西昌市森林防火綜合阻隔網空間布局*

陳 兵 趙鳳君 范太云 吳莉娟 江智全 趙 爽 葉江霞

（1. 西南林業(yè)大學 昆明 650224；2. 中國林業(yè)科學研究院森林生態(tài)環(huán)境與自然保護研究所 國家林業(yè)和草原局森林保護學重點實驗室 北京 100091；3. 涼山彝族自治州林業(yè)和草原局 西昌 615000；4. 涼山彝族自治州氣象局 西昌 615000；5. 四川省林業(yè)和草原調查規(guī)劃院 成都 610081）

森林火災是一種突發(fā)性強、破壞性大、處置救助較為困難的自然災害，是森林最危險的敵人（張國紅，2008）。近年來，受全球氣候變暖和林區(qū)頻繁人為活動影響，森林火災的發(fā)生頻度和危害呈上升且加重趨勢（廖俊煒等，2014），極大影響森林資源數量和質量，給生態(tài)文明建設及生態(tài)安全帶來巨大威脅，對生物多樣性和人民生命財產安全帶來嚴重危害。現(xiàn)行《全國森林防火規(guī)劃（2016—2025年）》提出堅持預防為主，加大林火阻隔系統(tǒng)建設力度，提升防范森林大火能力的原則（國家林業(yè)局等, 2017），防止森林火災蔓延，控制重特大森林火災發(fā)生最有效的途徑是建立森林防火阻隔網絡（forest fire obstructing network），這不僅是建立防止森林火災蔓延的隔離帶，也是控制林火和撲救隊伍快速反應的重要通道（肖化順等，2010），其建設狀況對科學防控林區(qū)火災和減少林火災害損失具有重大意義。建立科學、完善的林火阻隔系統(tǒng)布局，能夠促進充分發(fā)揮林火阻隔系統(tǒng)預防控制森林火災的能力，特別是在山高坡陡的高山峽谷地區(qū)。

目前，針對林火阻隔網的研究主要集中在阻隔網規(guī)劃設計方面，尤其側重林道網密度、配置方法及單一類型阻隔網布局規(guī)劃等，對林火綜合阻隔網布局研究較少。如早期Bilici（2009）通過網絡分析法對加里波利國家公園進行了防火帶、防火線及道路網的整合規(guī)劃建設研究；此后，徐高福（2009）利用林火阻隔網絡探究了千島湖林火阻隔網絡設置中的關鍵技術；王明玉等（2010）以北京西山魏家村林場為研究區(qū)，探索單一類型阻隔網布局規(guī)劃，通過分析防火現(xiàn)狀，確定網絡最小控制面積和防火林帶的空間格局，規(guī)劃出3類防火林帶并組成網絡。近年來，袁碩等（2020）基于前人研究理論基礎對將樂縣生物防火林帶阻隔網進行了現(xiàn)狀優(yōu)化和綜合規(guī)劃。在林火綜合阻隔網布局研究方面，張立坤等（1994）針對大興安嶺林區(qū)不同立地條件，采用適宜阻隔措施，在我國首次實現(xiàn)了應用綜合措施布設森林防火阻隔網；而后，張炳南等（1995）在此基礎上充分利用河流、道路、水田及人工營造防火林帶進行了長泰縣森林防火阻隔網絡設計。此外，也有學者針對一些火災高發(fā)區(qū)域已有森林防火阻隔系統(tǒng)存在的問題，探索性提出了建設綜合防火阻隔網的建議（區(qū)智等，2013；曹日紅等，2011；趙鳳君等，2012；Laschiet al., 2019）。綜上，現(xiàn)有林火阻隔網空間布局研究尚局限于單一類型林火阻隔網或定性描述構建，為有效發(fā)揮林火阻隔網的阻火效果，應綜合影響森林火災發(fā)生發(fā)展的因子，以定量化分析方法，從空間上確定適合構建不同防火阻隔類型的區(qū)域。

鑒于此，本研究以四川省涼山彝族自治州西昌市為研究區(qū)，根據相關標準規(guī)范、綜合影響森林火災發(fā)生發(fā)展的區(qū)域自然地理要素及現(xiàn)有防火基礎設施，運用GIS的空間分析和可視化表達功能，探究西昌市森林防火綜合阻隔網空間布局適宜區(qū)，以期為西昌市林火綜合阻隔網體系構建提供空間位置指示，并為區(qū)域防火阻隔系統(tǒng)建設及防滅火組織和實施提供參考。

1 研究區(qū)概況

西昌市地處四川省西南部，為涼山彝族自治州州府，地理坐標介于101°46′—102°25′ E、27°32′—28°10′ N，市域面積2 881.90 km2，常住人口95.5萬人，以漢族和彝族為主（吳勝義等，2021；李濱希，2020）。西昌市山地占比大，森林覆蓋率達51.5%（陳曦等，2022），其中林地面積17.4萬hm2，林木總蓄積量約1 611.66萬m3，可燃物載量大，林火發(fā)生風險高。屬中亞熱帶高原氣候，干燥多風且全年干濕分明，11月至次年4月為干季，1—6月為防火期，火險期較長（彭博，2021）。據統(tǒng)計，西昌市2011—2020年共發(fā)生森林火災60起（圖1），總過火面積3 709.76 hm2，僅2020年“3·30”森林火災過火面積就高達3 047.8 hm2，造成大量森林資源損失。雖然近年來防火基礎設施得到保障和提升，特別是林火阻隔設施的建設有較大提高（顧林生等，2022），但綜合型的林火阻隔網建設體系尚未完善，仍面臨阻隔規(guī)劃與防火需求不協(xié)調的問題，林火防控形勢依然嚴峻。

圖1 西昌市區(qū)位和火點分布Fig. 1 Location and fire point distribution of Xichang City

2 數據收集與研究方法

2.1 數據收集與預處理

收集“西昌市2020年森林資源管理一張圖”數據、2011—2020年森林火災統(tǒng)計資料、森林防火基礎設施數據、氣象數據及防火期氣象站點觀測統(tǒng)計資料，并獲取西昌市地形、遙感影像和多年防火期平均風速?！耙粡垐D”數據包括全市森林資源情況、土地利用類型等；火災統(tǒng)計資料包括近10年的火災次數、位置和過火面積；防火基礎設施數據包括現(xiàn)有防火阻隔類型、布局和長度等；地形數據來自地理空間數據云（Geospatial Data Cloud）30 m ASTER GDEM的海拔；遙感數據來自哥白尼數據中心（Copernicus Open Access Hub）分辨率為10 m的2022年3月5日Sentinel 2A影像；多年防火期平均風速源自全球氣候數據共享平臺（World Clim）分辨率為1 km的平均風速柵格。對獲取的數字海拔和衛(wèi)星影像進行拼接裁剪，并將空間參考處理為CGCS 2000 3 Degree GK CM 102E投影坐標系。

2.2 火險等級分析

參考《林火阻隔系統(tǒng)建設標準》（LY/T 5007—2014）（國家林業(yè)局，2014），確定森林防火有效阻隔網密度和控制面積。阻隔網空間布局原則依據《森林防火工程技術標準》（LYJ 127—1991）等相關技術規(guī)程（中華人民共和國林業(yè)部，1992），并參照現(xiàn)有相關文獻確定生物阻隔網布局（唐偉，2012）。森林火險等級依據《全國森林火險區(qū)劃等級》（LY/T 1063—2008）（國家林業(yè)局，2008）確定，即通過樹種燃燒類別、人口密度、防火期月均降水量、氣溫和風速、路網密度6個因子對應的權值之和（表1），得到與火險相關的3項指標數量（表2），根據指標對應標準的分級閾值確定防火期內森林火險等級。

表1 森林火險因子權值Tab. 1 Weight of forest fire risk factors

表2 森林火險等級閾值①Tab. 2 Threshold table of forest fire risk grade

2.3 林火綜合阻隔網密度與控制面積分析

林火綜合阻隔網指由多種阻隔類型構成的封閉、獨立且相互聯(lián)系的網絡，其密度和控制面積決定著阻隔網防火效能的發(fā)揮（王明玉等，2012）。本研究根據防火期森林火險等級確定林火阻隔網的有效密度和控制面積，其中阻隔網密度計算公式如下：

式中：Vl為林火綜合阻隔網的長度密度，m·hm-2；L為林火綜合阻隔網總長度，m；S為研究區(qū)林地面積，hm2。

林火綜合阻隔網的控制面積指一個林火阻隔網格中的林地面積。本研究根據防火期所屬火險等級確定研究區(qū)林火阻隔網的控制面積，依據《林火阻隔系統(tǒng)建設標準》（LY/T 5007—2014），I、II、III級火險等級的控制面積分別為＜500、501～1 000、1 000～5 000 hm2。

2.4 林火綜合阻隔網布局影響因子分析

森林火災發(fā)生和蔓延與天氣、地形、可燃物等密切相關，林火綜合阻隔網布局應考慮火險等級、可燃物燃燒類型、地形、氣象、成本等多種因素，進行功能完善、布局合理的綜合阻隔網選址。結合西昌市自然地理要素實際，通過分析地形地貌、可燃物和氣象條件等對林火的影響，獲取地形、可燃物燃燒類型分布、地類、林緣和林中空地、風向和風速等影響因子。

2.4.1 地形因子 地形對林火綜合阻隔網布局具有決定性作用，其通過影響局地氣象條件與可燃物含水率和燃燒程度從而影響林火發(fā)生與發(fā)展（馬文苑，2019）。地形因子主要包括海拔、坡度和坡向地形類別以及山脊和山谷地形特征線等，本研究基于DEM數據采用空間分析等方法進行提取，并根據研究區(qū)自然地理條件以及防火阻隔建設難易程度（張曉麗，2018）對海拔、坡度、坡向進行分類。以ArcGIS表面分析提取坡度、坡向，并基于DEM水文分析和單流向算法提取山脊和山谷線（楊光義等，2022）（圖2），根據林火阻隔寬度要求，結合高分辨率衛(wèi)星影像目視判讀設置適當閾值，確定山脊和山谷。

圖2 水文分析原理Fig. 2 Schematic diagram of hydrologic analysis

2.4.2 可燃物燃燒類型和地類 可燃物是林火行為的主要影響因子，是直接影響林火蔓延的物質基礎，其分布連續(xù)性越大、燃燒性越強，火的蔓延速度和強度就越大。本研究基于《全國森林火險區(qū)劃等級》（LY/T 1063—2008）中樹種的燃燒特性劃分樹種燃燒難易程度，通過“森林資源管理一張圖”中優(yōu)勢樹種確定可燃物燃燒類型；同時結合林火阻隔系統(tǒng)建設要求對研究區(qū)地物進行分類，將全市土地類型分為水域濕地、裸地、林地、農用地和建設用地5類。

2.4.3 林緣和林中空地 有林地面域的邊緣線（林緣）和林中空地對林火阻隔和減弱具有一定作用，是耐火樹種林分適宜布局的區(qū)域，能夠有效降低防火林帶布設成本。本研究基于Sentinel 2A影像以支持向量機（support vector machine，SVM）核函數的非線性分類法提取有林地和林中空地（圖3），并通過數據轉化、映射和降維使樣本線性可分，從而獲得最優(yōu)決策效果（李蒼柏等，2020），最后去掉林中空地內建設及農用性質的裸地，得到林緣和林中空地。

圖3 基于核函數的非線性SVM分類原理Fig. 3 Schematic diagram of nonlinear SVM classification based on kernel functiona. 原始數據分布Raw data distribution. b. 數據映射到高維度空間中Data mapping to high dimensional space. c. 高維度空間中計算的決策平面Computed decision plane in high dimensional space. d. 降維后的決策邊界Decision boundary after dimension reduction.

2.4.4 氣象因子 氣象因子是林火行為的外在影響因素，特別是風對林火的推進速度、方向及阻隔網的布局具有重要影響（Cruzet al.，2019；趙亮等，2010）。本研究對區(qū)域風向和風速模擬進行分析，風向從2011—2020年防火期月主風向和月均風速的可視化統(tǒng)計中得到；風速因World Clim數據時空精度不高，需進行精細化處理，主要通過對海拔、坡度、地表粗糙程度、曲率、地形起伏度和地表溫度等影響風速的因子進行線性相關分析，得出其與風速的相關性（張志斌等，2014），并結合World Clim 1 km×1 km多年防火期平均風速與氣象站點最大風速觀測數據，修正時間尺度為近年防火期的最大風速時間基準，得到研究區(qū)時空格局更精確、空間分辨率達30 m×30 m的防火期平均最大風速，最后根據高仲亮等（2020）研究得出的風速與林區(qū)防火道路阻隔功能的關系，將最大平均風速大于4.5 m·s-1的區(qū)域定為阻隔功能失效區(qū)域。

2.5 林火綜合阻隔網布局分析

在綜合布局影響因子的基礎上，結合布局成本、防火效能、生態(tài)保護等多目標原則，進行功能完善、布局合理的自然、生物和工程阻隔網布局適宜區(qū)選址（鄭成忠等，2014）。

2.5.1 自然阻隔網布局分析 自然阻隔網指由自然障礙物組成的網狀阻火結構，是林火阻隔網規(guī)劃建設中應積極利用的阻隔類型，具有成本低、生態(tài)環(huán)境影響小等優(yōu)點（張國防等，1998）。研究區(qū)自然阻隔網布局根據《林火阻隔系統(tǒng)建設標準》（LY/T 5007—2014）中的建設要求及地形地貌特征，基于對地形特征線和水域的利用，將自然阻隔網布局適宜區(qū)類型設定為寬度大于15 m的山脊、溝谷、河流和水域濕地4種，并結合防火期主風向和森林可燃物燃燒類型，選取自然阻隔網布局的適宜區(qū)域。

2.5.2 生物阻隔網布局分析 生物阻隔網指由地表覆蓋難燃性植物的帶狀區(qū)域組成的網狀阻火結構（韓煥金，2018），相比工程類阻隔具有充分利用土地類型、節(jié)省成本、生態(tài)環(huán)境影響小等優(yōu)點（王海暉，2015；Saharjo，1992），特別是林緣和林中空地所形成的生物阻隔能夠防止人為引起的初發(fā)火蔓延，并能充分利用林地資源和保護原有植被生境。為達到防火功效和生態(tài)保護原則，將生物阻隔利用類型設定為林緣和林中空地2種布局適宜區(qū)，主要基于提取的林緣和林中空地，結合《林火阻隔系統(tǒng)建設標準》（LY/T 5007—2014）中生物阻隔網的布局要求，參考造林適宜坡度選取合適的林中空地，并去除小面積、不連續(xù)等阻隔作用弱的林緣和林中空地，得到生物阻隔網布局的適宜區(qū)域。

2.5.3 工程阻隔網布局分析 工程阻隔網指由人工修建、無生命的能阻擋林火蔓延的網狀阻火結構，是目前林火阻隔網防控效能較好和最常用的阻隔類型，但建設成本偏高，應將建設費用和難度作為布局選址考慮的主要因素。將GIS的空間分析應用到工程阻隔網布局中，通過對工程選線影響因子和因子分類賦值（張曉麗，2018），確定地物類型、坡度、坡向、海拔為林火阻隔網布局難易程度和費用高低的主要因素并進行屬性賦值（表3），運用SPSS因子權重分析得到權值分別為29.798、25.168、20.527、24.507（表4）。最后，根據因子柵格和權值在ArcGIS中計算出綜合費用模型并分級（圖4），選擇建設費用低且處于低風速的區(qū)域作為工程阻隔網布局的適宜區(qū)域。

表3 工程阻隔網影響因子分類賦值Tab. 3 Factor classification assignment of engineering obstructing network

表4 因子總方差解釋Tab. 4 Explanation for total variance of factors

圖4 西昌市林火綜合阻隔網布局費用Fig. 4 Layout of cost for comprehensive obstructing network of forest fire in Xichang City

2.5.4 綜合阻隔網布局分析 對自然、生物、工程3類阻隔網布局適宜區(qū)域進行綜合分析，即通過3類阻隔網布局適宜區(qū)域的空間疊加，得到綜合阻隔網布局的適宜區(qū)及空間格局，并結合現(xiàn)有防火阻隔基礎設施和自然地理要素，分析林火阻隔網布局規(guī)律和建設潛力。

3 結果與分析

3.1 防火期森林最高火險等級

通過森林火險等級計算，西昌市各火險因子權值如表5所示，權值之和為0.62。根據每項指標的資源數量乘以權值之和得到3項指標的綜合分值，第一、二、三項指標分別屬于II、 I、 III級火險等級（表6），參考《全國森林火險區(qū)劃等級》（LY/T 1063—2008）中規(guī)定取其最高值對應的等級為區(qū)域森林火險等級，最終確定西昌市防火期最高森林火險等級為I級。

表5 西昌市森林火險因子權值①Tab. 5 Weight for forest fire risk factors in Xichang City

表6 西昌市森林火險等級閾值①Tab. 6 Threshold for forest fire risk grade in Xichang City

3.2 林火綜合阻隔網密度和控制面積

分析現(xiàn)有森林防火基礎設施后發(fā)現(xiàn)，西昌市防火道路長1 729.12 km，生物阻隔帶114.3 km，防火道路網密度9.94 m·hm-2，生物防火阻隔網密度0.66 m·hm-2，林火阻隔網總密度10.6 m·hm-2。雖然防火道路網密度遠高于《全國森林防火規(guī)劃（2016—2025 年）》中3.1 m·hm-2標準，總密度也高于全國平均水平，但西昌市防火期內屬I級火險區(qū)，總密度低于標準17.88 m·hm-2。當森林火險最高為I級時，按照 《林火阻隔系統(tǒng)建設標準》（LY/T 5007—2014）要求， 林火綜合阻隔網控制面積應小于500 hm2。

3.3 林火綜合阻隔網布局因子格局

3.3.1 地形因子 通過自然間斷分類，海拔分為1 134～1 450、1 451～1 570、1 571～2 190、2 191～2 630、2 631～3 030、3 031～3 430、3 431～4 136 m共7類（圖5a）；坡度分為0°～3.0°、3.1°～6.0°、6.1°～9.0°、9.1°～12.0°、12.1°～16.0°、16.1°～30.0°、30.1°～45.0°、大于45.0°共8類（圖5b）；坡向分為平面、陰坡、半陰半陽坡、陽坡4類（圖5c）。從地形布局可見，西昌市整體屬于復雜山地地貌，地形具明顯空間異質性，山高坡陡區(qū)域主要位于東西向外側，特別是西北部和東南側外圍，坡度基本在16°以上，整體地形破碎，全境分布有明顯山脊（圖5d）和山谷（圖5e），給森林火災預防及防控帶來挑戰(zhàn)，同時也為林火阻隔提供了自然資源條件。

圖5 西昌市林火綜合阻隔網布局影響因子特征Fig. 5 Characteristic diagram of affecting factors for comprehensive obstructing network of forest fire in Xichang City

3.3.2 可燃物燃燒類型和地類 據“一張圖”森林植被資源信息統(tǒng)計，西昌市闊葉林地為8.21萬hm2，針葉林地為8.43萬hm2，各占林地總面積的47.18%和48.45%，針葉林占比大。難燃類樹種有榿木（Alnus cremastogyne）、刺槐（Robinia pseudoacacia）、青岡（Quercus glauca）、忍冬（Lonicera japonica）等，分布面積僅占林地總面積的3.85%，而易燃類樹種有云南松（Pinus yunnanensis）、櫟（Quercus）、栗（Castaneamollissima）等，占比達85.24%。從樹種可燃性布局（圖5g）可見，西昌市難燃類樹種占比小，呈零星分布，林火防控能力弱；易燃類樹種占比大，分布上集中連續(xù)且大多為純林，給林火防控帶來極大困難。從地物類型布局（圖5f）可見，西昌市林地和農用地占比大，裸地次之，林地主要分布于東西兩側區(qū)域，農用地分布于中部河谷地帶，裸地分布較散，為林火阻隔布局提供了可利用的地類條件。

3.3.3 林緣和林中空地 有林地林緣長度2.87萬km，去除林中空地內非林地性質區(qū)域，面積為4.31萬hm2（圖5h）。西昌市林緣和林中空地分布較廣，林中空地總面積大但較為破碎，給林火阻隔提供了有利條件。

3.3.4 風向和風速 通過防火期風向可視化（圖5j），可知西昌市在北（N）方向具有最大日數，故主風向為北（N）。采用ArcGIS風速計算并可視化30 m×30 m的防火期平均最大風速（圖5i），得出西昌市最大平均風速最低為3.79 m·s-1，最高為9.23 m·s-1。西昌市整體上高風速區(qū)分布較廣，主要分布在中部河谷及西北和東南角高海拔地區(qū)，給林火阻隔網布局帶來了困難。

3.4 西昌市林火綜合阻隔網布局適宜區(qū)域

3.4.1 自然阻隔網布局 自然阻隔網布局受風向和可燃物影響較大，通過對山脊、溝谷、河流適宜布局區(qū)域再選取，選擇垂直或與主風向呈45°及以上夾角且位于可燃物內的區(qū)域作為阻隔區(qū)域。統(tǒng)計得出，西昌市可利用的自然阻隔網線有88條，其中山脊線32條、山谷線34條、河流22條，適宜線路總長880.65 km；可利用水域有276處，總面積3 133.24 hm2。從自然阻隔網布局適宜區(qū)域（圖6a）可見，西昌市自然阻隔網布局適宜線路主要位于東南、東北部和安寧河谷西側廣大山地，包括雞公山山脈、安寧河流域、雅礱江流域等；適宜布局的水域主要分布于瀘山周邊，包括邛海、四五水庫等，整體上為林火綜合阻隔網布局提供了天然條件。

圖6 西昌市林火自然阻隔網（a）、生物阻隔網（b）、工程阻隔網（c）和綜合阻隔網（d）布局適宜區(qū)域Fig. 6 Layout of suitable area for natural obstructing（a）, biological obstructing (b), engineering obstructing(c), and comprehensive obstructing(d) network of forest fire in Xichang City

3.4.2 生物阻隔網布局 西昌市特殊的自然地理環(huán)境導致林緣和林中空地分布破碎，給生物阻隔網布局提供了有利條件。通過對提取的林緣進行過濾和選取，得到生物阻隔網可利用的林緣長5 815.58 km。對于林中空地布局，為有效防止水土流失，在規(guī)定的25°造林坡度臨界值條件下，得到可利用的林中空地面積為9 561.52 hm2。從生物阻隔網布局適宜區(qū)域（圖6b）可見，西昌市生物阻隔布局適宜區(qū)域整體上分布均勻，覆蓋林地范圍廣，其中林緣布局區(qū)域主要分布在海拔和坡度較低的森林外圍，林中空地布局區(qū)域分布在海拔較高的森林內部，二者為耐火樹種林分分布及生物防火林帶布局提供了保障。

3.4.3 工程阻隔網布局 基于布局成本，將費用模型通過自然間斷分為低、較低、中、較高、高5類，選取低和較低費用區(qū)域為布局適宜區(qū)，去掉高風速區(qū)域后得到工程阻隔網布局適宜區(qū)面積為2.99萬hm2。從布局適宜區(qū)域（圖6c）可見，西昌市工程阻隔布局適宜區(qū)域整體上較集中，主要分布于安寧河谷東西兩側及邛海周邊低海拔區(qū)域。通過疊加現(xiàn)有防火道路，發(fā)現(xiàn)其基本位于布局適宜區(qū)內，直接為工程阻隔網的布局提供了可視化的空間指示。

3.4.4 綜合阻隔網布局 將自然、生物、工程阻隔網布局適宜區(qū)域與西昌市自然地理條件、現(xiàn)有林火阻隔及易燃植被分布區(qū)進行綜合疊加分析，得出生物與工程阻隔網重合的適宜區(qū)面積為4 045.69 hm2，并得到綜合阻隔網布局適宜區(qū)域（圖6d）。西昌市綜合阻隔網布局適宜區(qū)總體分布均勻，能輻射西昌市各類林地，具有布局完整性。自然阻隔網布局適宜區(qū)主要位于不宜進行建設性活動的山地區(qū)域；生物阻隔網布局適宜區(qū)主要在大面積森林內部和外圍地帶以及林區(qū)居民點周邊，其破碎化和大面積的分布能有效阻隔集中連片的森林，而工程阻隔網布局適宜區(qū)主要在坡度小、海拔低的裸地等區(qū)域，有助于強化現(xiàn)有工程阻隔的作用。通過疊加現(xiàn)有林火阻隔和易燃植被區(qū)發(fā)現(xiàn)，西昌市易燃類植被區(qū)面積大，現(xiàn)有阻隔切割林地面積過大，防火道路阻隔有斷頭現(xiàn)象，而西北和東南向區(qū)域因山高坡陡，致使現(xiàn)有林火阻隔布局薄弱，且該區(qū)位于易燃類植被分布區(qū)，林火發(fā)生風險大，應加強林火綜合阻隔網的布局。

4 討論

4.1 影響因子及指標選擇

西昌市作為全國森林火災高危區(qū)，生物地理環(huán)境復雜，單一防火阻隔類型不能有效阻隔林火發(fā)生與蔓延，也難以兼顧生態(tài)、功效、經濟的原則，故應從全面因子分析與指標選取入手，進行林火綜合阻隔網布局空間定量評估。通過充分考慮影響森林火災的自然、生物、地理環(huán)境，確定選取海拔、坡度、坡向、山脊、山谷、地物類型、樹種可燃性、林緣、林中空地、風向和風速11個因子。本研究與王明玉等（2010）和袁碩等（2020）進行的單一類型阻隔布局因子選取相比更為全面。選取的因子與林火及阻隔效果密切相關，其中海拔、坡度及坡向能影響林火的蔓延速度和防撲的難易程度，且對工程阻隔網建設難易度和布局選址有重要影響；山脊和山谷能減弱林火蔓延強度，充分利用自然設施可為林火防控提供天然阻隔；地物類型因土地利用類型及程度不同而影響工程阻隔網布局建設成本；樹種可燃性直接影響林火的引燃性及危害程度，且影響林火阻隔網布局格局；林緣和林中空地能切斷森林分布的連續(xù)性，并為生物阻隔網布局提供現(xiàn)成的耐火樹種林分分布界線和覆蓋區(qū)域；風向和風速能影響火的推進方向和速度，對林火綜合阻隔網布局選址、朝向、寬度設置具有先導作用。本研究充分考慮各因子特征，并基于現(xiàn)狀條件，結合現(xiàn)行行業(yè)標準及規(guī)范確定各指標值，能極大提高綜合阻隔網的布局功效。

4.2 防火阻隔網布局方法

本研究在充分選擇防火阻隔指標的基礎上，借助GIS空間分析方法對各指標進行定量化表達，為防火阻隔網適宜區(qū)域的科學布局提供了重要參考，這有別于張國紅（2008）和區(qū)智等（2013）對林火阻隔系統(tǒng)建設的經驗性和定性分析。本研究以空間可視化專題地圖對林火綜合阻隔網布局提供了具體的可布局區(qū)域位置及數量，研究結果對阻隔系統(tǒng)建設實踐更具有空間指示和參考價值。另一方面，本研究通過分析自然、生物、工程3類阻隔網的適宜區(qū)域得到綜合阻隔網，與Laschi等（2019）針對的單一類型阻隔布局相比，阻隔功效更科學、完善。本研究充分利用自然、生物與地理條件，考慮成本、功效和生態(tài)效益，與張曉麗（2018）主要考慮費用成本進行選線布局相比，更能體現(xiàn)多目標效益。此外，從空間尺度上看，研究借助GIS空間分析和建模功能，進行指標因子空間30 m尺度的精細化表達，如模擬出的30 m×30 m最大平均風速場更能表達山地環(huán)境下的氣象因子空間格局，為精確、科學的防火阻隔構建提供了重要支撐。相比Bilici（2008）的方法，本研究采用更宏觀尺度變量進行布局，效果有明顯改進，這有助于提高防火綜合阻隔布局的科學性和有效性。

4.3 不足與展望

本研究采用GIS定量分析、可視化疊加方法探究基于自然、生物、工程阻隔網適宜區(qū)的森林防火綜合阻隔網空間布局方法，對西昌市森林防火阻隔系統(tǒng)建設具有一定參考價值，但整個阻隔網的構建未進行深入的網絡路徑規(guī)劃，將來需進行綜合多種因子的定量分析，如通過聚類分析等進行完整的防火阻隔網體系構建研究。而且在選擇影響因子時，雖盡量考慮影響林火發(fā)生和發(fā)展的因子，但在西昌市這類森林火災高危地區(qū)影響林火和阻隔網布局的因素很多，比如局部溫度和濕度等氣候條件及動態(tài)，值得進一步補充完善。此外，本研究布局的綜合防火阻隔網適宜區(qū)域旨在為基層防火阻隔體系建設提供選址參考，主要基于防火功效并考慮建設成本和對生態(tài)的影響，而對建成后的區(qū)域景觀格局、生物多樣性保護等作用及影響還需深入探討。在防火阻隔網建設行動前，應充分評估規(guī)劃布局效果，真正發(fā)揮綜合防火阻隔網及系統(tǒng)的多功能效益。

5 結論

本研究通過定量分析林火綜合阻隔網布局的影響因子及作用，指出自然、生物、工程類阻隔網的適宜布局線路及分布區(qū)，可對西昌市林火阻隔布局與規(guī)劃提供借鑒。

1） 西昌市林火綜合阻隔網布局適宜區(qū)域整體分布均勻，特別是生物阻隔網布局適宜區(qū)可分布至其他阻隔類型不適合的區(qū)域，且整體布局上呈現(xiàn)出3類阻隔網適宜區(qū)相互補充、相互聯(lián)接的特點，有利于保證布局整體效益的發(fā)揮。

2） 西昌市現(xiàn)有林火阻隔未能達到相應火險等級要求的密度和控制面積，林火綜合阻隔網后期建設應重點加強西北和東南向布局薄弱的林區(qū)，充分利用生物地理等條件，強化自然和生物阻隔網建設，并進行現(xiàn)有防火道路阻隔斷頭的連通，從成本、功能、生態(tài)方面進行林火阻隔網的綜合布局。

3） 林火綜合阻隔網的具體規(guī)劃取決于適宜的空間布局選址，本研究得出的定量化結果將對西昌市未來林火阻隔網規(guī)劃建設提供一定參考。同時，本研究采用的林火綜合阻隔網布局方法具有普適性，對其他地區(qū)相關類型阻隔網絡規(guī)劃具有參考價值。