多的关注,森林服务仅仅限于火灾区的处理。问题的部分原因是我们已经在过去扑灭了很多次火灾,但是没有资源来彻底消灭。政府花了9亿美元减少易燃森林,而衡量成效的方法依旧是面积数的计算。最后,可能没有关系,没有关注到的地方仍然可能会发生火灾。我们需要知道哪些区域需要被密切关注,并缓解易燃物的堆积。

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