丘陵山地森林火险等级评价技术研究——以崂山林场为例

王 静，葛忠强*，囤兴建，张奎生，崔红霞，王亚珍

（1. 山东省林业科学研究院，山东 济南250014；2. 山东省林业科技培训中心，山东 济南250010；3. 山东省国土测绘院，山东 济南250010；4. 青岛崂山风景区管理局，山东 青岛266100）

森林火灾是危害森林的主要自然灾害之一，具有突发性强、破坏性大、救助困难的显著特点。20 世纪80年代以来，受全球气候变化、区域极端天气和人类活动的共同影响，我国森林火灾频繁发生，已给社会造成巨大的经济损失[1]。开展森林火险等级评价研究是制定森林防火策略的要依据。美国、加拿大等西方发达国家很早就对森林火险等级评价进行了有针对性的研究，技术也趋于成熟[2]。相比之下，我国对森林火险等级评价的研究进行较晚，但也取得较大进展。郭怀文等[3]采用聚类分析方法，通过参考2000年至2009年间森林火灾发生的相关数据，对福建省三明地区11 个区县进行了森林火险等级的划分；李煜姗等[4]在系统地分析森林可燃物含水率、气象因子的分布频率以及各因子间相互关系的基础上，通过主成分分析方法获得火险因子得分方程，进而计算出井冈山地区森林火险指数，构建了火险等级划分和森林火险等级预报模型。张恒等[5]选取树种燃烧类别、人口密度、路网密度、防火期月平均降水量、气温、以及风速 等6 项火险因子，运用数据分析方法和聚类分析法对赤峰市的森林火险等级进行了评估。

山东省人工林面积所占比例较大，主要分布在鲁西、鲁北平原地区以及胶东、鲁中南山地丘陵区，主要林分类型为杨树、侧柏、黑松、赤松等。其中胶东丘陵区作为山东省代表性的暖温带沿海山地林区，松树人工林面积较大，发生火灾不仅会破坏森林资源，还会对整个区域内的生态平衡产生不利影响。因此，建立适用于山地丘陵地区的森林火险等级评价技术对于预防森林火灾的发生，减少火灾造成的经济损失和保护森林生态系统具有重要意义。本文以青岛崂山林场为例，利用森林调查数据、DEM 及TM 遥感影像，通过计算森林火险指数，对试验区域内森林火险等级进行评价，旨在为丘陵山区森林防火提供技术支持。

1 研究区概况

崂山林场地处胶东丘陵区，区划范围36°03’N -36°24’N，120°07E-120°43’E，东、南濒临黄海，全场分东、西两片：东片大，以崂顶为中心，有北九水、仰口、太清、流清河、巨峰、棋盘石六大林区，面积6133 hm2；西片面积较小，有华楼林区、夏庄林区和崂山林场苗圃，面积1200 hm2。两片相距10 余km，森林覆盖率为68%。本试验研究区设在崂山林场东部，总面积6225 hm2，有林地面积3823 hm2[6]。

崂山林场东高西低，除主峰崂顶海拔1133 m 外，一般多在400—800 m 之间。沿海岸线长30 km。年平均气温11.9 ℃,年日照平均时数2622.3 h，年平均降雨量约800 mm，属典型的温带海洋性季风气候。土壤为棕色森林土，以沙壤为主，适于营造用材林、水源涵养林和针、阔叶用材及水土保持林。崂山林场自然植被属暖温带落叶阔叶林区。植物种类繁多，共有约159 科724 属14 变种。其中草本植物有约1000 种。主要的乔木有：黑松、赤松、落叶松、刺槐、栎类、山樱、水榆、花楸等。另有一些温带树种，如辽东桤、辽东栎、椴树、桦、榛等。由于地形复杂，又受海洋性气候的影响，亚热带常绿树种也有分布，如红楠、山茶、野茉莉等。灌木有胡枝子、白檀、山杜鹃、天目琼、绣线菊等。藤本有葛根、菝葜、南蛇藤、野葡萄等。草本有：禾本科、莎草科、菊科、毛茛科等一些多年生草类。崂山林场原以天然赤松及栎类次生林为主，并有相当面积的灌木林，后经多年改造和更新造林，目前全部是人工林。主要树种有落叶松、黑松、刺槐、赤杨、栎类等，多为纯林，部分是不规则的株间及小块状混交。林分结构比较单一，多数林分长势良好，密度均匀，林相整齐，已郁闭成林出材，森林生态效益发挥较大。

2 材料与方法

2.1 基础数据来源

研究区林相图和森林资源二类调查数据来自崂山林场管理处，气象数据来自国家气象资源数据共享平台，30 m 分辨率的DEM 数据和LandSat TM5 遥感影像数据来自中科院地理空间数据云平台（http://www.gscloud.cn/）。

2.2 数据处理

2.2.1 评价指标体系构建

参考国家林业局发布的 《全国森林火险区划等级》行业标准[7]以及相关的研究文献，结合研究区的森林状况，构建了森林火险等级评价指标体系（见表1 ），采用层次分析法确定各评价指标的权重（见表2 ）。

表1 森林火险评价指标体系

2.2.2 森林火险指数计算

采用以下公式，计算森林火险等级指数（Forest fire danger rating index，FFDRI）：

其中，Wi 为森林火险等级评价指标权重，Xi 为森林火险等级评价指标。

表2 森林火险等级评价指标权重

3 结果与分析

3.1 森林火险等级评价指数和等级分级

把森林火险等级评级指标数据和各指标权重代入评价模型中，经运算后即可获得研究区森林火险等级评价指数空间分布图（见图1）和森林火险等级分级图（见图2）。

3.2 森林火险状况分析

根据对研究区森林火险指数统计，研究区森林火险指数最大值为8.6354，最小值是3.9612，平均值是7.2438，标准差是0.6591，采用Jenks 的自然断点法设置5.96285、7.374728 两个中间断点，把整个研究区分成森林火灾低度危险区、中度危险区和高度危险区3 个区域类型，从火险等级分级表的统计数据可以看出（见表3），研究区森林火险以中度危险区面积最大，占整个研究区面积的52.36%，其次是高度危险区，面积占到43.77%，标明研究区在每年的防火期内防火压力较大。

表3 研究区森林火险等级分级表

4 结论

本文以山东胶东丘陵山区的崂山林场为研究对象，综合考虑了地形、植被、人类干扰等3 类指标，选取坡度、坡向、海拔、龄组、地类、林下覆盖度、道路缓冲区、居民点缓冲共8 项火险因子，计算出崂山林场的森林火险指数并绘制了等级分级图。结果表明，研究区森林火险指数最大值为8.6354，最小值是3.9612，平均值是7.2438，研究区森林火险以中度危险区面积最大，占整个研究区面积的52.36%，其次是高度危险区，面积占到43.77%，表明研究区在每年的防火期内防火压力较大。