云南省森林火灾时空分布规律研究.docx

1、云南省森林火灾时空分布规律研究 云南省森林火灾时空分布规律研究王敏（西南林业大学 土木工程学院，云南昆明 650224）摘要：森林火灾在时间空间上的分布特征进行研究具有重要的现实意义。利用云南省20042014年来森林火灾数据，结合SPSS和ArcGIS等软件进行分析，对云南这个资源大省，森林防火意义重大。本文主要从数据出发，结合云南省地理特征，分别从云南省森林火灾时间、空间、火环境三个方面横向分析，再分别从各方面纵向研究，得出云南省十一年来森林火灾的总体变化趋势。结论显示：时间方面，云南省在近十一年间森林火灾总体出现下降趋势，云南省森林火灾主要集中在冬春季，3、4月份为高发期；空间方面，云南

2、省共16个州市，森林火灾存在不均匀性，可以总结为由西向东逐渐升高而后平缓又上升，由北向南逐渐升高且升高到一定阶段开始下降，以云南中部地区为森林火灾高发区；火环境方面，人为火仍然是云南省主要火源，其中烧荒烧炭和野外吸烟所占比例最高，人工林为主要被破坏林区。关键字：森林火灾；时空分布；年际变化；空间趋势；火环境；火源；SPSS；ArcGISStudy on the temporal and spatial distribution of forest fire in Yunnan areaWang Min(College of Civil Engineering, Southwest Forest

3、ry University, Kunming, Yunnan, 650224)Abstract:Distribution of forest fires in the time space research has important practical significance. The use of Yunnan Province from 2004 to 2014, to forest fires data, combined with ArcGIS and SPSS software to analyze the resources of Yunnan province, forest

4、 fire of great significance. This article from the data, combined with the geographical features of Yunnan Province, Yunnan Province were forest fires from time, space, environment, fire three horizontal analysis, then all aspects of longitudinal studies, respectively, to obtain the overall change i

5、n eleven years in Yunnan forest fire trend. Conclusions show: time aspect, Yunnan forest fire occurred in the overall downward trend among nearly 11 years, mainly in Yunnan forest fire in the winter and spring, March and April for the high incidence of; space, a total of 16 prefectures in Yunnan, fo

6、rest fire exists unevenness can be summarized west to east and then increased gradually and gently rising ground, from north to south gradually rises and rises to a certain stage began to decline in the central region of Yunnan Province, a high incidence of forest fires; the fire environment, human

7、Yunnan fire is still the main source of fire, burning charcoal and field where the highest percentage of smokers, the main plantation forest is destroyed.Key words:forest fires;Temporal and spatial distribution;Interannual variability;Spatial trends;Fire Environment;Fire source;SPSS;ArcGIS1 绪论1.1 研究

8、背景历来云南省森林覆盖率广，森林郁密度高，森林覆盖率从2005年的40.8%增加到2015年的50.03%，十年森林覆盖率增加了9.23%，2015年森林总面积达到1914.19万hm2。云南省地貌波动起伏，山高谷深，河川纵横，坝子多、湖泊多，以及喀斯特地貌的广泛分布，兼有寒、温、热三带气候，立体气候特点突出，森林空间分布独特。造就了云南省森林火灾非常严重的特点。仅仅在2004-2014年11间，云南省共发生森林火灾4724次，年均429.5次；森林过火面积累计达到131872.9 hm2，年均11988.5 hm2。云南地处祖国西南边陲，简称“滇”。位于北纬21.832”29.158”，东经

9、97.3139”l06.1147”之间，北回归线横贯南部。全省处于北纬300以南的低纬度地带。云南属内陆省分，总面积39.4万平方千米，全省东西横跨864.9千米，南北纵跨990千米，占全国陆地总面积的4.1，排列在新、藏、青、黑、川、甘和内蒙7省区之后，为全国第8位。云南位于中国三大阶梯地形的第一级至第二级阶梯地带。地势西高东低、北高南低，呈阶梯状下降，地形复杂多样，多山、多峡谷、多江河、多湖泊。高原山地占了全省总面积的94，是一个高原山区省份。云南也是全国植物种类最多的省份，包括热带、亚热带、温带、寒温带等植物种类都有分布。古老的、衍生的甚至外来的植物种类和类群都很多。在全世界约有高等植物

10、23万多种，全国有近3万种，云南就有1.7万多种，占全国总数的62.9%。云南得天独厚的自然为种类繁多的动植物的生长和繁殖提供条件，赋予了云南极为富饶的资源物产。但是就是由于这样丰富的森林物质资源以及山高谷深的空间地质环境，使得云南省森林火灾发生情况居全国前列，森林火灾发生频繁，对森林资源造成严重破坏，对人民的财产和生活带来严重影响。森林火灾作为一项自然灾害，其造成的损失十分巨大，诱发火灾的因素又具有不确定性，其往往造成了我省林区经济发展的退步，是影响云南林区经济可持续发展的最为重要的因素。由于森林火灾发生发展的因素具有多样性，全省范围内，引发森林火灾的因素包含了气候、森林所处自然地理环境、人

11、口因素等，都是形成火灾的诱因。对于各城郊农林结合部的森林火灾，还将严重影响林区周边的社会稳定。森林防火工作一直是世界各国尤其是发达国家的一项重要课题，人们在移居市郊林区回归自然、享受美好生活环境的同时，也被不时发生的森林火灾所困扰，成为了居民和林火管理机构关注的重点。云南省诱发森林火灾多样，火灾破坏面积巨大，着火后难以扑救，分散广规模大的特点，对云南省森林的可持续发展，人民的安居乐业带来巨大威胁。1.2 研究目的和意义由于云南省森林火灾发生情况与云南省林区地域分布和气候因素有密切关系，而森林火灾时空变化规律主要由地域分布和气候因素共同决定，所以对云南省森林覆盖率广，森林郁密度高，森林火灾发生频

12、繁，对森林资源造成严重破坏，森林火灾时空分布规律的研究具有切实性的研究价值。对于气候因素和地域分布对森林火灾时空变化规律的反映，根据有关研究云南省气象因素可分为三个方面。一是森林火灾的日变化，一日中，存在气温不断上升，相对湿度逐渐下降，风力增大，渐渐达到一天中气温最高、相对湿度最低、风力最大的时段；也存在气温逐渐下降，相对湿度回升，风力减小，渐渐达到气温最低，相对湿度最大，风力最小的时段；可以看出高温风大时段是发生森林火灾的高峰期，灭火也最困难，低温风小时火灾的可能性小，也是灭火最有利的时段。二是森林火灾的季节变化。云南省7个半月的森林防火期内，冬季火灾少于春季，3、4月为一年中发生森林火灾的

13、高峰期，每年34月份发生的森林火灾次数占全年发生次数的近70。三是森林火灾的年变化。由于受周期性冬干春旱的气象灾害影响，云南省的年森林火灾发生也呈周期性变化，以及从云南省地域分布看，全省16个州市都是森林火灾频发区，其中尤以昆明为中心的滇中干旱区(包括玉溪、楚雄)、以大理为中心的滇西林区(包括保山、临沧)、以普洱为中心的滇南林区(包括文山、红河)最为突出6。云南省气象因素、地域因素对林火时空分布规律都体现出直接的影响关系。所以云南省森林火灾时空分布规律的研究对切实解决云南省森林火灾发生具有实质性意义。森林火灾其实是在某个特定地点，当时当地的多种影响因子共同作用的结果，由于不同区域的各种影响因子

14、是有差异的，因此造成了各地区的林火发生与发展状况不同。本文旨在研究云南省林火在时间和空间上的分布特点和规律，对云南省森林火灾防控具有关键作用，对未来云南省森林利用、开发以及保护至关重要，以及为林火预防和扑救提供一定的理论指导和借鉴。1.3 国内外研究现状及发展趋势1.3.1 国内研究现状目前国内对森林火灾的时空分布规律研究主要是运用统计分析方法和地理信息系统空间分析方法，森林火灾的发生是一个复杂的系统科学问题，它与许多的因子影响有关，如气候、天气、植被类型以及分布、人类活动和火源种类及分布。对于森林火灾的时空分布特征，国内外相关学者、专家和森林管理部门十分关注，他们利用不同的理论方法和软件支持

15、，对不同层次、不同地区的森林火灾空间分布特征进行了研究。2015年章林等运用ArcGIS中探索性空间数据分析技术对吉林省森林火灾发生次数进行了空间特性分析，并用克里金插值方法对吉林森林火灾进行趋势预测，吉林省各县（市）的森林火灾分布存在着不均匀性，森林火灾总的分布特征呈“东多中较多西少”格局。用简单克里金插值法比普通克里金插值法预测吉林省森林火灾趋势精度高的特点1。2014年秦凯伦对大兴安岭塔河林火空间分布规律及对土壤理化性质的影响的研究，以空间统计分析和数学模型为研究手段，系统分析大兴安岭地区不同林火强度和不同林火种类对土壤物理性质和化学性质空间分布异质性的影响，以及不同林火强度和林火种类对

16、植被恢复空间异质性、植被多样性的影响，并且结合较为前沿的空间统计分析方法和模型理论，对大兴安岭地区林分特征和气象因子的林火空间分布状况及林火预测模型进行统计分析。结果表明在大兴安岭地区，加格达奇区是森林火灾发生次数最多的地区，松岭区是森林火灾破坏面积最为严重的地区，火灾等级越高，对林地面积的破坏越严重，发生林火次数最多的是人为火，塔林林场是森林火灾发生次数最多的地区4。2013年郑琼研究黑龙江省林火时空分异规律对30年间的黑龙江省林火次数进行年度、季节、月变化规律进行分析，并计算森林火灾的轮回期和火险季节长度等来研究黑龙江省林火次数在30年期间的变化规律，根据受害森林面积对森林火灾进行等级划分

17、，应用ArcMap9.3软件，对黑龙江森林火灾时空分布规律进行研究。表明黑龙江省有森林火灾的发生，次数最多集中在黑河、大兴安岭、牡丹江和伊春，面积则相对集中在大兴安岭、黑河和伊春。森林火灾火场质心的空间位移不是十分明显7。2012年王景华等运用地理信息系统(GIS)的理论和空间分析方法，从林火空间等级、林火密度分布和火源空间分布三个方面对四川省的林火空间分布及趋势变化进行了研究，四川省森林火灾频次从内到外逐渐增多，从北向南线性增加，森林火灾频次质心在经纬度上都有明显的偏移方向，而森林受害面积质心则只在一定范围内波动，森林火灾频次存在较强的空间正相关性，而森林受害面积的空间正相关性则较弱9-10

18、。2010年国内如杜春英等利用地理信息技术、SPSS统计软件和MATLAB等工具，分析了1966至2006年黑龙江省大兴安岭地区森林雷击火发生的时空演变规律，此项研究可为大兴安岭林区科学有效地开展森林防火工作提供参考14。2010年韩志刚用探索性空间数据分析方法对湖南省林火的分布规律进行了分析研究。结果表明，湖南省各个市(县)的林火分布存在着不均匀性，有4个林火高发区域和3个林火低发区域。林火次数由南向北、由西向东呈上升趋势。一般森林火灾发生次数较多的县市在空间上的分布大致呈一个“c”型；较大森林火灾的空间分布特点为“东多两少”；重大森林火灾发生的空间分布特点是“周边多、中部少”15。2009

19、年曾庆峰在对20052007年广东省21个地级市的森林火灾情况进行描述性统计的基础上，借助地理信息系统(GIS)对连续三年的森林火灾空间分布特征进行分析。结果显示森林火灾主要集中发生在粤北山区，这与该地区是本省森林资源主要分布区域有关。利用系统聚类法对各地市连续三年的森林火灾情况进行聚类分析，聚类结果显示按照森林火灾情况可将广东省21个地级市分为三类，每一类的内部火灾特性较为接近，不同类间差异较大18。2009年杨广斌等根据北京市1986至2006年森林火灾统计数据，运用统计分析方法和地理信息系统空间分析方法，对北京市森林火灾的时空分布规律进行研究，表明着火地点大多集中分布在平原与周围山地相接

20、的边缘地带，各区县森林火灾分布不均，森林火灾随距离公路变远而呈减少趋势，局部区域范围火点数量呈不规则变化特征，除林地外，林地周围的草地、旱地、农村居民用地和其它用地的火源，都可能蔓延而形成森林火灾19。2009年柴造坡等用Excel软件分析和ArcGIS软件的图层叠加功能定向描绘分布格局情况的方法对我国黑龙江省黑河地区林火分布规律进行了分析研究，结果表明在大兴安岭地区，加格达奇区是森林火灾发生次数最多的地区，松岭区是森林火灾破坏面积最为严重的地区，火灾等级越高，对林地面积的破坏越严重。大兴安岭地区雷击火在各年的发生次数是相对较少的，发生林火次数最多的是人为火。土壤含水率随着海拔高度的增加而降低

21、，土壤容重和土壤孔隙度均表现为随着海拔高度的增加而升高22。2007年田晓瑞等根据1992至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26。2007年文东新对比分析了广西壮族自治区历年森林火灾发生次数与为害面积的季节分布、月份分布和市县分布以及影响广西壮族自治区森林火灾时空分布的大气环流、地形、干旱和洋流等因素。结

22、果表明：环境条件是影响森林火灾发生与发展的最关键因素，森林火灾发生有其自然属性。在此基础上提出对一个地区的森林防火工作进行评价时，不单是要考查其管理能力和森林火灾损失大小。也要考虑其环境条件的影响作用28。2002年金森等根据黑龙江省1980至1999年的林火资料，利用地理信息系统等工具，对黑龙江省林火时空动态和分布规律进行了研究，对火频谱周期、自组织性进行了讨论，指出自组织函数将林火的时空特性结合在一起，采用负幂函数描述时存在适用下限并给出计算公式，对不同区域的自组织分数维进行了比较；对人为引入火烧的适宜强度和频度进行了简单探讨30。1.3.2 国外研究现状2009年A Parajuli等使

23、用了中分辨率成像光谱仪（MODIS）活跃数据显示了尼泊尔森林火灾的活动，他们评估火的大小、分布、季节性和风险区在不同的地理区域。四月份期间在尼泊尔2012年火灾季节延长一月至六月与MODIS数据透露的2000至2013年一致。使用核密度模型，尼泊尔火灾的热点地区，通过多重共线性诊断程序检查方差膨胀因子（VIF）来实现21。2008年R Szczygie等其利用波兰对火灾的研究方法，研究了中欧和东欧1991年至2001年间中东欧国家的森林覆盖面积，土地使用率为30。所研究的森林近50是由针叶树种形成的，这些因素与气候条件造成中东欧森林火灾风险的主要影响部分并被注意被注意25。国外Antonio

24、Vdzquez等利用火灾地区地形属性(坡度、坡向、海拔等)和基于栅格的GIS等，研究了西班牙中部森林火灾的空间分布；Prestemon等通过构建函数的方法估测了林火时空尺度上的分布格局情况；LaIjavaara M等对芬兰雷击引起的森林火灾的时空分布规律进行了研究10。各研究表明森林火灾的发生从时间或者空间中都存在一定的规律，只是由于各地区的地理气候以及其他因子的差异性而有所侧重，这些研究都为当地的林火防控起到一定的理论指导和借鉴。1.3.3 发展趋势森林火灾的时空分布规律研究，可以切实的分析一个区域或者一个省份乃至一个国家的森林火灾分布情况，对发生火灾的可能性、危险度、扩散范围、经济社会影响

25、都存在着一定的帮助和借鉴。在未来，森林火灾将会成为社会安定所必须解决的问题和难题，人民的生活水平在不断提高，社会的安定与繁荣成为重点。研究我们生活空间内森林火灾的威胁程度和森林火灾的原因，可以起到对生活的保障以及给人民的教育宣传提供指导，其中对林火因素的研究如气象因子、可燃物的类型和分布、地形地貌分布等；社会因素，如人类生产、生活等各种活动；经济因素，如经济繁荣地区火源多样等由经济带来的潜在威胁。对各类因素对云南省森林火灾发生的关联性以及严重度的分析，并从时间和空间两个方向多个因子进行数据研究分析，制定有效的防火控火机制，现在以及未来都会成为研究重点。云南森林自然中心所辖林区面积不大，但位置特

26、殊，起火点多，防范战线长，面积广，森林火灾的时空分布规律研究必然会成为一种趋势。1.4 研究的内容、重点本次研究主要运用SPSS17.0数据分析软件、Excel统计软件以及ArcGIS10.0地理信息系统进行云南省森林火灾的时间空间两个大方向进行分布规律研究。时间分布方面，以云南省林火次数的年际变化、月份变化、季节变化和云南省林火面积的时间变化以及人为火引发森林火灾时间变化规律分别进行分析，并作数据关联度分析；空间分布方面，以云南省各州市空间分布特点、一般林火分布特点、较大林火分布特点进行分析，并对空间分布数据进行关联度分析。最后对云南省火环境进行浅分析，其中对自然因素，如可燃物的类型和分布、

27、地形地貌分布等；社会因素，如人类生产、生活等各种活动；火源因素，如生产性火源、非生产性火源、各类因子对云南省森林火灾发生的关联性以及严重度的分析，分析出影响云南省森林火灾的主要因素，并制定出今后云南省森林火灾的防控机制。本论文重点解决云南省森林火灾的时间统计以及火灾数量统计，并且制作云南省森林火灾空间分布图，从时间和空间两个大方向分析云南省火灾的发生发展现状，其中主要解决森林火灾时间、空间分布特点的分析，研究云南发生森林火灾人为火源因素的特点，重点分析出各类火源对云南森林火灾的影响程度，威胁度，做最后的统计分析。1.5 研究路线示意图本研究通过时间、空间两方面横向分析，再分别进行纵向研究，并对

28、火环境做一定探讨，技术路线如图1-1。图1-1 研究路线导图2 云南省森林火灾发生的时间分布规律2.1 林火次数的时间分布规律2.1.1 林火次数的年际变化云南省20042014年十一年共计发生森林火灾4724次，在已查明火源次数中，人为火源4050次，占总次数的85.73,其中，十一年总计发生一般森林火灾2731次，年平均约248.3次，较大森林火灾1988次，年平均约180.7次；重大森林火灾5次，年平均约为0.5次；特重大森林火灾0次。因此，云南省森林火灾的主要类型为一般森林火灾和较大森林火灾为主。图2-1 云南省20042014年森林火灾次数的年际变化Fig2-1 Yunnan Pro

29、vince from 2004 to 2014, annual changes in the number of forest fires如图2-1是云南省森林火灾次数的年际变化图。根据十一年里林火发生次数可划分为两个阶段，20042010年为火灾高发期，平均每年发生火灾526次，其中2005年和2006年出现最大值，都超过600次，分别为665次和602次，人为火源年均456.1次；20112014年火灾次数锐减，年平均火灾为261次。根据云南省森林火灾经费投入情况的分析，如图2-2云南省20042010年森林火灾经费投入与火灾发生次数的比较，解释了20112014年火灾次数锐减的具体原因，

30、这与人口素质的提高、营林管理及灭火设备科技水平不断提高等方面有一定关系，人为火源年均214.25次；但从2011年后至2014年森林火灾次数又出现回升的迹象，在2014年又达到了一个高度365次。图2-2 云南省20042014年森林火灾次数和经费投入对比Fig2-2 Yunnan Province from 20042014 the number of forest fires and contrast funding由上图可见，20042014年云南省总体上林火次数随时间发展呈现下降趋势。2004年前期发生的森林火灾相对较多，后期有逐渐下降的趋势，对于2008年云南虽然处于连续干旱的时间段

31、内，但云南省森林火灾急剧下降，让曲线出现巨大波动，其主要原因是2008年是中国奥运年，在2008年全国颁布尽可能的减少大灾，让社会处于一个和谐、平稳的时期，迎接奥运，所以对于云南省来说加大了森林火灾的防控工作，造成虽然2008年是云南连续大干旱时期，但森林火灾数据却出现急剧下降的趋势，从而造成了曲线的急剧波动。对于其它年份分析其原因可能是：在2000年后气温的升高，降水量相对来说比九十年代要少，这是导致森林火灾发生的其中一个因素；到2008至2010年，云南省出现前所未有的连续大干旱，导致2008年后又出现了持续森林火灾上升的趋势，直到2012年后云南省雨水才得到充分的补充，所以2012年后森

32、林火灾开始下降。2.1.2 林火次数的月份变化根据云南省森林消防条例森林防火期为: 每年12月1日至次年6月15日，森林防火戒严期为: 每年3月1日至4月30日；由图2-3可见林火主要发生在2、3、4、5月份，7月至11月是云南的雨水季，几乎无火灾发生。图2-3 20042014年云南省森林火灾各旬平均林火发生次数Fig2-3 Yunnan Province from 2004 to 2014, the number of forest fires each year-an average of forest fires由图2-3，云南省森林火灾主要发生在2、3、4月份，从12月开始云南省就开始有一定森林火灾的发生，一直持续到6月中旬，这个时间段的火灾正好与云南省森林防火期和戒严期相重合，数据上这也证实了云南省主要防火的具体时段。2.1.3 林火次数的季节变化云南省火灾主要发生在1至5月，而7月和11月几乎无森林火灾发生。分析20042014年林火的季节分布后，发现林火主要发生在春季，面积和次数规律性一致，也是春季过火面积最大。以气候学方法划分季节，即春季35月，夏季为6