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4 ~ 6倍(肖化顺，2009; Bisson et al., 2003)。林火阻隔网(forest fire separating network，FFSN)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FFSN火灾防控效能的发挥(肖化顺，2005)。目前，国内外相关研究主要是FFSN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，2000; 谢政等，1995; 姚树人等，2002; Douglas，1990)。有关FFSN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FFSN森林火灾防控效能的影响因素，提出了FFSN评判指标体系，构建了FFSN火灾防控效能模糊综合评判模型，并进行了评判试验，为FFSN结构和布局调整服务，以发挥FFSN在森林消防中的重要作用。

1 林火阻隔网定义

FFSN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10 m以上)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FFSN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FFSN抽象为一个连通图。

2 评判指标体系的建立

FFSN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FFSN密度、FFSN网眼变动系数、FFSN连通度、FFSN通达度、森林消防水资源-FFSN连通指数、森林消防水资源-FFSN通达度6个因子为FFSN火灾防控效能综合评判指标。研究过程中，将区域性FFSN抽象为一个连通图，记作N(V，E)，其中E为网络N的边集，V为网络N边集E的端点构成的节点集。

1) FFSN密度    FFSN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FFSN火灾防控效能的传统指标，可用FFSN总长度与林地总面积之比表示(姚树人等，2002)。因此，某一区域FFSN密度可表示为:

式中: E₀₁为FFSN N(V，E)的网络密度，L为FFSN总长度，S为林地总面积。

2) FFSN网眼变动系数指    FFSN网眼面积标准差与平均网眼面积之比，是描述FFSN网眼面积的分配均匀程度。FFSN变动系数值越小，表明FFSN网眼面积分配越合理，其表达式为:

式中: E₀₂为FFSN网眼变动系数，p为FFSN网眼总数，s_i为第i个网眼的面积，s为网眼平均面积。

3) FFSN连通度    假设林火发生时，火点在FFSN中节点v_i处(或离节点v_i最近处)，节点v_i与FFSN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v_i处，有利于林火扑救与指挥，是网络N(V，E)中所有节点对在网络中连通度的平均值(顾政华等，2005)，其表达式为:

式中: E₀₃为FFSN网N(V，E)连通度，n为FFSN网N的节点数，k_ij为FFSN在网络N中使得节点v_i，v_j(i ≠ j)不连通所要移去的最少边数，称k_ij为点对v_i，v_j在网络N中的连通度。

4) FFSN通达度    节点通达度是指在林区内从某节点出发，通过FFSN边抵达所有需要连接的节点的最短时间。FFSN通达度是各节点通达度的平均值，反映了FFSN各节点之间联系难易程度，其表达式为:

式中: E₀₄为FFSN连通图N(V，E)中的节点v_i，v_j的FFSN通达度，t_ij为从节点v_i到v_j所需最少时间，即节点v_i的通达性，n为FFSN网N的节点数。本文只采用道路和防火线参与FFSN通达度计算。约定如表 1。

5) 森林消防水资源点-FFSN连通指数    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-FFSN连通指数是指林区内与FFSN连通的森林消防水资源点个数和林区内水源点总数之比(Douglas，1990)。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FFSN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:

式中: E₀₅为森林消防水资源-FFSN连通指数，W为林区水源点总数，w为与FFSN连通的消防水资源点数。

6) 森林消防水资源点-FFSN通达度    水资源点通达度指从水资源点出发，通过FFSN边抵达所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(Douglas，1990)，其表达式为:

式中: E₀₆为森林消防水资源-FFSN通达度，w为与FFSN连通的消防水资源个数，t_ki为消防水资源点k到FFSN节点v_i最短路径上所需时间，即节点v_i的通达性，n为FFSN网N(V，E)的节点数，计算时，其约定同E₀₄。

3 FFSN火灾防控效能的模糊评判

利用模糊数学方法进行FFSN火灾防控效能评判，其主要步骤有: 1)定量估算FFSN火灾防控效能评判指标值; 2)确定各评判指标权重; 3)建立模型综合评判矩阵; 4)定义隶属函数、确定隶属度; 5)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4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2007年更新的1: 1万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)、1: 1万数字化林相图、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GIS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FFSN连通图(各节、边均带属性)，如图 1。

3.1 指标值计算

1) FFSN密度    在ArcGIS平台上，可直接查询FFSN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FFSN长度与林地面积。

2) FFSN网眼变动系数    FFSN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FFSN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FFSN网眼变动系数。

3) FFSN连通度    采用网络理论的最大流算法(谢政等，1995)，可以得到连通度的一个算法:在FFSN连通图N(V，E)中，默认每条边上的容量权为1，运用最大流算法，可计算出节点v_i，v_j(i ≠ j)之间的最大流量，根据最大流最小截集，此值即为k_ij，然后循环，计算出FFSN连通度。

4) FFSN通达度    在ArcGIS的ArcMap中创建FFSN网络数据集，调用ArcToolbox工具中的Network Analyst最佳路径分析，求得FFSN各节点通达度。

5) 森林消防水资源点-FFSN连通指数:其过程同3)。

6) 森林消防水资源点-FFSN通达度:其过程同4)。

计算结果如表 2所示。

3.2 模糊综合评判

1) 指标权重的确定    根据评价指标，采用层次分析(AHP)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200份，回收193份，回收率96.5%。采用1 ~ 9比例标度对重要性程度赋值(康燕燕，2009)，得到如下判断矩阵:

根据以上矩阵A，即可计算出标准化后的权重为w = (0.220 0，0.144 0，0.103 0，0.246 0，0.086 0，0.201 0)。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(CR)小于0.1时，认为判断矩阵的一致性可以接受，否则应修正(肖位枢，1992)。经计算，一致性指标CR = 0.003 2＜0.1，权重分配符合要求。

2) 模糊矩阵的建立    用模糊矩阵表示评判对象与评判指标:

式中: r_ij表示第i林区的第j个影响因素，i = 1，2，3，4; j = 1，2，3，4，5，6。对q个因素，划分为2类，q₁ ={指标值越大越好}，q₂ = {指标值越小越好}。

3) 定义隶属函数

4) 确定隶属度    用归一化权重(∑ω_i = 1)修正隶属度函数形成修正隶属度函数，为G_j = ω_jF_j。

5) 计算贴近度    将每个因素中的最佳值组合成最优值Y = (Y₁，Y₂，…，Y_n)，计算各林区与最优值之间的贴近度δ(F_i，Y) = 1-D(F_i，Y) = 1-，这里δ是海明距离(彭展声等，2007)。

由隶属函数标准化因子数据得到隶属度函数值，如表 3; 经修正隶属度函数计算，得到修正隶属度函数值，如表 4; 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 5。

由此，广州市4个林区的林火阻隔网火灾防控效能的评判顺序为δ₃＞δ₄＞δ₂＞δ₁，即FFSN火灾防控效能的大小顺序为花都林区＞白云林区＞增城林区＞从化林区。

4 结论与讨论

1) 广州市1997—2006年10年间共发生森林火灾87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＞增城林区＞白云林区＞花都林区，比值为4.66，3.19，2.51，1.02。控制率顺序为花都林区＜白云林区＜增城林市＜从化林区，分别为81: 117: 186: 244。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FFSN火灾防控实际，对于FFSN森林火灾防控效能的评判具有较好的实践应用价值。

2) 从评价过程中可以看出:对于花都林区因其E₀₁，E₀₃指标值高，E₀₆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E₀₁，E₀₅指标值低，其E₀₂，E₀₄指标值高，经计算贴近度相对较小，因此FFSN森林火灾防控效能发挥差。

3) 根据指标权重大小，FFSN通达度对其防控效能发挥影响最大，其次是FFSN密度＞水资源－FFSN通达度＞FFSN网眼变动系数＞FFSN连通度＞水资源-FFSN连通指数。因此，在林区FFSN规划建设中，考虑FFSN防控效能发挥的效果，首要的是提高FFSN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FFSN的更新改造，使其符合FFSN防控要求，以发挥其更好防控效能效果。

4) 本研究首次提出了林火阻隔网(FFSN)火灾防控效能评判指标体系，建立了FFSN火灾防控效能综合评判模型，改进了利用传统指标(FFSN密度和FFSN网眼变动系数)进行FFSN质效评定的技术方法，经实证研究，评判结果符合客观实际。FFSN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FFSN防控效能发挥程度，可以为林区FFSN结构体系建设提供重要参考依据。