基于知识发现的林火灾害应急管理研究 ——以内蒙古大兴安岭林区为例

论文摘要

森林是陆地生态系统的主体,是人类社会生存发展与生态环境演变不可或缺的重要物质基础。林火灾害尤其是重特大林火灾害,是失去人为控制的异常森林燃烧现象,是一种燃烧机理十分复杂、危害后果非常严重、人为控制比较困难的自然灾害。因此,进行林火灾害影响因子分析和灾害风险与应急管理特别是森林灭火救灾应急管理研究,是摆在我们面前的一项重要而紧迫的课题。本研究以内蒙古大兴安岭林区为研究区域,以林火灾害因子分析、风险分析和灭火救灾应急管理为主题,应用知识发现理论和技术方法、风险管理与应急管理理论,运用3S(GIS、RS、GPS)技术、统计分析、气象学、火生态学等基础理论、技术与方法,分析了内蒙古大兴安岭林区林火灾害发生、蔓延与环境因子关系,研究了林火灾害风险管理与救灾应急管理问题,并对该区域1998年阿尔山“5.13”特大森林火灾及其处置情况作了典型案例分析。本文研究的主要成果包括:1.林火数据的预处理问题。应用知识发现的数据预处理技术,定性定量地分析了数据偏高值产生的原因,剔除了林火中的噪声数据,确定了林火数据中缺失值的处理问题。2.应用知识发现三大关键技术,研究了气象因子、林业因子与林火发生及蔓延的关系,通过挖掘和分析得出了新的林火知识,即研究区域气象条件变化趋势和林火灾害发生特点规律,提出了以知识发现技术处理林火气象数据的关键技术问题。利用知识发现关联技术量化该区域精准防火灭火控制的一个定量指标。通过偶合分析研究,该林区年度重大火灾发生3次以上(含3次)且年度火灾总次数超过60次(含60次)同时发生的年份偶合率仅0.5,说明在该林区不仅要做好火灾多发年份的重大火灾应急管理,还要做好火灾次数发生较少年份的重大火灾应急管理。林火灾害发生概率分析表明,在该区域重特大森林火灾各周期发生概率分布相对均匀,说明该林区每年都有发生重特大森林火灾的可能性,这就告诫我们在该林区要年年防控重特大森林火灾的发生,因此开展森林火灾应急管理研究尤显重要。3.把风险管理引入林火灾害研究。阐明林火灾害风险管理的含义,提出林火灾害风险分析与判别、评估与预测、控制与处置的方法和手段,构建了影响林火灾害风险的主要因子和评估指标体系,引进基于模糊积分的林火灾害风险评估模型,运用聚类分析和模糊积分评估模型进行林火灾害风险区划,阐述林火灾害风险控制与处置的主要对策。4.应用应急管理理论和方法,系统研究森林灭火救灾应急管理问题,阐明灭火救灾应急管理、应急决策的含义和预防与准备、监测与预警、响应与处置、善后与评估的内容、方法与要求,明确森林灭火救灾应急响应分级及标准,运用关联算法确定了应急处置预案与对应评估因子的关系,提出该林区重特大林火灾害应急处置对策,运用多元线性回归方法构建重特大林火灾害应急处置兵力出动模型,经拟合检验平均相对误差为10.37%。5.运用林火灾害影响因子分析、灾害风险分析和救灾应急管理理论及研究成果,系统地分析该区域1998年阿尔山“5.13”特大森林火灾应急处置过程,从理论与实践相结合的角度作典型案例分析,对这起特大森林火灾的应急管理情况进行系统总结、科学分析和全面评价。本文研究的创新点主要包括以下四个方面:1.首次系统地在林火灾害因子分析中应用知识发现关键技术,并通过知识发现技术从更深层面挖掘新的林火知识。2.把风险管理引入林火灾害应急管理研究领域,明确提出林火灾害风险判别与分析、评估与预测的方法以及控制与处理的对策和措施,运用聚类分析和模糊积分评估模型进行林火灾害风险区划,拓展了灾害风险管理研究领域。3.系统全面地阐述森林灭火救灾应急管理的含义、原则、目的、阶段划分及主要内容,明确提出森林灭火救灾应急响应分级及其标准,构建灭火救灾应急处置兵力出动模型,这在国内林火灾害研究方面属于首次,具有一定的创新性。4.运用林火灾害风险管理与灭火救灾应急管理理论方法,全面、系统、科学地对重特大森林火灾扑救典型案例进行分析与评价,这在林火灾害及其应急管理研究领域具有开拓性和独创性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 1 导论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.1.1 国内外林火概况
• 1.1.2 林火管理研究现状
• 1.1.3 发达国家森林消防现状与发展趋势
• 1.1.4 国内外应急管理现状
• 1.1.5 应急管理研究现状
• 1.2 研究区域概况
• 1.2.1 自然概况
• 1.2.2 社会经济概况
• 1.2.3 林火特点
• 1.3 研究方案
• 1.3.1 研究内容与目标
• 1.3.2 数据来源
• 1.3.3 研究方法
• 1.4 技术路线
• 2 林火灾害分析与应急管理基础理论
• 2.1 精准林业
• 2.1.1 精准林业特点
• 2.1.2 广义3S技术
• 2.2 知识发现
• 2.2.1 知识发现的基本理论
• 2.2.2 知识发现的基本方法
• 2.3 风险与风险管理
• 2.3.1 风险及其表达式
• 2.3.2 风险管理及研究现状
• 2.4 应急管理
• 2.4.1 突发公共事件
• 2.4.2 应急管理
• 2.5 小结
• 3 林火灾害的主要影响因子分析
• 3.1 影响因子的数据获取
• 3.1.1 传统数据获取方法
• 3.1.2 现代数据获取方法
• 3.2 林火数据管理
• 3.3 林火灾害的主要因子分析
• 3.3.1 大兴安岭林区历年林火发生分析
• 3.3.2 气象因子
• 3.3.3 林业因子
• 3.3.4 地理因子
• 3.3.5 社会经济因子
• 3.4 林火灾害发生偶合关联分析
• 3.4.1 火灾发生的偶合关联分析
• 3.4.2 林火灾害发生概率分析
• 3.5 小结
• 4 林火灾害风险管理与控制
• 4.1 森林火灾基础
• 4.1.1 森林燃烧
• 4.1.2 林火灾害等级分类与特点
• 4.2 林火灾害风险与风险管理
• 4.2.1 林火灾害风险
• 4.2.2 林火灾害风险管理
• 4.3 林火灾害风险判别与分析
• 4.3.1 林火灾害风险判别
• 4.3.2 林火灾害风险分析方法
• 4.4 林火灾害风险评估与预测
• 4.4.1 风险发生概率大小
• 4.4.2 风险后果严重程度
• 4.4.3 风险评估
• 4.4.4 风险预测
• 4.5 林火灾害风险模糊积分评估模型
• 4.5.1 林火灾害风险评估程序与指标体系
• 4.5.2 林火灾害风险评估指标权值确定与量化处理
• 4.5.3 林火灾害风险评估等级划分
• 4.5.4 模糊测度与模糊积分
• 4.5.5 林火灾害风险模糊积分评估模型
• 4.5.6 林火灾害风险区划分析
• 4.6 林火灾害风险控制与处理
• 4.6.1 风险控制与处理的目的和要求
• 4.6.2 风险控制与处理的对策和措施
• 4.7 小结
• 5 森林灭火救灾应急管理研究
• 5.1 我国森林灭火救灾管理现状
• 5.1.1 我国森林消防组织管理体系
• 5.1.2 大兴安岭林区森林消防组织体系概况
• 5.2 森林灭火救灾应急管理基础
• 5.2.1 基本概述
• 5.2.2 遵循原则与要求
• 5.3 监测与预警
• 5.3.1 火灾监测
• 5.3.2 火灾预警
• 5.4 预防与应急准备
• 5.4.1 火灾预防
• 5.4.2 应急准备
• 5.5 响应与处置
• 5.5.1 分级响应
• 5.5.2 应急处置
• 5.5.3 应急决策
• 5.5.4 重特大林火灾害应急处置决策模型构建
• 5.5.5 重特大林火灾害应急处置对策
• 5.6 善后与评估
• 5.6.1 火灾评估
• 5.6.2 火案查处
• 5.6.3 灾后重建
• 5.6.4 预案评估
• 5.6.5 决策反馈
• 5.6.6 总结讲评
• 5.7 小结
• 6 阿尔山“5.13”特大林火灾害案例分析
• 6.1 灭火救灾概况
• 6.1.1 阿尔山林业局概况
• 6.1.2 火灾及应急处置概况
• 6.2 相关因子分析
• 6.2.1 气象因子
• 6.2.2 地理因子
• 6.2.3 植被因子
• 6.2.4 社会经济因子
• 6.3 林火灾害风险分析
• 6.3.1 林火灾害发生与风险分析
• 6.3.2 林火灾害蔓延与后果分析
• 6.3.3 林火灾害处置与风险分析
• 6.4 救灾应急管理分析
• 6.4.1 预警监测与应急准备
• 6.4.2 应急响应与救灾处置
• 6.4.3 灾后评估与善后处理
• 6.4.4 启示与结论
• 6.5 小结
• 7 结论与展望
• 7.1 林火灾害发生与气象条件
• 7.2 林火灾害风险区划
• 7.3 林火灾害发生规律
• 7.4 林火灾害风险分析
• 7.5 林火灾害应急管理
• 参考文献
• 附录
• 个人简介
• 第一导师简介
• 第二导师简介
• 在读期间发表论文
• 致谢