1、 南阳师范学院 20XX 届毕业生 毕业论文（设计） 题 目： 基于面插值法的河南省 火灾风险研究 完 成 人： 班 级： 学 制： 专 业： 测绘工程 指导教师： 完成日期： 目 录 摘要 . （ 1） 1 研究区简介 . （ 1） 1.1 自然地理 . （ 1） 1.2 气候资源 . （ 1） 2 河南省火灾特征 . （ 2） 3 研究方法 . （ 2） 4 基于面插值法的河南省火灾风险研究分析实现过程 . （ 2） 4.1 数据收集 . （ 2） 4.1.1 地理数据 . （ 2） 4.1.2 历史灾情数据 . （ 3） 4.2 实现过程 . （ 3） 4.2.1 导出市级行政区统计数据
2、 . （ 3） 4.2.2 创建河南省市级行政区火灾预测表面 . （ 3） 4.2.3 预测河南省县级行政区火灾风险 . （ 5） 4.2.4 对插值结果进行验证 . （ 8） 5 结论与讨论 . （ 10） 参 考 文 献 . （ 11） Abstract . （ 12） 第 1 页 （共 12 页） 基于面插值法的 河南省 火灾风险研究 摘要： 火灾导致河南省严重的经济损失，火灾风险分析与评价是消防科学研究的重要组成部分，也是衡量一个地区防火减灾能力的一种手段。采用合理的分析方法对河南省火灾风险进行分析、研究，进而 可以 正确评价火灾风险状况 。 本文针对河南省火灾的特点以及地域特征， 通
3、过面插值方法对河南省县级行政区火灾风险进行评估， 有助于河南省火灾的预防与扑救，有助于解决河南省消防安全管理过程中存在的疏漏，从而提高管理部门的效率和效能，全面提升城市消防安全管理水平 。 关键词： 面插值；火灾风险； ArcGIS10.1；地统计分析 1 研究区简介 1.1 自然地理 河南界于北纬 3123 -3622 ,东经 11021 -11639 之间1，全省总面积 16.7 万平方公里， 其中包括 18 个市级行政区， 126个县级行政区 。地势西高东低，北、西、南三面由太行山、伏牛山、桐柏山、大别山沿省界呈半环形分布；中、东部为黄淮海冲积平原；西南部为南阳盆地。 1.2 气候资源
4、河南大部分地处暖温带，南部跨亚热带，属北亚热带向暖温带过渡的大陆性季风气候，同时还具有自东向西由平原向丘陵山地气候过渡的特征，具有四季分明、雨热同期 、复杂多样和气象灾害频繁的特点。全省由南向北年平均气温为 15.7 12.1 ，年均降水量 1380.6532.5毫米 。 2. 河南省火灾特征 (1)据多年观察 ,我省易发生火灾 的重点地区主要是集中在北部第 2 页 （共 12 页） 和中部的诸城市如新乡、辉县、周口等地， 高密市的大部地区如郑州等地，低与较低火灾风险区集中在河南省西部和南部地区如西峡、淅川、洛宁等地，其余地区基本是中等火灾风险区。 (2)火灾发生几率总体上随着经济和社会消防事
5、业的发展而呈波动上升趋势。 (3)随着经济的不断发展 ,社会财富大量增加 ,火灾造成的经济损失呈逐年上升 趋势。 河南省既有火灾隐患较多、较严重的特点 2，又有消防能力与消防需求存在一定差距的矛盾。所以，开展河南省火灾风险评估工作，推进河南省消防力量建设，对为河南省快速发展的经济和社会具有重要的意义。 3 研究方法 在地理信息系统 (GIS)中 ,我们获得的空间数据往往是离散点的形式 ,或者是分区数据的形式。离散的点数据常是通过对空间采样点进行观测获得 ,我们无法对空间所有点进行观测 ,但我们可以设置一些关键的样本点 ,这些样本点的观测值能反映空间分布的全部或部分特征 ,然后利用空间内插方法来
6、获取未采样点的值 3。另一方面 ,分区数据常常是根据某种区域划分进行统计得到 ,而这种区域划分与我们要研究的区域未必一致 ,这就需要通过已知的 人口统计数据来推算 。这种根据已知点或已知分区数据来估计 (推算 )任意点或区域的数据的方法就称为空间内插方法 ,前者称为点内插 ,后者称为面内插 4。本文由河南省市级行政区的火灾风险来预测县级行政区的火灾风险，所以采用面插值法来实现。 4 基于面插值法的河南省火灾风险研究分析实现过程 4.1 数据收集 4.1.1地理数据 1.河南省市级行政区统计数据 第 3 页 （共 12 页） 2.河南省县级行政区图 4.1.2历史灾情数据 2002-2012 年
7、河南省的 MODIS MCD45A1 火烧迹地数据集（分辨率500m）。 4.2 实现过程 4.2.1导出市级行政区统计数据 由河南省市级行政区图导出市级行政区火灾统计数据，见 表 1。其中Fire 表示 11 年来该城市被火烧的次数， Sum cell 表示该城市的总单元数。 表 1 河南省市级行政区火灾统计数据 id 名称 Fire Sum cell 1 安阳市 2044 8449 2 鹤壁市 2145 2501 3 济源市 229 2247 4 焦作市 815 4826 5 开封市 781 7309 6 洛阳市 2520 17709 7 漯河市 2468 3839 8 南阳市 3410
8、30832 9 平顶山市 4275 11310 10 濮阳市 1510 4899 11 三门峡市 163 11417 12 商丘市 3808 12453 13 新乡市 2497 9606 14 信阳市 1873 22074 15 许昌市 522 3022 16 郑州市 375 8735 17 周口市 6728 13997 18 驻马店市 7117 17583 4.2.2 创建 河南省市级行政区火灾 预 测表面 面插值工作流的第一步是从 河南省市级行政区收集的火灾风险创建预测表面 5。由于面插值要求模型交互拟合，因此必须 在Statistical Analyst 中创建预测表面。 在整个面插值工
9、作流中， 调整变异分析 耗费时间最长，对于获取准确预测结果也最为关键。其目的是更改右侧的参数，以便使大部分第 4 页 （共 12 页） 经验协方差（蓝色十字符号）落入置信区间内（红色条） 6。如果正确指定模型，预计约有 90% 的经验协方差会落在置信区间内。 通过对比分析，发现 Rational Quadratic 与数据拟合 比较好，大 部分经验协方差落入置 信区间内，其他一些则刚好落在区间边界处 ，如图 1 所示。 但是，确信此模型合适之前，还需检查交叉验证结果 。 在生成最终表面之前，应该了解模型对未知位置的值所做预测的准确程度。交叉验证和验证有助于您准确地判断哪个模型提供了最佳预测 7
10、。这些计算的统计数据可用作指示模型和 /或其相关参数值是否合理的诊断信息。 图 1 选择模型图 第 5 页 （共 12 页） 图 2 交叉验证图 图 2 显示预测值和测量值的差值的分位数以及标准正态分布中对应的分位数。如果预测值与真实值之间的误差为正态分布，则这些点应大致沿灰色线分布 8。如果误差呈正态分布，则可 放心使用依赖正态性的方法可以看到 标准均方根 值为 1.017969。此结果不错，因为该值的理想值应接近 1。正态 QQ 图还表明标准误差接近于正态分布，因为各点落在一对一的线的附近。我们将使用此模型进行预测。 4.2.3预测 河南省县级行政区火灾风险 使用面插值创建适当的预测表面后
11、，可使用 面插值图层到 多边形通过该表面预测 河南省县级行政区火灾风险 9。预测结果以及真实的火烧区分布见下图。图 3 颜色由浅到深 依次代表火烧风险指数，概率越大，火烧风险越高，概率越小，火烧风险越低。 第 6 页 （共 12 页） 图 3 2002-2012 县级行政 区火灾 评估图 第 7 页 （共 12 页） 图 4 2002-2012 河南省 火烧迹地数据 在图 4 中，黑色点分布表示 11 年来被火烧的次数，点数分布越密集表示被火烧的次数越多，点数分布越少，表示被火烧的次数越少，无色区域表示没有被火烧。该图是用来检验的火烧区数据。 第 8 页 （共 12 页） 4.2.4对插值结果进行验证 验证方法可采用如下方法： a.按县级行政区统计每个行政区 2002-2012 年来被火烧的单元总数。 b.计算每个县级行政区这 11 年来的火烧率。
