1、編號(hào)南陽(yáng)師范學(xué)院2014屆畢業(yè)生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 題 目：基于面插值法的河南省火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)研究 完 成 人： 班 級(jí)： 2010-04 學(xué) 制： 4年 專(zhuān) 業(yè)： 測(cè)繪工程 指導(dǎo)教師： 完成日期： 2014-4-12 目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc385405948 摘要（1） HYPERLINK l _Toc385405949 1研究區(qū)簡(jiǎn)介（1） HYPERLINK l _Toc385405950 1.1自然地理（1） HYPERLINK l _Toc385405951 1.2氣候資源（1） HYPERLINK l _Toc385405952 2河南省火災(zāi)

2、特征（2） HYPERLINK l _Toc385405953 3研究方法（2） HYPERLINK l _Toc385405954 4基于面插值法的河南省火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)研究分析實(shí)現(xiàn)過(guò)程（2） HYPERLINK l _Toc385405955 4.1數(shù)據(jù)收集（2） HYPERLINK l _Toc385405956 4.1.1地理數(shù)據(jù)（2） HYPERLINK l _Toc385405957 4.1.2歷史災(zāi)情數(shù)據(jù)（3） HYPERLINK l _Toc385405958 4.2實(shí)現(xiàn)過(guò)程（3） HYPERLINK l _Toc385405959 4.2.1導(dǎo)出市級(jí)行政區(qū)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)（3） HYPERL

3、INK l _Toc385405960 4.2.2創(chuàng)建河南省市級(jí)行政區(qū)火災(zāi)預(yù)測(cè)表面（3） HYPERLINK l _Toc385405961 4.2.3預(yù)測(cè)河南省縣級(jí)行政區(qū)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)（5） HYPERLINK l _Toc385405962 4.2.4對(duì)插值結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證（8） HYPERLINK l _Toc385405963 5 結(jié)論與討論（10） HYPERLINK l _Toc385405964 參 考 文 獻(xiàn)（11） HYPERLINK l _Toc385405965 Abstract（12）第 第 頁(yè) （共 12 頁(yè)）基于面插值法的河南省火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)研究 作 者：指導(dǎo)教師： 摘要：火災(zāi)導(dǎo)致

4、河南省嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)分析與評(píng)價(jià)是消防科學(xué)研究的重要組成部分，也是衡量一個(gè)地區(qū)防火減災(zāi)能力的一種手段。采用合理的分析方法對(duì)河南省火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析、研究，進(jìn)而可以正確評(píng)價(jià)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)狀況。本文針對(duì)河南省火災(zāi)的特點(diǎn)以及地域特征，通過(guò)面插值方法對(duì)河南省縣級(jí)行政區(qū)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估，有助于河南省火災(zāi)的預(yù)防與撲救，有助于解決河南省消防安全管理過(guò)程中存在的疏漏，從而提高管理部門(mén)的效率和效能，全面提升城市消防安全管理水平。關(guān)鍵詞：面插值；火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)；ArcGIS10.1；地統(tǒng)計(jì)分析1研究區(qū)簡(jiǎn)介1.1自然地理河南界于北緯3123-3622,東經(jīng)11021-11639之間1，全省總面積16.7萬(wàn)平方公里，其中包

5、括18個(gè)市級(jí)行政區(qū)，126個(gè)縣級(jí)行政區(qū)。地勢(shì)西高東低，北、西、南三面由太行山、伏牛山、桐柏山、大別山沿省界呈半環(huán)形分布；中、東部為黃淮海沖積平原；西南部為南陽(yáng)盆地。1.2氣候資源河南大部分地處暖溫帶，南部跨亞熱帶，屬北亞熱帶向暖溫帶過(guò)渡的大陸性季風(fēng)氣候，同時(shí)還具有自東向西由平原向丘陵山地氣候過(guò)渡的特征，具有四季分明、雨熱同期、復(fù)雜多樣和氣象災(zāi)害頻繁的特點(diǎn)。全省由南向北年平均氣溫為15.712.1，年均降水量1380.6532.5毫米。2. 河南省火災(zāi)特征 (1)據(jù)多年觀察,我省易發(fā)生火災(zāi)的重點(diǎn)地區(qū)主要是集中在北部和中部的諸城市如新鄉(xiāng)、輝縣、周口等地，高密市的大部地區(qū)如鄭州等地，低與較低火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)

6、區(qū)集中在河南省西部和南部地區(qū)如西峽、淅川、洛寧等地，其余地區(qū)基本是中等火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。(2)火災(zāi)發(fā)生幾率總體上隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)消防事業(yè)的發(fā)展而呈波動(dòng)上升趨勢(shì)。(3)隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,社會(huì)財(cái)富大量增加,火災(zāi)造成的經(jīng)濟(jì)損失呈逐年上升趨勢(shì)。河南省既有火災(zāi)隱患較多、較嚴(yán)重的特點(diǎn)2，又有消防能力與消防需求存在一定差距的矛盾。所以，開(kāi)展河南省火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作，推進(jìn)河南省消防力量建設(shè)，對(duì)為河南省快速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)具有重要的意義。3研究方法在地理信息系統(tǒng)(GIS)中,我們獲得的空間數(shù)據(jù)往往是離散點(diǎn)的形式,或者是分區(qū)數(shù)據(jù)的形式。離散的點(diǎn)數(shù)據(jù)常是通過(guò)對(duì)空間采樣點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)獲得,我們無(wú)法對(duì)空間所有點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè),但我們可以

7、設(shè)置一些關(guān)鍵的樣本點(diǎn),這些樣本點(diǎn)的觀測(cè)值能反映空間分布的全部或部分特征,然后利用空間內(nèi)插方法來(lái)獲取未采樣點(diǎn)的值3。另一方面,分區(qū)數(shù)據(jù)常常是根據(jù)某種區(qū)域劃分進(jìn)行統(tǒng)計(jì)得到,而這種區(qū)域劃分與我們要研究的區(qū)域未必一致,這就需要通過(guò)已知的人口統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來(lái)推算。這種根據(jù)已知點(diǎn)或已知分區(qū)數(shù)據(jù)來(lái)估計(jì)(推算)任意點(diǎn)或區(qū)域的數(shù)據(jù)的方法就稱(chēng)為空間內(nèi)插方法,前者稱(chēng)為點(diǎn)內(nèi)插,后者稱(chēng)為面內(nèi)插4。本文由河南省市級(jí)行政區(qū)的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)來(lái)預(yù)測(cè)縣級(jí)行政區(qū)的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)，所以采用面插值法來(lái)實(shí)現(xiàn)。4基于面插值法的河南省火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)研究分析實(shí)現(xiàn)過(guò)程4.1數(shù)據(jù)收集4.1.1地理數(shù)據(jù)1.河南省市級(jí)行政區(qū)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)2.河南省縣級(jí)行政區(qū)圖4.1.2歷史災(zāi)情數(shù)

8、據(jù)2002-2012年河南省的MODIS MCD45A1火燒跡地?cái)?shù)據(jù)集（分辨率500m）。4.2實(shí)現(xiàn)過(guò)程4.2.1導(dǎo)出市級(jí)行政區(qū)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)由河南省市級(jí)行政區(qū)圖導(dǎo)出市級(jí)行政區(qū)火災(zāi)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，見(jiàn)表1。其中Fire表示11年來(lái)該城市被火燒的次數(shù)，Sum cell表示該城市的總單元數(shù)。表1 河南省市級(jí)行政區(qū)火災(zāi)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)id名稱(chēng)FireSum cell1安陽(yáng)市204484492鶴壁市214525013濟(jì)源市22922474焦作市81548265開(kāi)封市78173096洛陽(yáng)市2520177097漯河市246838398南陽(yáng)市3410308329平頂山市42751131010濮陽(yáng)市1510489911三門(mén)峽市16

9、31141712商丘市38081245313新鄉(xiāng)市2497960614信陽(yáng)昌市522302216鄭州市375873517周口市67281399718駐馬店市7117175834.2.2 創(chuàng)建河南省市級(jí)行政區(qū)火災(zāi)預(yù)測(cè)表面面插值工作流的第一步是從河南省市級(jí)行政區(qū)收集的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)創(chuàng)建預(yù)測(cè)表面5。由于面插值要求模型交互擬合，因此必須在Statistical Analyst中創(chuàng)建預(yù)測(cè)表面。在整個(gè)面插值工作流中，調(diào)整變異分析耗費(fèi)時(shí)間最長(zhǎng)，對(duì)于獲取準(zhǔn)確預(yù)測(cè)結(jié)果也最為關(guān)鍵。其目的是更改右側(cè)的參數(shù)，以便使大部分經(jīng)驗(yàn)協(xié)方差（藍(lán)色十字符號(hào)）落入置信區(qū)間內(nèi)（紅色條）6。如果正確指定模型，預(yù)計(jì)約

10、有 90% 的經(jīng)驗(yàn)協(xié)方差會(huì)落在置信區(qū)間內(nèi)。通過(guò)對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)Rational Quadratic與數(shù)據(jù)擬合比較好，大部分經(jīng)驗(yàn)協(xié)方差落入置信區(qū)間內(nèi)，其他一些則剛好落在區(qū)間邊界處，如圖1所示。但是，確信此模型合適之前，還需檢查交叉驗(yàn)證結(jié)果。在生成最終表面之前，應(yīng)該了解模型對(duì)未知位置的值所做預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確程度。交叉驗(yàn)證和驗(yàn)證有助于您準(zhǔn)確地判斷哪個(gè)模型提供了最佳預(yù)測(cè)7。這些計(jì)算的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可用作指示模型和/或其相關(guān)參數(shù)值是否合理的診斷信息。 圖1 選擇模型圖圖2 交叉驗(yàn)證圖圖2顯示預(yù)測(cè)值和測(cè)量值的差值的分位數(shù)以及標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布中對(duì)應(yīng)的分位數(shù)。如果預(yù)測(cè)值與真實(shí)值之間的誤差為正態(tài)分布，則這些點(diǎn)應(yīng)大致沿灰色線分布8

11、。如果誤差呈正態(tài)分布，則可放心使用依賴(lài)正態(tài)性的方法可以看到標(biāo)準(zhǔn)均方根值為 1.017969。此結(jié)果不錯(cuò)，因?yàn)樵撝档睦硐胫祽?yīng)接近 1。正態(tài) QQ 圖還表明標(biāo)準(zhǔn)誤差接近于正態(tài)分布，因?yàn)楦鼽c(diǎn)落在一對(duì)一的線的附近。我們將使用此模型進(jìn)行預(yù)測(cè)。4.2.3預(yù)測(cè)河南省縣級(jí)行政區(qū)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)使用面插值創(chuàng)建適當(dāng)?shù)念A(yù)測(cè)表面后，可使用 HYPERLINK /zh-cn/help/main/10.2/0030/00300000002n000000.htm 面插值圖層到多邊形通過(guò)該表面預(yù)測(cè)河南省縣級(jí)行政區(qū)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)9。預(yù)測(cè)結(jié)果以及真實(shí)的火燒區(qū)分布見(jiàn)下圖。圖3顏色由淺到深依次代表火燒風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，概率越大，火燒風(fēng)險(xiǎn)越高，概率越小，火

12、燒風(fēng)險(xiǎn)越低。圖3 2002-2012縣級(jí)行政區(qū)火災(zāi)評(píng)估圖圖4 2002-2012河南省火燒跡地?cái)?shù)據(jù)在圖4中，黑色點(diǎn)分布表示11年來(lái)被火燒的次數(shù)，點(diǎn)數(shù)分布越密集表示被火燒的次數(shù)越多，點(diǎn)數(shù)分布越少，表示被火燒的次數(shù)越少，無(wú)色區(qū)域表示沒(méi)有被火燒。該圖是用來(lái)檢驗(yàn)的火燒區(qū)數(shù)據(jù)。4.2.4對(duì)插值結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證驗(yàn)證方法可采用如下方法：a.按縣級(jí)行政區(qū)統(tǒng)計(jì)每個(gè)行政區(qū)2002-2012年來(lái)被火燒的單元總數(shù)。b.計(jì)算每個(gè)縣級(jí)行政區(qū)這11年來(lái)的火燒率。c.把計(jì)算的火燒率與插值生成的火燒概率進(jìn)行比較。比較結(jié)果如圖5所示。顏色由淺到深表示評(píng)估值與真實(shí)值之間的誤差由小到大。 圖5 2002-2012火災(zāi)評(píng)估誤差圖5 結(jié)論與

13、討論（1）在圖3中每一個(gè)行政區(qū)包含一個(gè)概率值，表示被火燒的風(fēng)險(xiǎn)值，顏色由淺到深依次代表火燒風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，概率越大，火燒風(fēng)險(xiǎn)越高，概率越小，火燒風(fēng)險(xiǎn)越低10。從圖中結(jié)果可以看出，河南省較高以上火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)集中在北部和中部的諸城市如新鄉(xiāng)、輝縣、周口等地、高密市的大部地區(qū)如鄭州等地，低與較低火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)集中在河南省西部和南部地區(qū)如西峽、淅川、洛寧等地，其余地區(qū)基本是中等火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。（2）在圖4中，黑色點(diǎn)分布表示11年來(lái)被火燒的次數(shù)，點(diǎn)數(shù)分布越密集表示被火燒的次數(shù)越多，點(diǎn)數(shù)分布越少，表示被火燒的次數(shù)越少，無(wú)色區(qū)域表示沒(méi)有被火燒。對(duì)比2002-2012年河南省的MODIS MCD45A1火燒跡地?cái)?shù)據(jù)集11發(fā)現(xiàn)，

14、河南省火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與實(shí)際火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生程度較為符合，例如鄭州市作為河南省的省會(huì)，位于河南省的中北部，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)程度較高，同時(shí)火災(zāi)發(fā)生頻率也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其他地市，鄭州市 2007-2012 年六年間共發(fā)生火災(zāi) 8197 起，占到了全省火災(zāi)總數(shù)的 37.8%12，火災(zāi)形勢(shì)比較嚴(yán)峻。因此，研究結(jié)果較好地反應(yīng)出河南省各市級(jí)行政區(qū)及縣級(jí)行政區(qū)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的實(shí)際情況，其提供的信息有較高的參考價(jià)值。（3）用面插值統(tǒng)計(jì)出的火燒概率減去2002-2012河南省真實(shí)的火燒率可以得出河南省火災(zāi)評(píng)估誤差圖，其中負(fù)值表示評(píng)估的火燒概率值小于真實(shí)的火燒率，即低估了該地區(qū)火燒率，正值表示評(píng)估的火燒概率值大于真實(shí)的火燒率，即為高估了該地

15、區(qū)火燒率。無(wú)論低估還是高估，都表示評(píng)估值與真實(shí)值之間存在誤差13。在圖5中，統(tǒng)計(jì)出各地區(qū)評(píng)估值與真實(shí)值之間的誤差。顏色由淺到深表示評(píng)估值與真實(shí)值之間的誤差由小到大。（4）由于災(zāi)情數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)的不全面性14，導(dǎo)致沒(méi)有充分考慮各個(gè)指標(biāo)中的每一個(gè)影響因子，致使分析結(jié)果精確度還有待提高。鑒于以上多種因素的影響，以及火災(zāi)產(chǎn)生影響后果的復(fù)雜性，河南省火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)分析還需要進(jìn)行更加深入地研究。參 考 文 獻(xiàn)1 傅澤強(qiáng)，戴爾阜河南省森林火險(xiǎn)季節(jié)動(dòng)態(tài)特征及其氣候條件分析J自然災(zāi)害學(xué)報(bào),2001, 10(4)：113-116.2 張冬有，鄧歐，李亦秋河南省19802005 年森林火災(zāi)時(shí)空特征J林業(yè)科學(xué)，2012,

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