架空输电线路森林火险评估及监测的研究应用现状

马云 穆耀武、李云、梁艳青、张来福、张丽军

摘要：森林防火工作离不开全社会的支持和共同努力。森林火灾工作在采取了多种形式全方位、全覆盖开展宣传工作的同时，也要提升火险评测技术。当前，随着我国国民经济的飞速发展，电网建设的步伐不断加快，大量的远距离高压输电线路采取跨越林区的方式走线，其覆盖范围已经延伸到了地理位置偏远、地势复杂多样的高山地区。越来越多的高压架空输电线路穿过地势起伏较大的山谷丛林，也会经过林区等森林资源丰富的地带，在其建设阶段，施工不规范用火、施工人员吸烟，在其运行阶段，由于树木生长差异产生的风偏放电、极端气候产生雷电弧等因素均可能引燃枯枝落叶，带来森林火灾隐患。为避免由重大火险引发的生命和经济损失，大量的森林火险研究围绕着输电线路展开。

关键词：架空输电线路;森林火险;评估;监测;应用现状

引言

近年来，森林火灾多发、高发的态势仍然没有被完全压制。仅2020年，全国发生森林火灾1153起，其中重大森林火灾7起，受害森林面积85.26km²。森林火灾是一种突发性强、破坏性大、处置救援较为困难的自然灾害，是森林保护面临的主要风险。森林火灾会造成巨大的经济损失和环境影响，甚至威胁到人类乃至动植物的生命安全。因此，开展有效的森林火险评估，对于指导火灾风险防控，防止森林火灾发生有重要意义。

1输电线路森林火灾风险评估及区划研究现状

输电线路的森林火灾风险评估，是运用输电线路系统风险分析的方法，结合森林火灾的特点，综合评估森林火灾对输电线路造成的风险，并以此划分森林火灾风险等级。根据结果制定相应的火灾风险控制策略，辨识输电线路运行中的火灾隐患环节，从而降低输电线路的森林火灾的风险水平，提高系统运行的安全性。

2架空输电线路森林火险评估及监测

2.1森林火灾风险评估指标体系

森林火灾发生的影响因子众多，各火灾风险影响因子之间的关系复杂，因此，在进行林火风险建模评估时，必须建立一套科学的评估指标体系。查阅国内外相关文献，考虑火灾是在综合因素作用下发生和发展的，与地形、气象、植被特征、应急能力甚至人类活动都存在一定关系。广义上说，火灾环境即为自然环境与人文环境，包括天气、地形、地表植被、人口密度、火源分布等。指标体系中通过气象因子、林下可燃物平均载量、人口密度等量化其对森林火灾风险的影响。承灾体即承受灾害的对象。在本研究中主要讨论森林植被的分布及其对林火事件发生时的承受能力。通常不同的植被类型，其燃烧特性也是不同的。一般情况下，针叶林、针阔混交林、落叶阔叶林、常绿阔叶林的耐火能力逐渐增强，易燃性依次降低。人类行为是引发人为火灾的主要原因之一。有研究表明，经济水平的高低会影响火灾的发生率。在致灾因子中通过人均GDP反映地区的经济发展及人口素质状况。历史灾情及查处情况对人类防火意识具有一定的警示作用，通常人类防火意识越高，人为火灾的发生概率越低。防灾减灾能力反映了森林防护能力及林火发生后的火灾扑救水平，其能力越强，火灾发生的概率越小且影响范围也越小。

2.2基于增量数据的电网高影响疑似火点识别研判

基于增量数据的电网高影响疑似火点智能识别关键技术研究通过两种模式的疑似火点监测数据，构建疑似火点实例数据集，研究特定地点疑似火点概率预报模型与算法，结合该点历史火险情况，提高火点识别概率，主要研究目标包括：研究基于增量数据的电网疑似火点智能识别技术，包括火点定位、火点识别、火点分类等，实现疑似火点智能识别及自定义阈值报；构建山火预警模型，以我国林业标准森林火险天气等级预测模型为基础，利用GIS和遥感等技术，根据气象条件以及地表植被覆盖度，预报森林火险等级。研究基于电网GIS及增量疑似火点数据关联分析技术，包括疑似火点与电网设备关联度分析、影响范围分析；研究基于增量数据疑似火点高影响分析技术，包括影响程度、影响概率分析。结合火险点电网地理信息数据、历史火点数据构建高影响分析模型。基于增量数据的电网高影响疑似火点智能识别关键技术研究应用通过两种模式的疑似火点监测数据，构建疑似火点实例数据集，研究特定地点疑似火点概率预报模型与算法，结合改点历史火险情况，提高火点识别概率，主要研究内容包括：基于增量数据的电网疑似火点智能识别技术研究、基于电网GIS及增量疑似火点数据关联分析技术研究、基于增量数据疑似火点高影响分析技术研究、基于增量是数据的电网高影响火点动态预警修正。

2.3气溶胶激光雷达在森林防火中的应用

气溶胶激光雷达具有较短的波形、很强的方向性、良好的单色性、较高的抗干扰能力、较小的体积等多个优势，因此，在实际工程技术应用中，检测空间图像的灵敏度更强、检测空间图像的分辨率更高、检测空间的抗干扰能力更强。从20世纪60年代初正式投入至今，激光雷达检测设备的功能技术有了飞速的发展，其得到了更广泛的应用，并且应用的范围主要是工业城市规划、水利工程、土地管理、环境质量监控、资源环境勘查、交通信息通信、防震防洪防灾等方面。激光雷达不仅能够实时地跟踪监测各种天气环境中的气溶胶、云层、大气能见度及对流密度、大气颗粒的组成、大气的冷湿度及温度变化、相对湿度的变化，还能对我国城市上空及其周围环境中大气污染物快速扩散的情况、沙尘暴的爆发等会产生的环境污染情况进行实时有效的跟踪监测。激光雷达技术是一种使森林防火设备获得空气和水溶胶影像的便捷有效的手段，可以作为森林防火工程研究的科学基础和依据，具有很实用的价值。

2.4基于集成算法的森林火灾风险预警模型

森林火灾一旦发生就会造成严重损失，如果能在林火的萌芽状态就进行识别，就可以降低火灾对森林资源的损害，避免造成生命财产损失。为了减少森林火灾的危害，预防的重要性远大于扑救。森林火灾的风险预测涉及多个变量，且预测结果与变量间呈现非线性关系。集成算法是一种综合多个模型来提升机器学习效果的方法，相对于单一模型而言可以进一步提升模型性能，更适用于火灾风险的预测研究。梯度提升决策树（GBDT）算法和随机森林（RF）算法是两种典型的集成算法。GBDT算法是一种串行的集成方式，每轮生成一个弱学习器，下一学习器会重点针对上一学习器分错的样本进行训练，且之前分错的样本的权重会在后面的分类器中不断加大，最后把各弱分类器按照权重进行加强求和，输出最后结果。RF算法是集成多个弱分类器，各个弱分类器之间是并行关系，最终投票表决输出最终结果。

结语

总之，关于架空输电线的相关研究，应立足于森林和草原输电线路火灾隐患防治工作，开展各地区架空输电线路森林和草原防火设计及施工措施研究，以完善森林草原输电线路火灾防控标准，提升森林草原输电线路野外火源管控能力，健全森林火险监测预警机制，确保不发生负有责任的重特大森林火灾。相信在未来，更多架空输电线路的相关研究将与森林草原的火灾防控相结合，以此为森林草原的防控及火灾监测预警打下坚实的科学理论基础。

参考文献

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