草原火灾灾情信息识别技术

本书在中国农业科学院科技创新工程“草原非生物灾害防灾减灾团队”研究的基础上，结合中国农业科学院草原研究所主持完成的公益性行业（农业）科研专项“草原火灾应急管理技术”的研究成果凝练而成，主要以北方天然草原主要火险区域为研究对象，对草原火灾可燃物的监测技术、草原火险预测预报技术、草原火灾灾情评估技术及风险评价技术及方法进行系统、简要阐述，科为草原火管理部门做好灾前预警、实时监测、灾后快速评估及制定科学的防灾减灾对策提供及时、准确的信息服务和决策技术支撑。

都瓦拉，女，1979年生，内蒙古自治区生态与农业气象中心应用气象专业高级工程师，主要研究领域为以蒙古高原为研究区的自然灾害遥感监测、预警、风险评估、损失评价和环境影响评价研究。2013年获得中国农业科学院草原研究所草业科学专业博士。到目前为止共发表相关领域论文30多篇(其中，SCI 3篇，EI检索3篇，ISTP检索4篇)；参编著作4部；获软件著作权8项；获专利1项；主持项目有内蒙古自然基金项目(2010MS0604)和国家自然科学基金项目(41461102)和内蒙古自治区科技计划项目(201502113)各一项；参加国家自然科学基金项目和省部级相关领域的研究项目多项；内蒙古自治区气象遥感应用创新团队成员，负责自然灾害遥感监测研究；草原非生物灾害防灾减灾创新团队骨干成员，负责自然灾害的遥感监测、预警、风险评估、损失评价和环境影响评价等研究；《The Nature of Inner Asia》期刊编委；2009获得第6届Kasumigaura Prize(霞浦奖)。
刘桂香，女，研究员，博士，博士生导师，农业部具有突出贡献中青年专家。中国农业科学院草原研究所草地资源与灾害研究室主任，农业部农业遥感应用中心呼和浩特分中心主任。中国农业科学院科技创新工程“草原非生物灾害防灾减灾团队”首席专家。中国遥感协会理事，中国草学会草原火专业委员会常务理事及副会长。长期从事草原生态环境监测评价和草原非生物灾害监测评估研究，先后主持和参加*、省部级及其他各类研究项目近40项，在我国草地生态监测评价和草原非生物灾害监测预警研究中获得了丰硕的研究成果。
玉山，男，1978年生，内蒙古师范大学地理科学学院高级实验师，主要研究领域为3S技术应用与自然灾害遥感监测与评估研究。到目前为止共发表相关领域论文30多篇(其中，SCI 3篇，EI检索3篇，ISTP检索4篇)；参编著作5部；获软件著作权8项；获专利1项；主持项目有内蒙古自然科学基金项目(2010MS0604、2017MS0409)，国家自然科学基金项目(41761101)，内蒙古自治区科技计划项目智慧阿尔山战略规划与实施-阿尔山市防灾减灾规划、阿尔山森林灾害监测预警与应急管理系统研究(201602086)，内蒙古财政厅科技引导奖励基金项目各一项，内蒙古科技计划子课题2项。参加国家自然基金项目和省部级相关领域的研究项目多项。

章草原火灾概述

第二章枯草期可燃物量遥感估测研究

节引言

一、研究意义与目的

二、国内外相关研究

第二节研究内容与方法

一、研究内容

二、数据

三、研究方法

第三节结果与分析

一、相关分析

二、建立模型

第四节小结

第三章内蒙古草原火险预警方法研究

节引言

一、研究意义与目的

二、国内外相关研究

第二节研究内容与方法

一、数据准备

二、研究方法

第三节结果与分析

一、确定指标权重

二、预报模型的建立

三、火险等级划分

第四节小结

第四章内蒙古草原火灾风险评价研究

节引言

一、研究意义与目的

二、国内外相关研究

第二节研究内容与方法

一、研究内容

二、相关概念

三、数据准备

四、研究方法

第三节结果与分析

一、评价指标体系

二、评价模型的建立

第四节小结

第五章多源卫星草原火灾亚像元火点面积估测方法

节引言

一、研究意义与目的

二、国内外相关研究

第二节研究内容和方法

一、研究内容

二、理论依据

三、火点监测方法

第三节建立亚像元分解模型

一、数据与预处理

二、背景温度计算

三、比辐射率确定

四、地表温度计算

五、火点探测

六、端元选取

七、混合像元分解模型

第四节小结

第六章草原火灾损失评估研究

节引言

一、研究意义与目的

二、国内外相关研究

第二节研究内容与方法

一、研究内容

二、损失评估的分类

三、研究方法

第三节结果与分析

一、损失评估指标体系的建立

二、指标的获取

三、评估模型的建立

四、草原火灾损失等级划分

第四节小结

第七章草原火灾生态环境影响评价

节引言

一、研究意义与目的

二、国内外相关研究

第二节研究内容与方法

一、研究内容

二、评价指标体系的确定

三、不同时间火烧实验

四、数据的获取

五、数据标准化

第三节结果与分析

一、评价指标权重的确定

二、评价模型

三、生态环境质量指数分级

第四节小结（）

图目录
图目录

图2-3-1散点图（9）

图3-3-1层次结构图（18）

图4-2-1层次结构图（29）

图6-2-1技术流程图（55）

图6-3-12012年4月16日东乌珠穆沁旗影像图（59）

图6-3-22012年4月7日东乌珠穆沁旗生物量估测结果（60）

图7-2-1生态环境质量综合评价指标体系（69）

图7-2-2不同时间火烧实验样地布局图（70）

图7-2-3火烧实验（70）

表目录
表目录

表2-3-1可燃物重量实测值与EOS/MODIS数据1和2通道
反射率的相关系数（10）

表2-3-2枯草期可燃物重量估测模型（11）

表2-3-3枯草期可燃物重量估测模型（11）

表3-3-1AHP中标度及其含义（18）

表3-3-2权重列表（19）

表3-3-3火险等级划分及预防要求（19）

表4-3-1草原火灾风险评价指标体系及权重（30）

表4-3-2暴露于危险环境的频繁程度（E）的分值（31）

表6-3-1草原火灾损失评估指标（56）

表7-3-1评价指标体系（72）

表7-3-2生态环境质量分级（73）

前言环境保护和社会经济发展是当今社会的两大主题，草原火灾是影响草原地区社会稳定和经济发展的自然灾害之一，减轻草原火灾的损失是全社会共同关注的问题。草原火灾具有火势猛、火头高、发展速度快等特点。草原地区地域辽阔、河流少、风大且风向多变，火借风势迅速蔓延容易形成多岔火头，极易造成人畜伤亡事故。我国的草原地区主要分布在我国的北部的干旱半干旱地区，气候属于温带大陆性气候，干旱是气候主要特点，一年的一半时间处在枯草期，枯草期由于降水少，可燃物干枯，因此容易引起火灾，每年由于草原火灾而使当地的人民带来巨大的损失。我国是草原火灾频繁发生的国家，采用高科技手段监测评估草原火灾对提高草原火灾防范能力，有效地控制火灾，减少草原火灾损失具有重要意义。本书中利用内蒙古草原不同类型草地枯草期野外实测可燃物月动态数据和准同步的EOS/MODIS数据，分别针对草甸草原、典型草原、荒漠草原、草原化荒漠和荒漠等草地类型建立了基于EOS/MODIS数据的枯草期可燃物量遥感估测模型；创新性地选用枯草期可燃物量作为计算草原火险指数的可燃物指标，另外增选了积雪覆盖、草地连续度、日降水量、日小相对湿度、日气温、日风速等6个指标建立了草原火险指数模型进行草原火灾预警技术研究；以Landsat TM数据为外部数据源提取EOS/MODIS数据中火点和背景的纯净端元，对EOS/MODIS数据中火点混合像元进行分解，提出了基于多源遥感卫星的草原火灾亚像元火点面积估算基本流程和关键技术；基于作业条件危险性评价法格雷厄姆-金尼法（LEC）和加权综合评分法(WCA)建立内蒙古草原火灾风险评价模型；对草原火灾各项损失进行调查，将草原火灾的损失评估划分为人口损失、草原损失、直接经济损失和间接经济损失四大部分，并提出草原火灾损失的评估指标，建立了草原火灾损失评估模型；为了了解火烧对草原生态环境影响，进行了不同时间计划火烧试验，并对研究区的植被群落进行野外调查和土壤理化性状进行实验分析，建立了草原火生态环境影响评价指标体系和模型。本书的目的是以草原火灾灾情信息识别关键技术研究开发为主要内容，终建立比较完善的集草原火灾监测预警及评价技术体系，为管理部门做好灾前预警、实时监测、灾后快速反应及制定科学的防灾减灾对策提供及时、准确的信息服务和技术支撑。实现从目前被动的灾后管理模式向灾前预警、灾时应急和灾后救援三个阶段一体化的草原火灾综合管理与控制模式的转变，全面提高我国草原火灾应急管理工作的科技水平。从根本上把草原火灾的损失减少到限度，为巩固绿化成果、保护生态环境、稳定社会治安和实现经济可持续发展工作提供服务。在此，特别感谢刘桂香研究员的指导,感谢王铁娟教授在我们进行野外试验时给予的指导与帮助，感谢赛音吉日嘎拉和韩文娟同学在野外试验中的帮助。著者2017年7月