森林火灾可燃物燃烧效率的估算方法
【专利摘要】本发明公开了一种森林火灾可燃物燃烧效率的估算方法，其特征在于，基于地面调查、遥感和火险天气指数(FWI)，建立主要植被类型的FWI与燃烧效率的关系模型，使用该地区的气象日值数据和植被类型数据对研究区域的燃烧效率进行估算。本发明的有益之处在于：减少了地面调查的工作量，提高了以往燃烧效率估算的精度，实现了燃烧效率由点估计到面估计的转变；由于遥感受天气系统的影响很大，火烧时并不总能获得满意的卫星图像，本发明的方法先通过遥感方法估算燃烧效率，然后再与FWI建立回归模型，进而通过FWI对森林火灾可燃物燃烧效率进行估算，这样仅仅通过地表FWI的计算就可较为准确的估算森林火灾可燃物的燃烧效率，不再受遥感图像质量的限制。
【专利说明】森林火灾可燃物燃烧效率的估算方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种可燃物燃烧效率的估算方法，具体涉及一种基于火险天气指数、森林类型等估算森林火灾可燃物燃烧效率的方法，属于森林防灾【技术领域】。
【背景技术】
[0002]森林火灾可燃物燃烧效率是指燃烧掉的生物质质量占总生物质质量的比例，是计算森林火灾温室气体释放量的关键因子。
[0003]可燃物燃烧效率的确定受多种因素的影响，如地形、季节、天气、植被类型等，在空间上具有异质性；另外，还会因燃烧强度不同而有很大的差别。
[0004]因不同学者对燃烧效率的估算不同，致使对碳释放量的估算出现了很大的差异。目前，国内对燃烧效率的计算多应用国外学者的估计，一般根据气候区或者植被带进行简单的估计，给出一个单一数值，难以进行检验和对估算精度进行判别。在全球野火释放模型中根据植被带将燃烧效率进行简单分类，草地燃烧效率为0.85，不确定性为0.1。在研究中，综合考虑多种要素对燃烧效率进行确定仍然是一个亟待解决的问题。
[0005]目前，我国对森林火灾可燃物燃烧效率方面的研究很少，很难对森林火灾碳释放量的精确计算提供有力的支撑。
【发明内容】
[0006]为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种森林火灾可燃物燃烧效率的估算方法，该方法基于地面调查、遥感和火险天气指数(FWI)，建立主要植被类型的FWI与燃烧效率的关系模型，使用该地区的气象日值数据和植被类型数据对研究区域的燃烧效率进行估算。
[0007]为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案:
[0008]一种森林火灾可燃物燃烧效率的估算方法，其特征在于，包括以下步骤:
[0009](I)、对研究区域进行可燃物分类，选择不同类型的火烧迹地，分别在每种类型的火烧迹地设置3块以上样地，并用GPS定位，记录下样地经纬度；
[0010](2)、设置对照样地，并对对照样地进行乔木、灌木、草本、地表枯落物和半分解层调查及采样；
[0011](3)、对火烧样地进行同样调查，并进一步调查树木熏黑高度、燃烧深度、火烧后可燃物剩余量，并采集火烧迹地样地剩余可燃物做样本；
[0012](4)、采集对照样地可燃物，用同样的方法计算出对照样地的可燃物的载量；
[0013](5)、烘干样本并称重，计算出火烧迹地每个样方内不同类型可燃物的含水率,进而计算出对照样地可燃物的载量和火烧样地可燃物载量剩余量；
[0014](6)、收集与样地调查同期的遥感数据，将遥感数据进行几何精校正，将样地定位的经纬度坐标在遥感数据上进行标定；
[0015](7)、对遥感数据进行大气校正，计算出不同光谱通道的地表反射率P ；[0016](8)、根据地表反射率P，计算研究区域火前和火后的归一化植被指数NDVI，计算公式如下:
【权利要求】
1.森林火灾可燃物燃烧效率的估算方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)、对研究区域进行可燃物分类，选择不同类型的火烧迹地，分别在每种类型的火烧迹地设置3块以上样地，并用GPS定位，记录下样地经纬度； (2)、设置对照样地，并对对照样地进行乔木、灌木、草本、地表枯落物和半分解层调查及采样； (3)、对火烧样地进行同样调查，并进一步调查树木熏黑高度、燃烧深度、火烧后可燃物剩余量，并采集火烧迹地样地剩余可燃物做样本； (4)、采集对照样地可燃物，用同样的方法计算出对照样地的可燃物的载量； (5)、烘干样本并称重，计算出火烧迹地每个样方内不同类型可燃物的含水率，进而计算出对照样地可燃物的载量和火烧样地可燃物载量剩余量； (6)、收集与样地调查同期的遥感数据，将遥感数据进行几何精校正，将样地定位的经纬度坐标在遥感数据上进行标定； (7)、对遥感数据进行大气校正，计算出不同光谱通道的地表反射率P； (8)、根据地表反射率P，计算研究区域火前和火后的归一化植被指数NDVI，计算公式如下:
2.根据权利要求1所述的森林火灾可燃物燃烧效率的估算方法，其特征在于，获得地面火烧迹地燃烧效率的空间分布图后，还进行以下操作: (1)、收集研究区域的日值气象数据，包括:日均气温、日降水量、空气相对湿度、平均风速； (2)、基于火烧迹地燃烧时的气象数据，构建林火天气指数FWI系统，对FWI进行空间插值，获得FWI的空间分布图； (3)、将地面火烧迹地燃烧效率的空间分布图和FWI的空间分布图进行叠加，进行空间统计分析，建立FWI与燃烧效率CE的关系模型，
CE=f (FffI)。
3.根据权利要求1所述的森林火灾可燃物燃烧效率的估算方法，其特征在于，乔本层和灌木层采用相对生长模型W=a(D2H)b计算可燃物载量；草本、地表枯落物和半分解直接测算可燃物载量；式中，a为系数，D为胸径，H为树高。
4.根据权利要求1所述的森林火灾可燃物燃烧效率的估算方法，其特征在于，在步骤(7)中，地表反射率P的计算过程如下: a、将遥感图像的像元亮度值DN转为辐射亮度值，辐射亮度值L(k)计算如下:L(k)=DN(k) / A(k) L(k)单位为W / (m2.sr.μ m) ；A(k)为定标系统，k表示波段数； b、将辐射亮度值转为影像的表观反射率，表观反射率P #_计算如下:
【文档编号】G06F17/50GK103886130SQ201410060872
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年2月24日 优先权日:2014年2月24日
【发明者】王明玉, 舒立福, 赵凤君, 田晓瑞 申请人:中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所