云南山地野火分布空间格局探讨

曾玉婷，曹国军，陈 兵，赵 爽，叶江霞

(西南林业大学，云南 昆明 650233)

1 引言

森林是地球上物种最为丰富、功能效益最多样的陆地生态系统，有着重要的生态效益和经济效益[1，2]。我国森林资源地广物稀，人均森林资源量匮乏，且在生长过程中易受到多种因素影响，特别是野火的发生，由于其破坏性强、突发性高，不但会造成严重的生命财产损失，而且会破坏瓦解森林的结构和功能、释放大量温室气体及颗粒物，污染环境。数据统计，全球每年野火发生高达数十万次，每年平均烧毁森林面积约大于世界森林总面积的0.1%[3]。中国是火情频发的高风险区，尤其是西南地区，作为中国第二大面积的林区，是全国林业建设的战略重点，也是全国森林防火的战略重点。其中云南因其地形复杂、山高林密，植被类型丰富，针阔混交林分布集中且冬春气候干燥多风，野火发生频繁。因此开展野火时空格局探讨，有利于做到早发现、早扑灭，了解野火发生时空格局是降低野火发生频率的有效科学手段及重要举措，对于科学防火、合理部署防火工作具有十分重要的意义。

研究统计表明：火点精度性对野火发生时空格局显著影响，但在之前的野火分布格局相关研究中，多数学者多选用传统MODIS数据、地面林火资料等作为火点数据源，夜间灯光遥感数据应用在野火发生时空格局方面的较少。如陈波基于MODIS数据分析了云南省2001～2008的森林火灾时空分布规律研究，并探讨了森林火灾发生的驱动因素[4]；何雨苓根据1996～2013年的林火资料，对云南省林火时空动态和分布规律进行了研究[5]；张运林等以中国林业信息网的森林火灾数据为基础，对西南地区2001～2017年的林火特征进行了探析[6]。新型数据源夜视灯光遥感分辨率更高，且在夜间无云时，能清晰捕捉城镇灯光、渔船灯光、火点等可见光辐射源，提高了对较小火灾的检测能力，并提供了更可靠的火灾周界估计，已被广泛用于多种大范围同步监测中。

本文基于NPP/VIIRS火点数据源，对2016～2019年云南省的野火发生情况进行初步分析，探究云南省野火发生格局分布，以期对云南省野火科学防控提供一定借鉴。

2 研究区概况与数据源

2.1 研究区概况

云南省，简称云或滇，位于祖国西南边陲，北纬21°8′～29°15′，东经97°31′～106°11′[7]，属低纬度内陆地区，山地高原地形，地势西北高、东南低，自北向南阶梯状逐级下降，地势崎岖。有亚热带和热带季风气候、高原山地气候等多种气候，立体气候特点显著；年温差小、日温差大，气温随地势高低垂直变化明显[8，9]；区域内降水分布差异大，干湿季节分明；云南省也是火灾频发和高风险地区。

2.2 数据

从NASA(https://earthdata.nasa.gov/active-fire-data)下载2016～2019年的基于夜间灯光遥感NPP/VIIRS的火点数据集，记录了火烧时间、经纬度坐标、置信值等信息[10]。本文选取的NDVI数据集是MODIS数据的3级产品-MOD13A1数据，该数据提供每16 d为一周期的500m空间分辨率的栅格归一化植被指数(NDVI)[11](http://reverb.echo.nasa.gov/reverb)；MCD12Q1土地利用数据集(https://ladsweb.modaps.eosdis.nasa.gov/)，该数据包含了17个主要土地覆盖类型，包括11个自然植被类型，3个土地开发和镶嵌的地类和3个非草木土地类型定义类[12]。

3 数据处理

3.1 非火点、异常值剔除

本文非火点剔除主要根据以下3个方面：

(1)根据前人研究，一般认为只有地表有植被的区域才可能发生火灾[13]，因此首先选取归一化植被指数作为标准，设定阈值：NDVI>0.1初步筛选剔除非火点；

(2)土地覆盖数据，因为本文研究对象是山火，因此提取代表林地的土地类型：常绿针叶林、常绿阔叶林、落叶针叶林、落叶阔叶林、混交林，以及灌丛植被、草原、草地等共计11个土地类型；

(3)为最大限度地降低夜间灯光遥感火点探测的误报，本文对置信度为“低”的火点一律做剔除处理[14]。

3.2 基于椭圆面拟合的云南省野火分布特征

以标准差椭圆方法对2016～2019年间云南省火点进行扩散方向以及分布进行分析，得到以分布中心、扩散方向、分布面积及扩散速度等椭圆特征参数如表1,得到各年度火点的分布数量及趋势，如表2，从而进一步分析云南省野火发生分布格局。

4 结果与分析

从表1中看出，4年间火点发生分布具有明显的空间动态性，是逐年变化的。扁率(长短半轴之差与长半轴之比)上来看[15]，扁率值越大越能代表其分布具有方向性变化，从2016～2018年，扁率逐年上升，2016年与2017年间差值不大，2018年扁率最大，达到0.414，具有明显方向性变化，后至2019年方向变化趋势减缓削弱，降低至0.304，这可能是因为省内近年大力加强林火防控措施的原因。基于椭圆面拟合的火点分布椭圆长轴基本集中在东西方向上，分布趋势基本保持一致，只椭圆轴角度有所差异，如2016年轴旋转角度93.148°，主要分布在正东略偏南方向，至2017年有大幅度偏南的趋势，约有9°～10°的偏移度，但至2018年以及2019年，轴旋转角度又有所回缓，基本与2016年方向一致，表明云南省东南向是火点主要分布方向。

表1 云南省火点扩散特征参数

从表2可见，云南省各州市火点发生并不呈明显规律性，2016～2019年云南省内各州市发生火点数每年皆浮动变化，增加减少不定。但火点分布密集区较规律，文山、红河一带是火点主要发生区，其后依次是玉溪、普洱、曲靖、丽江、大理、西双版纳、昆明等区域，总的来看主要集中在滇东南、滇南一带，以及滇中地区的昆明安宁区域等，火灾发生次数较为频繁，这与上述中的基于椭圆面拟合的火点分布结果也是一致的，因此，这些区域应该作为省内林火防控的重点防控区域。

表2 云南省2016～2019年火点分布

5 讨论与不足

根据讨论得出以下结论：

(1)云南省2016～2019年火点发生具有明显空间动态性，逐年变化；

(2)火点分布趋势主要在东西方向上，红河、文山等滇南、滇东南地区以及部分滇中区域是火点主要聚集热点区，应该加强在这些区域的林火科学防控。

尚存不足：

(1)研究区火点时间年份较少，后续可以进行多年份火点对比，提高样点数，增加精度；

(2)本研究只是对火点发生分布进行简要探讨，后续可以进一步深入进行火发生驱动因素的分析。