基于主成分研究法全国森林火灾综合评价研究

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1、基于主成分研究法全国森林火灾综合评价研究　　摘要：收集了1997～2010年我国31个省（市、自治区）的森林火灾统计数据，选用森林火灾次数、受害森林面积、过火森林面积等因子作为统计分析的基础数据。采用基于主成分分析的综合分析方法和最长距离聚类分析法对我国31个省（市、自治区）森林火灾统计数据进行了分析，对各地区的森林火灾严重程度进行了评价。关键词：森林火灾；综合评价分析；排序；分类；火灾规律中图分类号：S762.3文献标识码：A文章编号：1674-9944（2012）12-0040-041引言13森林火灾具有自然性、人为性、周期性、破坏性等多种属性[1]。一方面，森林火灾

2、作为一种自然灾害，毁坏自然环境，破坏生态平衡，烧毁大量的林木，降低林分密度，烧掉了土壤中的有机质，导致土壤沙化和水土流失；烧死土壤动物和微生物，破坏野生动植物的生存环境，使得林区及其周围地区的气象和环境变得十分恶劣[2]。另一方面，森林火灾作为森林生态系统的一个重要的生态因子，其发生和发展具有很多不确定性，受多种因素的影响，随着森林可燃物的组成及性质、火场的气象条件（温度、相对湿度和风速）、地理位置（包括海拔高度、坡向和坡位）及其他条件的变化而变化[3～5]。近年来，森林火灾探测技术日趋先进，预防体系不断完善，扑救技术不断进步，灭火手段不断多元，灭火工具日益先进，但是，受

3、人为活动的干扰和全球变化的影响，世界各地区森林火灾发生次数和过火面积呈现上升趋势[6～17]。这种变化趋势同样表现在林火面积与次数、时空分布格局等变化[4，18，19]。研究表明，森林火灾在时空分布、发生次数上和面积上具有一定的规律性[6，7，20，21]。在人为和自然因素的影响之下，这种规律仍然具有十分明显的不确定性，进而，森林火灾的规律性也随之出现新的变化[22]。正确地认识和掌握林火发生发展的有关规律，是科学有效地开展防火灭火的重要保障，为制定森林火灾的减灾对策和战略决策提供科学依据和重要参考[2]。我国研究者对我国森林火灾的发生规律做出了积极的探索，但分析方法单一

4、，主要运用时间序列分析法、空间分布分析法和简单的描述性统计方法[23～31]。本文采用基于主成分分析的综合分析方法对我国31个省（市、自治区）森林火灾统计数据进行分析，对各地区的森林火灾严重程度、森林损失进行评价，旨在从全国尺度上寻找我国森林火灾发生的规律，为灭火力量的合理配属提供理论依据。2研究方法132.1资料收集本文收集了1997～2010年我国31个省（市、自治区）的森林火灾统计数据，选用森林火灾次数、受害森林面积、过火森林面积等因子作为统计分析的基础数据。1988年颁布的森林防火条例将森林火灾分为4级：即森林火警、一般森林火灾、重大森林火灾和特大森林火灾[2]，

5、根据森林火灾统计数据，将森林火警和一般森林火灾合并为一般森林火灾，重大森林火灾和特大森林火灾合并为较大森林火灾，选取13年间森林火灾次数总数、一般森林火灾次数、较大森林火灾次数，受害森林面积、过火森林面积5个因子作为综合分析的基础因子。2.2数据分析13本文采用的基于主成分分析的综合评价法是利用数学上处理降维的思想，将实际问题中的多个指标设法重新组合成一组新的少数几个综合指标来代替原来指标，把多个描述被评价事物不同方面且量纲不同的统计指标，转化成无量纲的相对评价值，并综合这些评价值以得出对该事物一个整体评价的方法[32]。该方法采用客观赋权法，即根据各指标间的相关关系或各

6、项指标值的变异程度来确定权数，避免了人为因素带来的偏差，此方法在将原始变量转变为主成分的过程中，同时形成了反映主成分和指标包含信息量的权数，以计算综合评价值，这样在指标权重选择上克服了主观因素的影响，有助于保证客观地反映样本间的现实关系，运用此方法求得指标的综合值，并作出排序，不失为一种良好的数据分析方法[33]。基于主成分分析的综合评价法在经济、军事、工业和环境科学等领域得到了广泛的运用[34～38]。在林火生态的研究中，有研究者运用此方法对树种的抗火性能进行过研究，为制定生物防火策略、选择合适抗火树种配置提供了理论依据[39，40]。本文首先利用基于主成分分析的综合评

7、价法对全国31个省（市、自治区）进行综合评价分析，计算出各地区的综合评价得分值，以综合评价得分值进行排序和聚类，利用ArcgisDesktop将受灾严重程度相似的地区区划在一个防火区内，以每一因子的综合评价得分值作为聚类分析的指标，采用最长距离法进行聚类分析。数据分析在R2.9.2（RDevelopmentCoreTeam2006）中完成。3结果与分析3.1全国森林火灾的综合评价结果13对各地区的一般森林火灾次数、较大森林火灾次数、森林火灾次数总数、受害森林面积、过火森林面积进行综合评价分析。全国森林火灾综合评价分析得分排序表