一种基于时空知识图谱的森林火灾承灾体风险分析方法

本发明涉及地理环境监测领域，尤其是一种基于时空知识图谱的森林火灾承灾体风险分析方法。

背景技术：

1、森林火灾事件频发，对邻近风险区域的居民区建筑物、电力设施、通讯信号塔、古建筑等承灾体造成严重威胁。承灾体是指直接受到灾害影响和损害的人类社会主体。主要包括人类本身和社会发展的各个方面，如工业、农业、能源、建筑业、交通、通信、教育、文化、娱乐、各种减灾工程设施及生产、生活服务设施，以及人们所积累起来的各类财富等。承灾体受森林火灾影响的程度，与承灾体可燃性（建筑材料、防火措施、建筑用途、建设年限）、损毁代价、经济价值等因素密切相关。

2、目前已有大量关于承灾体风险分析的研究。然而，多数承灾体风险分析研究的重点是在灾害没有发生时进行承灾体风险静态分析，而没有顾及在森林火灾动态蔓延阶段对承灾体进行实时风险分析。当森林火灾发生与蔓延时，如何综合考虑承灾体可燃性（建筑材料、防火措施、建筑用途、建设年限）、损毁代价、经济价值等因素进行承灾体精细化预警还需进一步研究。如何在灾害动态蔓延时快速预测蔓延趋势，计算周边承灾体的风险，研判承灾体施救策略对于应急救援决策支持具有重要现实意义。

3、因此，本发明以森林火灾蔓延趋势分析为例，对受到灾害威胁的承灾体进行动态风险预测分析，并按林火蔓延趋势时间将风险设计划分极高风险、高风险、中风险、低风险承灾体，并结合承灾体的可燃性、经济价值、损毁代价等因素进行精准预警，提供施救策略。本发明提出的方法对于森林火灾蔓延期间的精准施救。

技术实现思路

1、因此，本发明提出一种基于时空知识图谱的森林火灾承灾体风险分析方法，包括以下步骤：

2、步骤1、建立时空知识图谱，并基于卫星和时空知识图谱数据确定森林火灾燃烧范围；

3、步骤2、基于时空知识图谱的火灾相关计算数据以及改进的王正非森林火灾蔓延模型计算平面任意方向火灾蔓延速度；

4、步骤3、将火灾蔓延速度与时间相乘计算火灾未来15/30/45/60/90/120/180分钟蔓延区域；

5、步骤4、基于时空知识图谱进行火灾蔓延区域与承灾体空间分布的时空叠置分析；

6、步骤5、基于火灾蔓延区域与承灾体空间分布的时空叠置结果获得火灾蔓延至承灾体的时间并划分承灾体风险等级；

7、步骤6、对于火灾蔓延区域附近的包括电力设施、通讯信号塔、古建筑在内的公共设施承灾体，根据步骤5计算的承灾体风险等级，在时空知识图谱中深度检索承灾体责任人，并向承灾体责任人进行包括高亮显示、声光报警、电话通知在内的风险提醒；

8、步骤7、对于火灾蔓延区域附近居民区建筑物承灾体，根据步骤5计算的承灾体风险等级，在时空知识图谱中深度检索承灾体责任人，并向承灾体责任人提供时空知识图谱存储的居民区建筑物承灾体可燃性风险信息以及进行包括高亮显示、声光报警、电话通知在内的风险提醒。

9、本发明具有以下有益技术效果：基于时空知识图谱的灾害蔓延分析和承灾体风险动态预测方法，以森林火灾蔓延趋势分析为例构建灾中承灾体风险动态预测时空知识图谱框架，在概念层设计中考虑了承灾体的时间、空间与可燃性、经济价值、损毁代价等属性特征，实现承灾体与灾害场景中多元异构数据融合与协同分析。该方法将承灾体风险动态分析的专家知识规则化，将承灾体分为居民区承灾体和公共设施承灾体两类。基于静态的、分布式的存在的多类承灾体与动态的灾害蔓延分析结果的时空关系进行承灾体风险在不同时间段的极高、高、中、低风险推理分析，并结合居民区建筑物承灾体的可燃性、经济价值、损毁代价等属性提供救灾救援所需可燃物风险信息，向电力设施、通讯信号塔、古建筑这类公共设施提供救灾救援重点关注信息同时向业主提供预警信息。

技术特征：

1.一种基于时空知识图谱的森林火灾承灾体风险分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1中，建立时空知识图谱的具体步骤为：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤2中，将步骤1分析得到的森林火灾燃烧范围作为初始燃烧范围；查询时空知识图谱中初始燃烧范围对应的森林火灾蔓延预测多元时空要素，并将其带入改进的王正非森林火灾蔓延模型进行计算，得到平面任意方向的森林火灾蔓延速度。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤3中，将步骤2计算出的平面任意方向森林火灾蔓延速度，与15/30/45/60/90/120/180分钟分别相乘，计算火灾未来15/30/45/60/90/120/180分钟蔓延区域。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤4，将步骤3中计算出的未来15/30/45/60/90/120/180分钟蔓延区域分别与时空知识图谱中存储的承灾体空间分布做叠置分析，判断承灾体是否处于未来15/30/45/60/90/120/180分钟蔓延区域之内。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤5中，其中，未来15/30/45/60/90/120/180分钟蔓延区域内的承灾体分别被定义为极高风险、极高风险、高风险、高风险、中风险、中风险、低风险。

7.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现权利要求1至6任一项所述方法中的步骤。

8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至6任一项所述方法中的步骤。

技术总结
本发明提出一种基于时空知识图谱的森林火灾承灾体风险分析方法，首先，建立时空知识图谱，并基于卫星和时空知识图谱数据确定森林火灾燃烧范围；其次，基于时空知识图谱的火灾相关计算数据以及改进的王正非森林火灾蔓延模型计算平面任意方向火灾蔓延速度；再次，将火灾蔓延速度与时间相乘计算火灾未来蔓延区域；基于时空知识图谱进行火灾蔓延区域与承灾体空间分布的时空叠置分析；最后，对于火灾蔓延区域附近承灾体进行风险提醒。该方法结合承灾体的脆弱性、社会经济价值、损毁代价等属性进行精准预警。

技术研发人员：葛星彤,彭玲,杨丽娜,李玮超
受保护的技术使用者：中国科学院空天信息创新研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15