森林火险实时监控和预测预报的方法、系统、介质及设备

技术领域

本发明涉及森林火灾防控技术领域，特别是涉及一种森林火险实时监控和预测预报的方法、系统、介质及设备。

背景技术

在林火监测方面，当前国内外林火监测方式主要包括地面巡护、高山瞭望、空中巡护和卫星监测，这些林火监测方式各有优缺点：地面巡护灵活性较高，但过于依赖于人力和经验，目前存在的一些巡护传感网络或GPS跟踪巡护系统虽对督促护林员巡山起到一定效果，但由于地面巡护本身并非持续观测，未能发现初期林火的概率很大；高山瞭望台可依据视频、红外探火等设备自动采集林火数据，美国、德国等一些发达国家的林火监测瞭望台己全部实现了自动监测，但林火自动识别在识别效率、识别距离及识别率上存在难以兼顾的问题，烟感识别为了提高识别率需要长时间多帧画面比对，而红外火焰识别由于辐射衰减只能识别最多3㎞距离，红外火点识别虽然高效，但同时误报率也高，此外，视频监测还需要解决合理布点及降低成本等问题；空中巡护是俄罗斯、澳大利亚等地广人稀国家广泛采用的监测方式，虽可短时间获取大范围林火信息，但往往需要较大的飞行成本，地方林业机构往往难以支持，近年来无人机林火监测已经得到了一定应用，但在系统稳定性、传输距离、延长续航时间等方面仍需要加以研究；卫星监测目前多采用空间分辨率很低的气象卫星，现在正在发展以MODIS数据进行监测的技术，但即便是MODIS数据的空间分辨率也只是百米级，只适宜监测热点，对南方面积较小的火场难以准确监测，而空间分辨率比较高的卫星则有较大的延时处理过程，难以做到实时监测，只适用于灾后过火面积及损失评估。随着计算机协同工作(CSCW)技术的发展，并鉴于林火监测系统各自的特点，许多专家近年来提出了建立多种林火监测协同体系，主要集中于面向服务架构(SOA)的CSCW系统，目前对林火协同监测体系的研究已经成为国际林火监测研究的热点之一，但到目前为止尚未有较为成熟的协同监测体系出现。

发明内容

基于此，本发明提供一种森林火险实时监控和预测预报的方法、系统、介质及设备。

本发明的技术方案如下：

第一方面，一种森林火险实时监控和预测预报的方法，包括：

S1：采集火险因子数据；

S2：计算得到森林火险等级；将所述火险因子数据通过计算处理，得到森林火险综合得分值，将森林火险综合得分值与森林火险区划等级标准分值比较，得到森林火灾风险等级。

进一步地，所述的火险因子数据包括：通过基础数据系统收集的火险因子数据和通过现场采集系统收集的火险因子实时数据；所述基础数据系统包括现有的一些数据库，比如气象观测网的大气实况信息库等，现有的基于气象因子的森林火险监测数据库。

所述基础数据库收集的火险因子数据包括：森林防火期的月平均气温、森林防火期的月平均降水量、森林防火期的月平均风速、路网密度、人口密度、林分燃烧类别和森林火灾历史数据等中的一种或多种。所述森林防火期为各地区的森林防火期，比如中国的森林防火期包括：每年3月15日到6月15日的春季森林防火期和9月15日到11月15为秋季森林防火期。

所述火险因子的实时数据包括：温度、风速、降水量、湿度、风向、气压、地表可燃物类型、地表可燃物载量、地表可燃物含水率和火源信息等中的一种或多种。

进一步地，所述计算得到森林火险等级的具体方法包括：对所述的火险因子进行分级加权值；根据采集的各项火险因子数据计算出所述火险因子的权值之和；分别计算得出下列三项综合得分值：(1)所述火险因子的权值之和乘以有林地、灌木林地与未成林造林的地面积之和；(2)所述的火险因子权值之和乘以活立木总蓄积量；(3)所述的火险因子权值之和乘以YGW％，所述的YGW％是有林地、灌木林地和未成林造林地面积之和与该地区总面积之比；

根据三项综合得分值，对照标准分值，得出森林火险等级。所述有林地、灌木林地与未成林造林地的面积来自于森林资源分布数据库。

进一步地，具体的，对所述采集的火险因子数据的计算处理包括：

1、采用森林火险因子权重法，首先对所采集的各火险因子分级加权值；

2、根据各项火险因子的实际数值计算出森林火险因子权值之和；

3、综合得分值计算：将森林火险因子权值之和分别乘以区划地区有林地、灌木林地与未成林造林地面积之和，活立木总蓄积量及YGW％，分别得出三项综合得分值；所述有林地、灌木林地与未成林造林地的面积来自于森林资源分布数据库；

4、根据三项综合得分值，对照标准分值，取其中对应值高的火险等级作为该地区的森林火险等级。

进一步地，所述火险因子的权重为：温度10％、风速10％、降水量20％、湿度15％、风向3％、气压2％、地表可燃物类型5％、地表可燃物载量10％、地表可燃物含水率20％和火源信息中的一种或多种5％。

如果该地区内有国家级风景名胜区、自然保护区和森林公园，经国家森林防火行政主管部门审批后，其火险等级可提高一级。

进一步地，所述森林火险实时监控和预测预报的方法还包括S3：当步骤S2中计算得到的森林火险等级达到三级及以上时，进行如下操作：

S31：根据S2所得的森林火险等级信息生成相关预报信息。指导相关单位采取预防行动；

S32：将S2所得的森林火险等级信息传输至重点林区预警系统。

进一步地，所述S31中预报信息包括：森林火险预报和森林火灾防控辅助报告等。

进一步地，所述S32中还包括：

S321：关联重点林区大比例尺地理信息库，生成森林火行为预报；和/或

S322：关联重点林区大比例尺地理信息库和所述S1中采集的火源信息，生成森林火发生预报；和/或

S323：关联雷电监测定位系统，生成雷击火发生预报。

第二方面，本发明提供一种森林火险实时监控和预测预报系统，包括：

火险因子采集系统：用于采集获取火险因子数据；

森林基本信息数据库：用于提供各片区森林资源基本信息。所述基本信息包括位置信息、规模、林木类型、历史火灾信息、有林地和灌木林地与未成林造林地面积等；

火险等级预报模块：基于所述火险因子采集系统和所述森林基本信息数据库提供的数据信息，运算生成森林火险等级信息和/或预报信息。所述预报信息包括森林火险预报和森林火灾防控辅助报告等预报信息。

所述火险因子采集系统将采集的火险因子实时数据传输给所述火险等级预报模块；所述森林基本信息数据库将其所拥有的信息数据与所述火险等级预报模块共享。

进一步地，所述火险因子采集系统包括林下可燃物数据模块和气象数据模块。

进一步地，所述林下可燃物数据模块中的林下可燃物数据来源于分布在各森林中的信息采集站。

进一步地，所述气象数据模块中的气象数据来源于分布于各森林中的火险监测站和各地的气象局数据库。

进一步地，所述森林基本信息数据库包括森林资源分布数据库和森林火灾历史资料数据库。

进一步地，所述森林火险实时监控和预测预报系统还包括重点林区预警模块；所述重点林区预警模块与重点林区大比例尺地理信息库、所述火险因子采集系统和雷电监测定位系统中的至少一个关联；所述重点林区预警模块能够采集共享他们的数据信息，用于生成森林火发生预报和/或生成森林火行为预报和/或雷击火发生预报。

进一步地，所述森林火险实时监控和预测预报系统还包括信息发布模块，所述重点林区预警模块和所述火险等级预报模块均能够通过所述信息发布模块发布其生成的预警预报信息。

第三方面，一种计算机可读存储介质，其存储有至少一个程序，当所述程序被执行时，能够实现如上述任一项所述的森林火险实时监控和预测预报方法中的任意步骤。

第四方面，一种森林火险实时监控和预测预报设备，所述设备包括存储装置和处理器，所述存储装置用于存储一个或多个程序；

当所述一个或多个程序被所述处理器执行时，所述处理器能实现如上述任一项所述的森林火险实时监控和预测预报方法中的任意步骤。

本发明的有益效果：

相对于现有技术，本发明的森林火险实时监控和预测预报方法、系统、设备及计算机可读存储介质，增设了林间的火险因子的实时数据，尤其涉及可燃物的实时数据，构建全天候、立体式、全方位的林火实时预警监测体系，加强森林火灾预防体系，迅速提高预防和扑救森林火灾的能力，最大限度地降低森林火灾造成的经济损失及对生态环境的破坏和社会影响，有利于及早发现火情，并快速响应。

本发明细化完善了各级预报系统，在火险等级在3级以上时，对重点林区进行了针对性的预警预报，对林火发生、雷击火发生以及林火行为进行了进一步的细分预警预报。

本发明的森林火险实时监控和预测预报方法同时起到了林火预警预报的地方化的作用，其对林间火险因子的实时采集，可以实时准确的反应林区的实际情况，针对不同地区不同的森林资源结构、不同的林间和周边环境(包括人文活动)、不同的气候等均能区别分析，使相关部门根据报告所做的防控和扑救预案更有针对性，准确率更高。

为了更好地理解和实施，下面结合具体实施方式详细说明本发明方案。

附图说明

图1是本发明的森林火险实时监控和预测预报的方法的主要流程图；

图2是本发明的森林火险实时监控和预测预报的方法的优选方案的主要流程图；

图3是本发明的森林火险实时监控和预测预报系统的主要结构示意图；

图4是本发明的森林火险实时监控和预测预报系统的全部结构示意图。

附图标记说明：

100、火险因子采集系统；200、森林基本信息数据库；300、火险等级预报模块；400、重点林区预警模块。

具体实施方式

在本说明书中提到或者可能提到的上、下、左、右、前、后、正面、背面、顶部、底部等方位用语是相对于其构造进行定义的，它们是相对的概念。因此，有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以，也不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用语。

以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的方法的例子。

在本公开使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本公开。在本公开和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

参见图1，本发明的一种森林火险实时监控和预测预报的方法，包括：

S1：采集火险因子数据信息；

所述的火险因子数据信息包括：通过基础数据系统收集的火险因子数据和通过现场采集系统收集的火险因子实时数据；所述基础数据系统包括现有的一些数据库，比如气象观测网的大气实况信息库等，现有的基于气象因子的森林火险监测数据库。

所述基础数据库收集的火险因子数据包括：森林防火期的月平均气温、森林防火期的月平均降水量、森林防火期的月平均风速、路网密度、人口密度、林分燃烧类别和森林火灾历史数据等中的一种或多种；所述森林防火期为各地区的森林防火期，比如中国的森林防火期包括：每年3月15日到6月15日的春季森林防火期和9月15日到11月15为秋季森林防火期。

所述火险因子的实时数据包括：温度、风速、降水量、湿度、风向、气压、地表可燃物类型、地表可燃物载量、地表可燃物含水率和火源信息等中的一种或多种。

S2：计算得到森林火险等级。

具体的预测流程包括：包括：

1、采用森林火险因子权重法，首先对S1采集的各火险因子分级加权值；

2、根据各项火险因子的实际数值计算出森林火险因子权值之和；

具体为：森林火险因子权值之和计算方法：将各项火险因子的实际数值与表1中的级距对号，并把相应的权值累加，得出权值之和；

3、综合得分值计算：将森林火险因子权值之和分别乘以区划地区有林地、灌木林地与未成林造林地面积之和，活立木总蓄积量及YGW％(有林地、灌木林地和未成林造林地面积之和与该地区总面积之比)，分别得出三项综合得分值；所述有林地、灌木林地与未成林造林地的面积来自于森林资源分布数据库；

4、根据三项综合得分值，对照表2中的标准分值，取其中对应值高的火险等级作为该地区的森林火险等级。

如果该地区内有国家级风景名胜区、自然保护区和森林公园，经国家森林防火行政主管部门审批后，其火险等级可提高一级。

表1森林火险因子权重表

表2火险等级阈值表

参见图2，在一些实施例中，所述森林火险实时监控和预测预报的方法还包括S3：当步骤S2中计算得到的森林火险等级高于三级(含三级)时，进行如下操作：

S31：根据S2所得的森林火险等级信息生成相关预报信息，指导相关单位采取预防行动；

S32：将S2所得的森林火险等级信息传输至重点林区预警系统。

优选地，所述S31中，预报信息包括但不限于：高森林火险预报和森林火灾防控辅助报告等。所述森林火灾防控辅助报告，其报告名称不是对报告类型的限定，泛指对制定防控、扑救森林火灾的具体方案或预案具有参考意义的辅助分析报告。这些报告用于指导林区就近的相关单位及时制定防火、救火预备方案，并采取防火措施。

优选地，所述S32中森林火险等级信息传输至重点林区预警系统后，还包括：

S321：结合重点林区大比例尺地理信息库，生成森林火行为预报；和/或

S322：结合重点林区大比例尺地理信息库和所述S1中采集的火源信息，生成森林火发生预报；和/或

S323：关联雷电监测定位系统，生成雷击火发生预报。

本发明的森林火险实时监控和预测预报方法，增设了林间的火险因子的实时数据，尤其涉及可燃物的实时数据，能全天候、立体式、全方位地对林火进行实时预警监测，加强森林火灾预防体系，迅速提高预防和扑救森林火灾的能力，最大限度地降低森林火灾造成的经济损失及对生态环境的破坏和社会影响，有利于及早发现火情，并快速响应。

参见图3，本发明还提供一种森林火险实时监控和预测预报系统，包括：

火险因子采集系统100：用于采集获取火险因子数据；

森林基本信息数据库200：用于提供各片区森林资源基本信息，如位置信息、规模、林木类型、历史火灾信息、有林地和灌木林地与未成林造林地面积等；

火险等级预报模块300：基于所接收的来自于所述火险因子采集系统和所述森林基本信息数据库的各种基础数据，通过预设的森林火险等级划分标准运算并得出森林火险等级，然后根据需求能够生成森林火险等级信息、森林火险预报和森林火灾防控辅助报告等；

所述火险因子采集系统100将采集的火险因子实时数据传输给所述火险等级预报模块300；所述森林基本信息数据库200将其所有的信息数据与所述火险等级预报模块300共享。

在一些实施例中，所述火险因子采集系统100包括林下可燃物数据模块、气象数据模块。

在一些实施例中，所述林下可燃物数据模块中的林下可燃物数据来源于分布在各森林中的信息采集站。

在一些实施例中，所述气象数据模块中的气象数据来源于分布于各森林中的火险监测站和各地的气象局数据库。

在一些实施例中，所述森林基本信息数据库200包括森林资源分布数据库和森林火灾历史资料数据库。

最佳的，为了增加所述火险等级预报模块300从所述火险因子采集系统100和所述森林基本信息数据库200获得的数据的实时性，减少数据传输所带来的延迟，所述火险等级预报模块300和所述火险因子采集系统100之间、所述火险等级预报模块300和所述森林基本信息数据库200之间的传输系统为带宽不小于10M的专线。基于同样的目的，所述森林中的火险监测站和气象局数据库与所述火险因子采集系统100之间的传输系统为带宽不小于2M的专线。

在一些实施例中，所述森林火险实时监控和预测预报系统还包括重点林区预警模块400；所述重点林区预警模块400接受由所述火险等级预报模块300传来的火险等级信息，同时，所述重点林区预警模块400从重点林区大比例尺地理信息库、所述火险因子采集系统、雷电监测定位系统中的至少一个处采集信息，结合所采集的信息后生成森林火发生预报和/或生成森林火行为预报和/或雷击火发生预报。

在一些实施例中，所述森林火险实时监控和预测预报系统还包括信息发布模块，所述重点林区预警模块400和所述火险等级预报模块300均可通过所述信息发布模块发布其生成的预警预报信息。所述信息发布模块主要是指对相关管理部门以外的群体发布的信息发布终端，没有权限设置；相关管理部门可以通过权限设置直接在系统后台获取该系统中的各种原始数据和生成的系列预警预报信息，也可以通过所述信息发布终端去查看或获取相关信息。

本发明还公开一种计算机可读存储介质，其存储有至少一个程序，当所述程序被处理器执行时，实现如上述所述的森林火险实时监控和预测预报方法。

应当理解，所述计算机可读存储介质为可存储数据或程序的任何数据存储设备，所述数据或程序其后可由计算机系统读取。计算机可读存储介质的示例包括：只读存储器、随机存取存储器、CD-ROM、HDD、DVD、磁带和光学数据存储设备等。

计算机可读存储介质还可分布在网络耦接的计算机系统中使得计算机可读代码以分布式方式来存储和执行。

计算机可读存储介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：无线、电线、光缆、射频(Radio Frequency，RF)等，或者上述的任意合适的组合。

在一些实施方案中，计算机可读存储介质还可以是非暂态的。

本发明还公开一种森林火险实时监控和预测预报设备，所述设备包括存储装置和处理器，所述存储装置用于存储一个或多个程序；

当所述一个或多个程序被所述处理器执行时，所述处理器实现如上述所述的森林火险实时监控和预测预报方法。

所述设备还可以优选地包括通信接口，所述通信接口用于与外部设备进行通信和数据交互传输。

需要说明的是，所述存储器可能包含高速RAM存储器，也可能还包括非易失性存储器(nonvolatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。

在具体实现上，如果存储器、处理器及通信接口集成在一块芯片上，则存储器、处理器及通信接口可以通过内部接口完成相互间的通信。如果存储器、处理器和通信接口独立实现，则存储器、处理器和通信接口可以通过总线相互连接并完成相互间的通信。

应用实施方式

具体的，用本发明的森林火险实时监控和预测预报系统的最佳结构展示了用其进行森林火险实时监控和预测预报的方法原理及过程。

参见图4，按箭头指向，路径从图4的底步往顶部进行说明：

森林火险因子采集站布设在各林区，其数据来源包括埋设在林间的检测装置、设置在监测站的采集装置、各片区林间工作人员的手持检测仪等，主要采集林间可燃物信息，也可增设土壤含水情况监测装置，采集土壤信息。实时森林火险因子采集站将所采集的数据传输给林下可燃物分布数据库(火险因子采集系统)。

森林火险监测站也布设在各林区，对林区气象进行实时监测，并将林区实时气象数据传送至气象资料数据库(火险因子采集系统)。同时，所述气象资料数据库还关联各气象局的气象数据库(气象观测网)，采集大气的实时数据。

所述林下可燃物分布数据库的数据、所述气象资料数据库的数据、包括森林火灾调度信息的森林火灾历史资料(森林基本信息数据库)、森林资源分布数据(森林基本信息数据库)均汇集于所述森林火险等级预报模块。所述森林火险等级预报模块综合这些信息根据相关的森林火险区划等级的标准进行森林火险区划等级的划分，预测出森林火险等级，根据需要生成高森林火险预报、森林火灾防控辅助决策报告等，如有需要还可通过信息发布模块，发布其生成的预警预报信息。

当得出的森林火险等级达到三级以上时(含三级)，将该森林火险等级信息及其他数据一起共享给重点林区预警中心(重点林区预警模块)。

重点林区预警中心结合重点林区大比例尺地理信息库，可生成森林火行为预报；重点林区预警中心结合重点林区大比例尺地理信息库和火源信息，生成森林火发生预报；重点林区预警中心结合雷电监测定位系统，生成雷击火发生预报。如有需要还可通过信息发布模块，发布重点林区预警中心生成的预警预报信息。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。