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自然资源遥感  2025, Vol. 37 Issue (6): 211-218    DOI: 10.6046/zrzyyg.2024336
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森林城镇交界域划分方法对比研究——以加拿大艾伯塔省伍德布法罗市为例
王梓濛1(), 廖远鸿1, 楼书含1, 白玉琪1,2()
1.清华大学地球系统科学系,东亚迁徙鸟类与栖息地生态学教育部野外科学观测研究站,清华大学全球变化研究院,北京 100084
2.清华大学中国城市研究院,北京 100084
A comparative study of the methods for delineating wildland-urban interfaces: A case study of Wood Buffalo, Alberta, Canada
WANG Zimeng1(), LIAO Yuanhong1, LOU Shuhan1, BAI Yuqi1,2()
1. Department of Earth System Science, Ministry of Education Ecological Field Station for East Asian Migratory Birds and Their Habitatses, Institute for Global Change Studies, Tsinghua University, Beijing 100084, China
2. Tsinghua Urban Institute, Tsinghua University, Beijing 100084, China
全文: PDF(3158 KB)   HTML  
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摘要 

森林城镇交界域指房屋与森林等自然植被相遇或相混合的区域。森林城镇交界域(wildland-urban interface,WUI)划分对火灾风险管理、森林资源开发利用、气候变化应对、社会经济可持续发展等都具有重要价值。目前森林城镇交界域划分方法多基于《美国联邦公报》的定义进行发展和细化,以建筑密度、植被覆盖度、建筑与植被的距离等指标为参量,可分为建筑密度优先、燃料等级优先、建筑植被缓冲区重合3类方法。该研究先对3类森林城镇交界域区域划分方法相关研究文献进行总结和对比,然后选择了多年来野火频发的加拿大艾伯塔省伍德布法罗市为试验区,利用微软加拿大建筑足迹数据、GLC_FCS30—2020土地覆盖数据和当地历史火点和火迹地数据,完成了3类方法结果对比。结果表明建筑密度优先方法划分结果与历史野火记录重合比例最高,但忽略了同样具有野火风险的低密度建筑; 燃料等级优先方法面积偏大,与历史野火记录重合比例较低,过于关注建筑周围的植被而忽略了建筑本身; 建筑植被缓冲区重合方法与历史野火记录重合比例最低,划分结果面积偏小,主要原因在于缓冲区距离设置较小。该研究揭示了现有方法的优势和局限性,有助于未来更科学合理地划分森林城镇交界域区域,为火灾风险应对和应急管理决策提供决策参考。

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王梓濛
廖远鸿
楼书含
白玉琪
关键词 森林城镇交界域建筑密度优先方法燃料等级优先方法建筑植被缓冲区重合方法野火风险管理    
Abstract

A wildland-urban interface (WUI) refers to the area where residential buildings meet or intermingle with natural vegetation such as forests. The delineation of the WUI plays an important role in fire risk management, forest resource development and utilization, climate change responses, and sustainable socio-economic development. Current methods for WUI delineation are primarily developed and refined based on the definition given in the Federal Register of the United States. Based on indicators such as building density, vegetation coverage, and the distance between buildings and vegetation, these methods can be categorized into three types: building density priority, fuel grade priority, and overlap between building-vegetation buffer zones. Initially, this study presented a summary and comparison of relevant literature on the three types of methods. Then, Wood Buffalo in Alberta, Canada, an area frequently affected by wildfires, was selected to compare the three methods using data on Canadian building footprints released by Microsoft, global land cover from GLC_FCS30-2020, and local historical fire points and fire scars. The results indicate that the building density priority method exhibited the highest coincidence rate with historical wildfire records. However, it overlooked low-density buildings that were also at risk of wildfire. The fuel grade priority method produced a larger delineation area, with a lower coincidence rate with historical wildfire records since it focused excessively on the vegetation around buildings while neglecting the buildings themselves. In contrast, overlap between building-vegetation buffer zones presented the lowest coincidence rate with historical wildfire records and the smallest delineation area. This occurred primarily due to the short distance setting of buffer zones. This study reveals the strengths and limitations of existing methods, contributing to more scientifically robust and rational WUI delineation in the future while also providing references for decision-making in fire risk management and emergency responses.

Key wordswildland-urban interface (WUI)    building density priority method    fuel grade priority method    overlap between building-vegetation buffer zones    wildfire risk management
收稿日期: 2024-10-18      出版日期: 2025-12-31
ZTFLH:  TP79  
基金资助:国家重点研发计划“国家级综合地球观测系统(GEOSS)框架与原型系统研发”(2021YFE0117000)
通讯作者: 白玉琪(1976-),男,博士,教授,主要从事地球大数据的理论、方法和应用研究。Email: yuqibai@tsinghua.edu.cn
作者简介: 王梓濛 (2002-),女,博士研究生,研究方向为野火观测和风险评估。Email: wangzm24@mails.tsinghua.edu.cn
引用本文:   
王梓濛, 廖远鸿, 楼书含, 白玉琪. 森林城镇交界域划分方法对比研究——以加拿大艾伯塔省伍德布法罗市为例[J]. 自然资源遥感, 2025, 37(6): 211-218.
WANG Zimeng, LIAO Yuanhong, LOU Shuhan, BAI Yuqi. A comparative study of the methods for delineating wildland-urban interfaces: A case study of Wood Buffalo, Alberta, Canada. Remote Sensing for Natural Resources, 2025, 37(6): 211-218.
链接本文:  
https://www.gtzyyg.com/CN/10.6046/zrzyyg.2024336      或      https://www.gtzyyg.com/CN/Y2025/V37/I6/211
作者 WUI子类 筛选要素及阈值 所用数据 年份 研究区
Schug等 [11] 交界WUI
和混合
WUI
利用500 m半径圆形移动窗口计算建筑密度和植被覆盖率
住房密度大于每16.19 hm21栋房屋,并且野生植被覆盖率超过50%或低于50%但位于大型密集植被区域的2.4 km范围内
土地覆盖数据
建筑面积占比数据
2023年 全球
Chen等[12] 交界WUI
和混合
WUI
建立400 m网格计算建筑密度和植被覆盖率
住房密度大于每16.19 hm21栋房屋,并且野生植被覆盖率超过50%或低于50%但位于大型密集植被区域的2.4 km范围内
土地覆盖数据
人口密度数据
建筑足迹数据
2024年 全球
Carlson等[10] 交界WUI
和混合
WUI
根据不同的邻域半径大小,确定划分WUI的范围,论文中选择了100 m,200 m,300 m,400 m,500 m和1 500 m
住房密度大于每16.19 hm21栋房屋,并且野生植被覆盖率超过50%或低于50%但位于大型密集植被区域的2.4 km范围内
建筑足迹数据
土地覆盖数据
2022年 美国
Johnston等[13] 住房WUI、工业WUI
和公共设施WUI
根据植被的可燃性和连通性算植被的权重燃料等级
根据不同的权重燃料等级创建可变宽度缓冲区域
冲区的最大宽度为2 400 m,燃料等级越高,燃烧成本越高,缓冲区越小
建筑足迹数据
土地覆盖数据
2018年 加拿大
Bar-Massada等[14] 交界WUI
和混合
WUI
建成区缓冲区100 m内的像元作为候选像元
候选像元500 m半径内植被密度>50%
候选像元距离大型植被斑块<600 m
建筑足迹数据
土地覆盖数据
2023年 欧盟
Modugno等[15] 距离建筑区域<200 m
距离野生植被区域<400 m
建筑位置数据
土地覆盖数据
2016年 欧盟
Tab.1  部分WUI划分方法汇总表
Fig.1  伍德布法罗市区位图
Fig.2  伍德布法罗市建筑足迹分布图
栅格值 种类 燃料等级
71 开阔常绿针叶林(0.15<fc<0.4) 1
72 闭阔常绿针叶林(fc>0.4) 1
81 开阔落叶针叶林(0.15<fc<0.4) 1
82 闭阔落叶针叶林(fc>0.4) 1
51 开阔常绿阔叶林 2
52 闭阔常绿阔叶林 2
61 开阔落叶阔叶林(0.15<fc<0.4) 2
62 闭阔落叶阔叶林(fc>0.4) 2
91 开阔混交叶片林(阔叶树和针叶树) 2
92 闭阔混交叶片林(阔叶树和针叶树) 2
120 灌木地 3
121 常绿灌木地 3
122 落叶灌木地 3
130 草地 3
152 稀疏灌木地(fc<0.15) 3
180 沼泽 4
150 稀疏植被(fc<0.15) 4
153 稀疏草本植被(fc<0.15) 5
11 草本植被覆盖 5
10 耕地 /
12 树木或灌木覆盖(果园) /
20 灌溉耕地 /
140 地衣和苔藓植被 /
190 不透水表面 /
200 裸地 /
201 固化裸地 /
202 非固化裸地 /
210 水体 /
220 永久性冰雪覆盖 /
250 填充值 /
Tab.2  不同土地覆盖类型 (GLC-FCS30—2020)的燃料等级相对排名
Fig.3  城市森林交界域划分结果
Fig.4  不同划分方法结果细节对比图
划分方法 建筑位置 对WUI建立的缓冲区距离/m
0 10 50 100
建筑密度优先 火迹地缓冲区内 18 908 18 925 18 954 18 975
非缓冲区内 2 304 2 367 2 414 2 445
燃料等级优先 火迹地缓冲区内 1 528 2 260 8 377 14 579
非缓冲区内 774 1 459 2 537 2 744
建筑植被缓冲区重合 火迹地缓冲区内 16 607 17 010 17 422 17 716
非缓冲区内 1 989 2 665 2 865 3 050
Tab.3  伍德布法罗市不同城市森林交界域的建筑数量
划分方法 WUI总面
积/km2
火点数
量/个
WUI内的
火迹地面
积/km2
占总火迹
地面积比
例/%
占WUI面
积比例/%
建筑密度优先 298.23 655 59.85 0.17 20.071
燃料等级优先 1 682.16 427 277.23 0.82 16.481
建筑植被缓冲
区重合
261.22 629 36.94 0.11 14.143
Tab.4  伍德布法罗市不同WUI内的面积、野火火点数量、燃烧面积
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