被稱為野火預測網格的現代預警技術,是在地理信息系統框架範圍之內的,它將高風險區域劃分成細小的網格單元,還結合多源數據來進行動態風險評估這種操作,它整合了氣象、植被、地形和人類活動這些方面的數據,從而有效提升了火險預報的精度以及時效性,進而為防災決策提供了科學依據,這項技術正成為全球應對日益嚴峻的林火威脅的關鍵工具。

什麼是野火預測網格的核心原理

核心是把廣闊森林或草原區域劃分成無數規則網格,這些網格邊長數百米至數公里,野火預測網格如此。每一個網格都是單獨風險計算單元,系統會持續給每個單元輸入實時或預報數據。這些數據一般涵蓋該網格內風速、溫度、濕度、植被乾燥程度、地形坡度以及歷史火點信息。

依靠內置的物理方面的模型或者機器學習的算法,系統針對每個網格單元的綜合的數據展開計算,得出一個具體的火險指數,該指數直觀地體現出該網格在未來數小時直至數天內發生火災的可能性以及潛在強度,最終,所有網格的風險等級會以“熱力圖”的樣式在地圖上進行可視化的呈現,使得高風險區域清晰明了。

野火預測網格如何整合多種數據源

網格預測的準確性,對數據的廣度以及質量有著高度的依賴關係。氣象數據作為基礎,涵蓋了源自氣象站、衛星還有雷達的實時溫度。同時也包括相對濕度、降雨量以及風向風速。植被數據主要是來自遙感衛星,這些衛星能夠監測植被類型。還能監測綠度變化與含水量,進而判斷其是否已然成為容易著火的“燃料”。

海拔、坡度以及坡向等地形數據,是決定火蔓延速度與方向的因素。另外,輸電線路位置、道路還有居民點分佈等人類活動數據,其重要性也在日益增加,這些都隨時可能成為火源。數據融合平檯面臨的挑戰包括,統一不同來源的格式以及時序,要保證所有信息都能同步進入模型,進而進行協同分析。

為什麼網格預測比傳統方法更精準

傳統那種針對大範圍區域所進行的預警,像是發布一個省的森林火險等級,這種方式太過粗放,沒辦法對具體的巡護以及資源部署起到指導作用。網格預測不一樣,它把預警精度,從“面”細化到了“點”。比如說,在一個總體火險等級是“中級”的縣域範圍裡,網格系統能夠精準地識別出其中幾個,由於特殊地形以及乾燥松林從而形成“極高風險”的具體山頭。

這種精準性源自對局部微環境的捕捉,哪怕處於同一地區,山脊跟山谷、陽坡和陰坡的火險條件差別極大,網格模型能夠分辨出這些差異,進而達成對火險的“靶向”進行識別,如此一來消防力量能夠預先向高風險網格投放設備或者強化巡查,達成從被動響應轉變成主動防禦的轉變。

哪些因素會影響預測網格的準確性

網格準確性方面的預測存在著諸多挑戰,首要的限制在於輸入數據的時空分辨率,要是氣象站分佈稀疏,或者衛星數據更新緩慢,那麼模型沒能反映出小尺度、快速變化的天氣情況,像突然出現的干雷暴或者局地強風,數據質量的任一瑕疵會被模型放大,致使誤報或者漏報。

另一關鍵的因素,乃是模型本身所存在的局限性。眾多的物理模型,是基於理想化的燃燒與蔓延公式構建的,然而其有可能沒法全然模擬出真實世界裡繁雜的植被結構以及火行為。除此之外,人類引發的火災,像未熄滅的煙頭造成的那種火災,具備超強的隨機性,極難為確定性模型給以預測。這些不確定性,使得要求預測結果必須經由經驗豐富的專業人員依照實地的情況來進行研判。

野火預測網格在實際救援中如何應用

處於真實防火指揮期間,預測網格圖屬於指揮中心的數字沙盤,在進入防火期以後,指揮員每日最先查看未來72小時的動態風險網格圖,依據此圖來調整衛星熱點監控的重點所在區域,並且指揮空中巡護力量優先巡查紅色高風險網格,它使有限的監測資源發揮出了最大效能。

要是一旦出現火災,網格預測模型就會馬上轉變為火情蔓延預測模式了。指揮員把火場位置以及當前氣象條件給輸入進去,系統就會去模擬未來幾個小時內存有的火勢可能會蔓延的多個取向和速度,進而生成“火勢蔓延預測網格”。這跟order這個疏散指令的發布範圍直接關聯著,跟隔離帶開挖的位置也有關係,還跟空中滅火力量投送的重點方向有關聯,是涉及到生命安全領域的核心決策輔助。

未來野火預測網格的發展趨勢是什麼

未來發展趨向是朝著更高分辨率、更為智能以及更具集成化前行,伴隨微小衛星星座的發展,存在實現全球重點林區植被濕度小時級更新的可能性,物聯網技術能夠把數以萬千計的廉價傳感器佈置於森林裡,實時回傳溫濕度與土壤數據,極其豐富網格的數據源。

可被更深入運用的人工智能,尤其是深度學習,會將該方向用於挖掘歷史火災跟多維數據之間的複雜非線性關係,進而開發出更準確的預測模型,且預測網格系統會與無人機巡護、智能卡口監控、社區預警APP等終端深度融合,最終形成一個從風險感知、智能預測到精準告警、協同響應的完整閉環防合系統具備的防火體系。

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