全 文 ：第 !" 卷 第 ## 期
$ % # % 年 ## 月
林 业 科 学
&’()*+(, &(-.,) &(*(’,)
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林火阻隔网火灾防控效能的模糊评判
肖化顺#4宋4涛$4陈端吕5
"#1中南林业科技大学林学院4长沙 !#%%%!# $1湖南省常德市国土资源规划测绘院4常德 !#8%%%#
51湖南文理学院4常德 !#8%%%$
摘4要!4*以网防火+是林火管理的重要形式之一& 影响林火阻隔网"@@&*$火灾防控效能发挥的因素很多& 文
中建立 @@&*火灾防控效能评判指标体系’ @@&*密度%@@&*网眼变动系数%@@&*连通度%@@&*通达度%森林消防
水资源点 >@@&*连通指数以及森林消防水资源点 >@@&*通达度 " 大指标# 依此构建 @@&*火灾防控效能综合评
判模型& 应用 @@&*与森林资源矢量数量和属性数据!借助 ,VRO(& 技术和数学方法!获取评价指标值!定量评判以
广州市各区 @@&*火灾防控效能评判顺序!其结果为花都林区 f白云林区 f增城林区 f从化林区& 评判结果符合
实际!为林区 @@&*建设与评价提供重要参考依据&
关键词’4林火阻隔网# 火灾防控效能# 模糊综合评判
中图分类号! &:"$15444文献标识码!,444文章编号!#%%# >:!77#$%#%$## >%%68 >%8
收稿日期’ $%%6 >%" >%5# 修回日期’$%#% >%8 >%!&
基金项目’ 国家自然科学基金"5%::#:$!$ !中南林业科技大学人才引进项目"#%! >%#!#$ &
K$WW: GA&%$&’(")")’+.K(,.*")’,"%G00(-(.)-: "0K",./’K(,.@.#&,&’()6 N.’;",V
[DG/FEGW=EI#4&/IJ+G/$4’=MI KEGI0b5
"#1@$%)6)$&’$()*+(,! @)0+(/%!$5+# 7048)(*4+,$&’$()*+(,/01 F)"#0$%$6,4@#/06*#/ !#%%%!#
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51950/0 7048)(*4+,$&3(+*/01 !"4)0")4@#/061)!#8%%%$
78/’,&-’’4@/VMWTXDVMWMSGVGTDIJIMTY/Vd "@@&*$ DW/IM/XT=MdMN;MGIWDI X/VMWTXDVM;GIGJM;MIT3(I T=DWSGSMVGI
M2G0EGTD/I DIUM_WNWTM; X/V@@&*MXDRDMIRNYGWMWTGZ0DW=MU! YDT= R/IWDUMVDIJVM0GTMU XGRT/VWGXMRTDIJT=MX/VMWTXDVM
R/ITV/0DIJMXDRDMIRN3+=/WMDIUDRMWDIR0EUM@@&*UMIWDTN! @@&*IMTY/Vd UDWTVDZETMU WD‘MGIU W//I YDT= Y=DR=! GXE‘‘N
R/;SVM=MIWD2MM2G0EGTD/I ;/UM0/X@@&*MXDRDMIRNYGWR/IWTVERTMU3@DVMR/ITV/0MXDRDMIRN/X@@&*DI T=MOEGIJ‘=/E
X/VMWTUDWTVDRTWYGWM2G0EGTMU QEGITDTGTD2M0NZNEWDIJT=MJM/JVGS=NDIX/V;GTD/I WNWTM;W/XTYGVM,VRO(& Y=DR= =GWS/YMVXE0
WSGTDG0GIG0NWDWGIU WTGTDWTDRWXEIRTD/IW3+=MVMWE0TW=/YMU T=MXDVMR/ITV/0MXDRDMIRNYGWDI GVGIdDIJ/X’ FEGU/E X/VMWT
GVMGfCGDNEI X/VMWTGVMGfHMIJR=MIJX/VMWTGVMGf’/IJ=EGX/VMWTGVMG3+=MM2G0EGTMU VMWE0TYGWR/IWDWTMITT/T=MVMG0DTN3
+=DWWTEUNSV/2DUMU GI D;S/VTGITVMXMVMIRMX/V@@&*R/IWTVERTD/I GIU DTWM2G0EGTD/I3
9.: ;",44森林火灾严重威胁着森林及森林环境!其直接
损失就是烧毁森林资源!危害人们的生命财产安全!
而森林火灾的间接损失远比直接损失大!如生物种
群的灭绝%生态环境的破坏%水土流失和水质变化等
是直接损失的 ! 9" 倍"肖化顺!$%%6# CDWW/I )+/%I!
$%%5$& 林火阻隔网 "X/VMWTXDVMWMSGVGTDIJIMTY/Vd!
@@&*$既是防止森林火灾蔓延的隔离带!又是控制
火灾%扑救力量通行的重要通道!其结构和布局直接
影响到 @@&*火灾防控效能的发挥 "肖化顺!
$%%8$& 目前!国内外相关研究主要是 @@&*的规划
设计!特别是关于林道网密度理论%林道网配置方法
等研究较多 "邱荣祖!$%%%# 谢政等!#668# 姚树人
等!$%%$# K/EJ0GW! #66%$& 有关 @@&*防火效能的
评价指标体系和防火效能评价模型尚未见报道!本
文综合考虑了 @@&*森林火灾防控效能的影响因
素!提出了 @@&*评判指标体系!构建了 @@&*火灾
防控效能模糊综合评判模型!并进行了评判试验!为
@@&*结构和布局调整服务!以发挥 @@&*在森林消
防中的重要作用&
#4林火阻隔网定义
@@&*由自然障碍阻隔%工程阻隔%生物阻隔组
成& 自然障碍阻隔包括河流%沟壑%岩石裸露地带%
沙丘%水湿地等!自然障碍阻隔 "要求宽度 #% ;以
林 业 科 学 !" 卷4
上$分布在林区内!须与其他阻隔工程紧密衔接才
能形成林火阻隔网& 工程阻隔包括防火隔离带%防
火线%防火沟%生土带%道路工程& 生物阻隔主要是
利用难燃%耐火性和抗火性较强的植物!带状种植!
来阻止林火的蔓延# 利用动物和微生物加速阻隔带
内凋落物的分解!减少阻隔带内可燃物的积累!改变
火环境!增强阻隔带的抗火性!包括防火林带%草带%
农田%菜田等& 本文的 @@&*主要包括可通行或阻
火的路网%合格的生物防火林带!并将区域 @@&*抽
象为一个连通图&
$4评判指标体系的建立
@@&*火灾防控效能所涉及的影响因子众多!依
照系统性%客观性%目的性%可操作性原则!充分考虑
森林消防目标%区域森林火灾与森林消防特点!通过
对林业工作者的问卷调查!参考森林防火专业人士
建议& 确定 @@&*密度%@@&*网眼变动系数%@@&*
连通度%@@&*通达度%森林消防水资源 >@@&*连通
指数%森林消防水资源 >@@&*通达度 " 个因子为
@@&*火灾防控效能综合评判指标& 研究过程中!将
区域性 @@&*抽象为一个连通图!记作 O" !^<$!其
中 <为网络 O的边集!^为网络 O边集 <的端点构
成的节点集&
#$ @@&*密度4 @@&*密度体现林区路网%生
物防火网等建设质%量及其空间分布!直接影响防火
效能的发挥!是评判 @@&*火灾防控效能的传统指
标!可用 @@&*总长度与林地总面积之比表示"姚树
人等!$%%$$& 因此!某一区域 @@&*密度可表示为’
<%# ‘.a!&
式中’ <%# 为 @@&*O" !^<$的网络密度! . 为 @@&*
总长度! ! 为林地总面积&
$$ @@&*网眼变动系数4指 @@&*网眼面积标
准差与平均网眼面积之比!是描述 @@&*网眼面积
的分配均匀程度& @@&*变动系数值越小!表明
@@&*网眼面积分配越合理!其表达式为’
<%$ ‘
#
,*
d *
2
4‘#
"*4f,*$
$
槡 a2&
式中’<%$ 为 @@&*网眼变动系数!2为 @@&*网眼总
数! *4为第 4个网眼的面积!,*为网眼平均面积&
5$ @@&*连通度4假设林火发生时!火点在
@@&*中节点 84处"或离节点 84最近处$!节点 84与
@@&*中其他节点连通性越强!则说明能使更多消防
资源从其他节点通过不同的路径到达节点 84处!有
利于林火扑救与指挥!是网络 O" !^<$中所有节点
对在网络中连通度的平均值 "顾政华等!$%%8$!其
表达式为’
<%5 ‘
#
0"0 f#$*84!8B-^
J4B!"4. B$&
式中’ <%5 为 @@&*网 O" !^<$连通度! 0 为 @@&*网
O的节点数! J4B为 @@&*在网络 O中使得节点 84!
8B"4. B$ 不连通所要移去的最少边数!称 J4B为点对
84!8B在网络 O中的连通度&
!$ @@&*通达度4节点通达度是指在林区内从
某节点出发!通过 @@&*边抵达所有需要连接的节
点的最短时间& @@&*通达度是各节点通达度的平
均值!反映了 @@&*各节点之间联系难易程度!其表
达式为’
<%! ‘
#
0*
0
4‘#
*
0
B‘#
+4B! "4. B$&
式中’<%! 为 @@&*连通图 O" !^<$中的节点 84!8B的
@@&*通达度!+4B为从节点84到 8B所需最少时间!即节
点84的通达性! 0为@@&*网O的节点数& 本文只采用
道路和防火线参与@@&*通达度计算& 约定如表 #&
表 =>道路等级类型与行驶速度
2&8?=>2+.%.A.%’:#./"0,"&<&)<(’/-",,./#")<()6 A.%"-(’:
序号
*/3
道路等级
A/GU JVGUM
行驶速度
&SMMUi"d;(;DI >#$
% 高速公路 FDJ=YGN $
# 国道 *GTD/IG0=DJ=YGN #
$ 省道 kV/2DIRDG0=DJ=YGN #
5 市内主干道 pVZGI ;GDI TVEId 0DIM %18
! 一般市政道路 OMIMVG0;EIDRDSG0V/GU %1!
8 乡村道%机耕道 .D0GJMV/GU! TVGRT/VV/GU %15
" 防火线 @DVMR/ITV/00DIM %1%8
44
8$ 森林消防水资源点 >@@&*连通指数4水是
最常用的也是最廉价的灭火物质!用水灭火效果好!
用水灭火是森林消防发展的方向& 森林消防水资源
点 >@@&*连通指数是指林区内与 @@&*连通的森
林消防水资源点个数和林区内水源点总数之比
"K/EJ0GW! #66%$& 其中!森林消防水资源点是指林
区内能为消防水车%灭火水泵等用水灭火工具提供
充分水资源!且火灾发生时能短时间内设法与 @@&*
相连通的河流%湖泊%水库水源取水点!或其他可用
于紧急扑救的水源点& 季节性水源点!只考虑森林
消防期是否可作为消防水源点!其表达式为’
<%8 ‘Qa[&
式中’ <%8 为森林消防水资源 >@@&*连通指数! [
为林区水源点总数! Q为与 @@&*连通的消防水资
源点数&
"$ 森林消防水资源点 >@@&*通达度4水资源
点通达度指从水资源点出发!通过 @@&*边抵达所
"6
4第 ## 期 肖化顺等’ 林火阻隔网火灾防控效能的模糊评判
有需要连接的节点的最短时间!指各水资源点通达
度的平均值"K/EJ0GW! #66%$!其表达式为’
<%" ‘
#
Q*
Q
J‘#
*
0
4‘#
+J4! "J. 4$&
式中’ <%" 为森林消防水资源 >@@&*通达度! Q为
与 @@&*连通的消防水资源个数! +J4为消防水资源
点 J到@@&*节点84最短路径上所需时间!即节点 84
的通达性! 0 为 @@&*网 O" !^<$的节点数!计算时!
其约定同 <%!&
54@@&*火灾防控效能的模糊评判
利用模糊数学方法进行 @@&*火灾防控效能评
判!其主要步骤有’ #$ 定量估算 @@&*火灾防控效
能评判指标值# $$ 确定各评判指标权重# 5$ 建立
模型综合评判矩阵# !$ 定义隶属函数%确定隶属
度# 8$ 计算贴近度!依据贴近度的大小判断其防控
效能发挥程度&
以广州市森林资源相对丰富的 ! 个区’ 从化林
区%增城林区%花都林区和白云林区为例& 研究资料
为 $%%: 年更新的 #v#万全要素矢量化地形图"包括
行政界线%河流%水系%道路%等高线%注记等数据
层$%#v#万数字化林相图%森林火灾水资源调查数
据%森林资源档案数据和防火线%生物防火林带等防
火资源档案数据等& 利用 O(& 关联属性数据和图形
数据库!可以将空间和属性信息有机地进行相互调
用和综合分析& 为此获取研究区 @@&*连通图"各
节%边均带属性$!如图 #&
图 #4广州市各林区 @@&*连通图
@DJ3#4@@&*DI MGR= X/VMWTGVMG/XOEGIJ‘=/E
:6
林 业 科 学 !" 卷4
DC=>指标值计算
#$ @@&*密度4在 ,VRO(& 平台上!可直接查询
@@&*连通图的边和林地图斑属性表!得到各区满足
森林火灾防控条件的 @@&*长度与林地面积&
$$ @@&*网眼变动系数4@@&*纵横交错!互相
连接!形成封闭网状结构"网眼$& 以各区林相图和
@@&*图为底图!新建网眼图层!统计网眼个数以及
对应的网眼面积!可计算得到 @@&*网眼变动系数&
5$ @@&*连通度4采用网络理论的最大流算法
"谢政等!#668$!可以得到连通度的一个算法’ 在
@@&*连通图 O" !^<$中!默认每条边上的容量权为
#!运用最大流算法!可计算出节点 84!8B"4. B$ 之间
的最大流量!根据最大流最小截集!此值即为 J4B! 然
后循环!计算出 @@&*连通度&
!$ @@&*通达度4在 ,VRO(& 的 ,VR]GS 中创建
@@&*网络数据集!调用 ,VR+//0Z/_工具中的 *MTY/Vd
,IG0NWT最佳路径分析!求得@@&*各节点通达度&
8$ 森林消防水资源点 >@@&*连通指数’ 其过
程同 5$&
"$ 森林消防水资源点 >@@&*通达度’ 其过程
同 !$&
计算结果如表 $ 所示&
表 B>林火阻隔网火灾防控效能指标值
2&8?B>M)<(-./A&%$.0",0(,.-")’,"%.00(-(.)-: "0KK@N
林区 @/VMWTGVMG <%# i";(=;
>$ $ <%$ <%5 ia <%! i= <%8 ia <%" i=
从化林区 ’/IJ=EG 81!78 " %15:7 ! 551:8: 5 !61%#: 7 !51$78 : ##1:"8 "
增城林区 HMIJR=MIJ 71$5: # %15#: 5 $817$! $ $71%5$ 8 :"1""" : 71!:: 7
花都林区 FEGUE 61:%# $ %1$#: : #61!!$ 8 5$188! $ ""1""" : :1"%5 5
白云林区 CGDNEI #$155! : %15%5 " !%188# 7 $#15%: 5 !71#!7 # #51$#8 7
44
DCB>模糊综合评判
#$ 指标权重的确定4根据评价指标!采用层次
分析",Fk$法!在对各个指标进行分析的基础上广
泛听取专家意见!进行专家调查& 共下发调查问卷
$%% 份!回收 #65 份!回收率 6"18a& 采用 # 96 比
例标度对重要性程度赋值 "康燕燕!$%%6$!得到如
下判断矩阵’
3‘"/4B$ "d"
# #18$: 7 $1#58 6 %176! 5 $1887 # #1%6! 8
%1"8! " # #1567 # %1878 ! #1":! ! %1:#" !
%1!"7 $ %1:#8 5 # %1!#7 : #1#6: : %18#$ !
#1##7 $ #1:%7 5 $1577 5 # $17"% 8 #1$$5 6
%156% 6 %186: $ %1758 % %15!6 " # %1!$: 6

%16#5 " #1568 7 #168# 8 %17#: # $155: $ #
&
44根据以上矩阵 3!即可计算出标准化后的权重
为 Q u" %1$$% %! %1#!! %! %1#%5 %! %1$!" %!
%1%7" %!%1$%# %$& 在计算单准则下排序权重向量
时!必须对判断矩阵进行一致性检验!因为在人们回
答问题的过程中!由于客观事物的复杂性和人的认
识的多样性!并且笔者在构造判断矩阵的过程中并
不要求判断矩阵的一致性!有可能导致决策失真&
当判断矩阵偏离一致性过大时!这种近似估计的可
靠程度也就值得怀疑!因此需要对判断矩阵进行一
致性检验& 当一致性指标"’A$小于 %1# 时!认为判
断矩阵的一致性可以接受!否则应修正 "肖位枢!
#66$$& 经计算!一致性指标 ’Au%1%%5 $ e%1#!权
重分配符合要求&
$$ 模糊矩阵的建立4用模糊矩阵表示评判对
象与评判指标’
(4B‘
(## 3 (#D
4 4 4
(?# 3 (

?D
&
式中’ (4B表示第4林区 的第B个影响因素!4u#!$!5!
!# Bu#!$!5!!!8!"& 对 D个因素!划分为 $ 类!D# u
5指标值越大越好6!D$ u5指标值越小越好6&
5$ 定义隶属函数
’B"G$ ‘
"Gf;DI(B$a";G_(Bf;DI(B$!G- D#!
";G_(BfG$a";G_(Bf;DI(B$!G- D$
{ &
44!$ 确定隶属度4用归一化权重"*#4u#$修
正隶属度函数形成修正隶属度函数!为 EB‘#B’B&
8$ 计算贴近度4将每个因素中的最佳值组合成
最优值Ru"R#!R$!3!R0$!计算各林区与最优值之间
的 贴 近 度 $"’4!R$ ‘ # f L"’4!R$ ‘ # f
*
B
g’4BfRBg!这里$是海明距离"彭展声等!$%%:$&
76
4第 ## 期 肖化顺等’ 林火阻隔网火灾防控效能的模糊评判
由隶属函数标准化因子数据得到隶属度函数
值!如表 5# 经修正隶属度函数计算!得到修正隶属
度函数值!如表 !# 计算各备选地址与最优值之间的
海明距离!以此作为贴近度!如表 8&
表 D>隶属度函数值
2&8?D>@$85.-’0$)-’(")A&%$.
*/3 ’# ’$ ’5 ’! R
# %1%%% % %1!%# : %1"#8 8 #1%%% % #1%%% %
$ %1%%% % %157% $ #1%%% % %1!"8 8 #1%%% %
5 %1":7 # %15%$ 5 %1%%% % #1%%% % #1%%% %
! %1%%% % %1:8: 5 %186! # #1%%% % #1%%% %
8 %1%%% % #1%%% % %1:%% ! %1#!8 : #1%%% %
" %1$87 ! %17!! $ #1%%% % %1%%% % #1%%% %
44
表 O>修正后的隶属度值
2&8?O>2+.,.A(/.*/3 E# E$ E5 E! R
# %1%%% % %1%77 ! %1#58 ! %1$$% % %1$$% %
$ %1%%% % %1%8! 7 %1#!! % %1%": % %1#!! %
5 %1%"6 7 %1%5# # %1%%% % %1#%5 % %1#%5 %
! %1%%% % %1#7" 5 %1#!" $ %1$!" % %1$!" %
8 %1%%% % %1%7" % %1%"% $ %1%#$ 8 %1%7" %
" %1%8# 6 %1#"6 : %1$%# % %1%%% % %1$%# %
44
表 P>贴近度计算值
2&8?P>*&%-$%&’()6 A&%$."0-%"/.<.6,..
*/3 L"’# !R$ L"’$ !R$ L"’5 !R$ L"’! !R$
# %1$$% % %1#5# " %1%7! " %1%%% %
$ %1#!! % %1%76 $ %1%%% % %1%:: %
5 %1%55 $ %1%:# 6 %1#%5 % %1%%% %
! %1$!" % %1%86 : %1%66 7 %1%%% %
8 %1%7" % %1%%% % %1%$8 7 %1%:5 8
" %1#!6 # %1%5# 5 %1%%% % %1$%# %
$ %1#$# 7 %1"#" $ %1"7" 7 %1"!7 "
44
由此!广州市 ! 个林区的林火阻隔网火灾防控
效能的评判顺序为 $5 f$! f$$ f$#! 即 @@&*火
灾防控效能的大小顺序为花都林区 f白云林区 f增
城林区 f从化林区&
!4结论与讨论
#$ 广州市 #66:)$%%" 年 #% 年间共发生森林
火灾 7: 次!按各次时间%地点%面积相关属性数据统
计分析各区发生率和控制率& 统计发现!发生率为
从化林区 f增城林区 f白云林区 f花都林区!比值
为 !1""! 51#6! $18#! #1%$& 控制率顺序 为花 都
林区 e白云林区 e增城林市 e从化林区!分别为
7#v##:v#7"v$!!& 综合考虑各林区的发生率和控制
率指标值!可以认为评判结果能较好地反映 @@&*
火灾防控实际!对于 @@&*森林火灾防控效能的评
判具有较好的实践应用价值&
$$ 从评价过程中可以看出’ 对于花都林区因
其 <%#!<%5指标值高!<%"指标值低!经计算得到的贴
近度较大!因此火灾防控效能发挥较好!而对于从化
林区因其 <%#!<%8指标值低!其 <%$!<%!指标值高!经
计算贴近度相对较小!因此 @@&*森林火灾防控效
能发挥差&
5$ 根据指标权重大小!@@&*通达度对其防控
效能发挥影响最大!其次是 @@&*密度 f水资源 >
@@&*通 达 度 f@@&* 网 眼 变 动 系 数 f@@&*
连通度 f水资源 >@@&*连通指数& 因此!在林区
@@&*规划建设中!考虑 @@&*防控效能发挥的效
果!首要的是提高 @@&*通达度!依次优先考虑权重
较大的指标进行规划设计!特别是已有的 @@&*的
更新改造!使其符合 @@&*防控要求!以发挥其更好
防控效能效果&
!$ 本研究首次提出了林火阻隔网"@@&*$火灾
防控效能评判指标体系!建立了 @@&*火灾防控效
能综合评判模型!改进了利用传统指标"@@&*密度
和 @@&*网眼变动系数$进行 @@&*质效评定的技术
方法!经实证研究!评判结果符合客观实际& @@&*
火灾防控效能模糊综合评判!该方法原理清晰!计算
简单!可操作性强!能真实地反映 @@&*防控效能发
挥程度!可以为林区 @@&*结构体系建设提供重要
参考依据&
参 考 文 献
顾政华! 李旭宏! 于世军3$%%81区域高速公路网布局结构的连通
度研究3公路交通科技! $$"$$ ’7" >761
康燕燕3$%%61层次分析法在企业信息化服务商选择中的应用研究3
当代经济! $!""$ ’#5 >#"1
彭展声! 陈芝辉3$%%:1模糊多属性折衷决策模型及其算法3河池
学院学报! $:"$$ ’$$ >$81
邱荣祖3$%%%1林道网合理密度及配置方法的研究3南京林业大学学
报! $!"#$ ’8# >881
肖化顺3$%%61森林火灾防控资源结构体系研究3中南林业科技大
学博士学位论文3
肖化顺3$%%81城市生态廊道及其规划设计的理论探讨3中南林业
调查规划! $! "$$ ’#8 >#71
肖位 枢3#66$1模 糊 数 学 基 础 及 应 用3北 京’ 中 国 林 业 出 版
社! :" >6%1
谢4政! 李建平3#6681网络算法与复杂性理论3北京’国防科技大
学出版社! :7 >#"$1
姚树人! 文定元3$%%$1森林消防管理学3北京’中国林业出版
社! $7%3
CDWW/I k,! ADM;GI C)! -ERM’! )+/%I$%%51@DVMGIU GQEGTDR
MR/WNWTM;W/XT=M YMWTMVI p&,’ REVVMITdI/Y0MUJM GIU dMN
QEMWTD/IW3@/VMWT)R/0/JNGIU ]GIGJM;MIT!#:7"# i$$ ’$#5 >$$61
K/EJ0GW,K3#66%1’=//WMV/ETMYDT= RGVMT/G2/DU R/WT0N;DWTGdMW3
’GIGUDGI @/VMWT(IUEWTVN! ##%"8$ ’!! >!"1
!责任编辑4朱乾坤"
66