大數據技術在廣東省乳陽林場森林防火中的應用

摘 要 信息技術賦能林業管理的時代背景下，以大數據技術為代表的先進技術和系統開啟了智慧林業管理的新模式。因此，積極探討大數據技術在森林防火中的創新應用具有現實必要性。為明確大數據技術在林業防火管理中的應用前景，以廣東省乳陽林場為例，分析了當前嚴峻的森林火災形勢，在此基礎上從構建森林火災預測系統、分析火災發生規律、篩選并預報火災主導因子、高效處理林火因子和及時預報林火行為等方面論述了大數據技術在森林防火中的具體應用，以乳陽林場基于大數據技術的森林防火管理系統結構為基礎，論述了大數據技術在森林防火中的應用價值。

關鍵詞 森林防火；大數據技術；應用表現；廣東省乳陽林場

中圖分類號：S762 文獻標志碼：C DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2023.10.031

森林防火是森林資源防護管理的難點與重點問題，在防火應對及管理中需要信息技術的支持，需要先進系統的輔助。大數據技術就是在這樣的背景下應用于森林防火管理，做到了森林火災的科學防范與應對。以大數據技術高速、準確的信息傳遞和高度的信息共享為基礎，科學構建森林防火預測預報系統，可以用來分析火災規律，篩選林火預報的主導因子，處理林火風險，實現了森林火災的可防與可控。因此，關于大數據技術在森林防火中的創新應用探討具有現實必要性。

1 必要性

廣東省乳陽林場位于粵北南嶺山脈中心偏南地帶，地跨韶關市乳源縣、樂昌市與清遠市陽山縣，北與湖南莽山國家森林公園相鄰。截至2023年，林場內設7個科室，下設9個管護站。乳陽林場經營總面積3.67萬hm2。林地面積2.95萬hm2，生態公益林面積2.78萬hm2，占林地面積的94.2%，森林蓄積量256.5萬m3，森林覆蓋率96.8%。目前，乳陽林場在森林防火工作中仍存在一些難以解決的問題，對森林資源安全形成了一定的威脅，制約林業發展。因此，加強森林火災防范，建立科學的森林火災防控體系十分必要[1]。在這樣嚴峻的森林防火時代背景和現實情形下，以大數據技術為代表的新型技術在森林防火中發揮了實效，為森林防火工作的高效率和高質量開展提供具體的參考、借鑒。

大數據技術作為一種先進的信息技術，是當前最為先進的數據綜合處理系統之一，其具有信息海量、傳播速度快、數據類型多樣、數據信息價值高等優勢，在多個領域發揮著重要作用。將其用于森林防火可以在實現對森林資源科學調查與分析基礎上，對森林交通情況、動態變化情況、火災風險發育情況等進行實時監測與判斷。同時大數據技術支持歷史數據的橫向、縱向分析，能做到對海量林業數據的高效處理與深度挖掘，提供森林防火具體的科學依據，加大森林火災防范預警的及時性。因此，可以肯定地說，將大數據技術應用于森林防火管理具有現實必要性。

2 大數據技術在森林火災防范應對中的應用

2.1 構建森林火災預測系統

在大數據技術的支持下，林業工作人員可以科學構建森林火災預測系統，利用大數據高速、大量和準確的優勢，讓森林火災系統實現局部范圍內林火的科學預測。在大數據技術的綜合分析與數據挖掘基礎上，提高林火預報的及時性與準確性。

2.2 分析火災發生規律

森林火災的發生有著既定的規律，大數據技術在森林火災中的應用也有利于對森林火災發生規律的科學預測與把握。在大數據技術的支持下，林業工作人員通過對監測數據的科學歸類，獲取有效信息預測火災發生的規律和演變趨勢。而大數據技術還可以捕捉火點進行遙感統計，結合歷史數據統計可能發生火災的區域，探明火災演變規律，預估危害程度等[2]。特別是在聚類算法的支持下實現森林火災由點到面的監管、控制，使得人們科學把控林火的時空分布特征，聚焦重點區域，提出針對性的火災防范應對舉措。

2.3 篩選并預報火災主導因子

篩選并預報火災主導因子也是大數據技術應用于森林防火的一大亮點。因為影響森林火災發生的隨機因子比較多，在處理及分析時比較棘手。有了大數據技術的支持，林業工作人員可以更高效地篩選出林火預報的主導因子，做到對森林火災的科學防范應對。大數據技術具有海量信息高速處理優勢，可以通過Logistic回歸或逐步回歸檢驗分析預報因子對預報的貢獻，得分范圍比較小的因子可以剔除[3]。鑒于林火是動態發展的，受自然因素、人為因素多種因素綜合影響明顯，而大數據技術可以快速地捕捉到這些因素，以回歸檢驗分析確定起主導作用的因子，提升森林火災防范應對的針對性與科學性。

2.4 高效處理林火因子

對于森林防火管理來說，也可以基于大數據技術進行森林火災因子的高效處理?？茖W獲取信息及精準處理信息是高效處理林火因子的第一步。在大數據技術的支持下，森林火災風險應對靈敏度更高、結果更精準。工作人員可借助傳感器系統獲得林區溫度、濕度、風向等詳細數據，同時以大數據技術為支持獲取降水、含水量等參數，借助對歷史數據的調閱與分析，準確預測森林火災主導風險因子，提前制訂科學的林火應對舉措，實現大數據技術支持下的林火主導因子的科學處理，讓森林火災防范落到實處、取得實效。

2.5 及時預報林火行為

大數據技術在森林防火中的應用也體現在科學預報林火行為。林火行為預報是指火災發生以后，對火災的蔓延方向、蔓延速度、危害程度、火勢強度、火災風險等進行全面評估?；馂氖芨饕鼐C合影響，動態變化性大，蔓延速度、火勢強度、火焰高度等主要行為時刻處于動態變化中，增加了防范應對的難度。應充分考慮溫度、可燃物、地形等的影響，抓好對動態變化因子的分析。大數據技術為這些要素的科學采集與高效處理提供了強大的技術支持，林業工作人員以此制訂科學的林火撲救方案，最大限度保障人民群眾生命財產安全。

3 基于大數據技術的森林防火管理系統結構設計

基于大數據技術在森林防火管理中的多種應用優勢，各大林區也建立了基于大數據的森林防火管理系統，以優化的系統結構設計帶來森林防火管理實效的穩步提升。森林防火管理系統主要包括三大部分，分別為多維感知層、大數據中間平臺和多層級融合運用層[4]。廣東省乳陽林場基于大數據技術的應用探索，逐漸建立了完善的森林防火管理系統，在森林火災防范與應對中取得突出成就。

3.1 構建天、空、地一體化的多維感知體系

在大數據技術的支持下，乳陽林場構建了融合天、空、地的立體化林區多維感知體系，可以進行林場的全天候與立體多維監測。該系統主要對森林資源、林區環境、人員活動等進行全方位的監測，在衛星遙感、航空監測等技術的支持下進行實時監測，做到了對林區要素動態變化情況的敏銳感知，帶來了林區管理深度的提升。

乳陽林場以大數據技術為支持，積極發揮多信息融合通信優勢，讓監測一體化平臺成熟運作，發揮監管實效。1）大數據技術可以及時處理航空遙感、氣象雷達、機器視覺等采集到的火災風險因素，借助覆蓋整個森林的視覺智能識別系統對火災苗頭進行早期預警，以大數據技術對火災風險要素的精準分析遏制重大林火事故的發生。2）以大數據技術為支持建立的多維感知體系可以借助重點林區、林場安裝的監測設備獲取林區負氧離子、PM2.5、氣象、土壤、樹木生長指標等數據信息，計算林業為社會生產生活提供的生態價值總量和貢獻值，用直觀的數據體現森林生態服務功能價值。3）乳陽林場在大數據技術支持下建立起來的“空天地”立體綜合監測體系，通過對海量數據的集中存儲和個性分析，實現全業務綜合可視化集中管理運營。把林業生態大數據中心打造成集生態資源數據集中管理、內部流程控制、資源共享等的生態資源數據協同共享示范樣板，為全行業發展提供更具科學性、精準性、時效性和前瞻性的決策依據。

3.2 構建信息高度共享的林業防火數據平臺

在大數據技術的支持下，乳陽林場構建起了信息高度共享的林業防火數據平臺，實現對林業管理相關數據的科學采集與高效處理。在可視化的大數據分析技術支持下，林火預警與預測更科學。林業防火大數據平臺在處理數據時采取深度學習算法和機器學習算法，可以智能化、個性化地幫助用戶獲取所需要的有效信息，進行數據結果的剖析，從而輔助林業管理人員在“知己知彼”的基礎上做出防火管理的科學決策，大大提高防火機械、設施及人員的工作效率，優化配置森林火災防范應對資源。

林業防火大數據平臺能多渠道、精準地采集信息，能快速地從各類數據中獲取有價值的信息，進行數據的高效處理、科學分析、風險預警及快速交換等，實現了信息共享基礎上的高效、高價值利用[5]。乳陽林場目前運作成熟的生態大數據中心，已基本摒棄以紙質為主的數據存儲和報送模式，所有數據報送統計都可以在系統內直接生成，確保了數據的時效性、真實性和可靠性，加快實現了“林業數據一套表”和“林業資源一張圖”。通過整合政務信息，將原來各部門分散統計形成的信息孤島一一打通，實現數據的統一和共享，“一張圖”實現動態更新。

大數據技術平臺支持下的乳陽林場智慧化林業管理程度加深，成果喜人。例如，乳陽林場開展了森林二類資源調查與營造林實績調查工作，調查人員基于大數據技術輕裝上陣，只需要以大數據平臺為技術支撐，攜帶羅盤、GPS定位系統就可以同時記錄林場的林分情況，評估林場的造林成果和水平?！耙粡垐D”反饋更及時到位，可視化呈現增加了數據利用的便捷性，大大減輕了調查人員和林業工作人員的數據采集壓力、難度。在引入大數據云平臺后，乳陽林場的工作人員還可以于野外隨時使用移動終端記錄基礎數據，及時傳輸反饋數據、共享利用數據，實現林業管理、林火防范的數字化賦能。

3.3 建立林業海量數據預警與預測體系

在大數據技術的支持下，乳陽林場也構建了林業海量數據的實時預警和預測體系，用于森林防火管理，實現森林防火管理決策的科學化與防火管理部門間的協同。這一功能的實現主要在于多層級應用系統的融合，如森林氣象因子的監測，以大數據技術為支持密切監視氣象環境中各項動態變化的數據，對森林氣象環境中各要素不同階段演變進行模擬，多尺度耦合模型模擬數據更準確，可以科學揭示火災風險，有效控制林火蔓延?；诙鄠€系統的協同配合，最終形成集林火防范、林火有害生物防治、違法行為預警等于一體的綜合性、智慧化林業管理系統。

具體到乳陽林場，在林業海量數據預警與預測體系的支持下，實現了全天候實時監測林區火情，由智能圖像處理、林火識別報警軟件進行煙火自動識別并報警。林火衛星熱點自動接收國家發布的衛星熱點數據，為林場森林防火提供了技術支撐和第一道屏障。以林火監測系統為基礎，乳陽林場進一步建設了森林防火應急指揮系統，具有接警管理、火情管理、專題數據、業務管理、護林員管理和接警提醒等功能，在提高森林火災處置效率的同時，也提高了人員配置、出警安排的科學性、合理性。2016年至今，乳陽林場森林火災受害率控制在0.6‰以內，無人員傷亡事故發生，森林防火管理成績十分突出。

4 結語

對于森林資源防護與管理來說，應重點關注森林火災的防范與應對。在當前信息技術賦能林業管理、林業管理變革逐漸深化的時代背景下，積極探討大數據技術在森林防火中的創新應用，分析其具體的應用思路和路徑具有現實必要性。雖然大數據技術在森林防火管理中的應用還處于初期探索階段，信息化、智慧化水平普遍較低，但以乳陽林場應用效果來看，仍取得了突破性進展。因此，做好大數據技術的應用探討，加快其推廣應用具有時代必要性，這也是當前林業管理人員探索智慧林業管理模式的當務之舉。

參考文獻：

[1] 程子岳.森林防火智慧監測體系構建的總體思路與主要任務[J].地理信息世界，2022，29（6）：37-40.

[2] 王健.關于“平臺+生態”的鐵塔“物聯網+AI大數據”商業模式[J].數字技術與應用，2022，40（6）：102-105.

[3] 李賀，張銳，蔣長帥，等.基于大數據的突發公共事件應急輔助決策平臺設計與研究[J].電子技術與軟件工程，2022（4）：202-205.

[4] 趙佳.基于大數據的森林防火管理系統研究[J].森林防火，2020（2）：1-5.

[5] 張東岳，張立坤，王霓虹.大數據在林業救災中的應用探究[J].產業與科技論壇，2020，19（12）：62-63.

（責任編輯：張春雨）

收稿日期：2023-04-10

作者簡介：周水金（1987—），男，湖南汨羅人，本科，工程師，主要從事森林資源管護。E-mail：zhoushuijin@126.com。