林火行为蔓延模型研究进展

森林火行为特征是进行林火预防和林火扑救的主要参考依据之一,林火行为研究在森林防火中具有重要意义。其中,林火蔓延作为关键的林火行为特征因子,林火蔓延模拟模型的构建研究一直是国内外的研究热点。文中将国内外各主要林火蔓延模拟模型按照模拟维度分为一维的传统模型和二维的空间模拟模型,总结了不同构建方法下传统模型的应用特点以及空间模拟模型的构成方法和选择;介绍了目前美国、加拿大、澳大利亚等林火管理发达国家主流的林火空间模拟系统的关键技术要点和适用条件;结合我国实际情况提出了相关研究应用建议,以期为发展我国自己的林火蔓延空间模拟模型提供参考。     

一种能够批处理的林火行为空间模拟系统

针对现有林火空间蔓延模拟软件输入参数后只能模拟一次,无法批处理多次模拟的不足,开发了具有批处理功能的林火行为空间模拟系统。该系统采用了国际上最常用的美国Rothermel模型和加拿大FBP蔓延模型,提供了美国系统和加拿大系统两种可燃物分类系统的处理能力,使用户可根据需要进行不同参数、不同环境变量条件下的多重模拟,还可进行自定义约束条件下的最优可燃物参数估计。这种多次模拟提高了相关研究的效率,为林火行为空间模拟结果提供了分布概率,使研究结果更可靠,为研究林火行为、林火对生态系统的影响提供了有力工具。     

虚拟景观下林火蔓延三维可视化研究进展

林火行为的研究与RS、GIS、GPS、林火数学模型、信息网络、数据库、计算机图形学、虚拟现实等技术密切相关,近些年来,这些技术的发展以及其集成化,使得对林火的研究从二维表达方式,再到如今的三维可视化表达,经过了一个又一个阶段.林火蔓延模拟与可视化的研究趋势是注重真实再现三维虚拟森林景观、多用户参与快速决策和网络信息服务等方面.文章以林火模型的发展、林火模拟系统的实现、以及与之相关的可视化技术的发展、林火模拟的实例几点为框架,对如今虚拟景观下林火蔓延三维可视化技术的研究状况和趋势进行了概述.     

燃烧概率模型在林火管理中的应用

火是多数森林生态系统中一个重要的干扰因素,影响景观结构和生态系统的稳定。利用燃烧概率（BP）模型可以模拟景观尺度上的火发生和蔓延过程,描述一个区域空间上的火发生概率和潜在的火行为特征。该模型已经成为林火管理的重要工具,也可为林火管理的规划和政策制定提供必要的信息。作为森林管理和林火扑救的一个科学工具,BP模型在林火扑救资源配置、管理策略制定、火灾风险评估等方面得到广泛应用。文中综述了BP模型在风险分析、可燃物管理、气候变化影响评估等方面的研究进展。基于BP模型模拟技术解决林火管理中的问题,可为开展有针对性的林火管理措施提供参考依据,通过林火管理降低景观尺度上的火灾风险,提高林火管理效益。     

林火蔓延模型的研究与实现

以可视化开发环境Visual Basic6．0与Map Objects控件作为系统开发平台,建立以东北林业大学帽儿山实验林场为研究区域的林火蔓延可视化系统。根据影响林火行为的各项因素,将空间信息和属性数据结合在一起,并将GIS技术成功应用到系统中,实现了在栅格地形背景图上进行林火蔓延的动态模拟,获得同一燃点在不同蔓延模型下的林火蔓延扩展图像。     

动态数据驱动的林火蔓延模型适宜性选择

基于BP人工神经网络方法设计林火模型适宜性选择技术框架结构,通过神经网络形成林火模型选择知识,实现林火模型的自动化和智能化选择;以火场环境因子为输入变量,以适宜火场环境模拟的林火蔓延模型作为输出变量,构建林火模型选择神经网络模型;研究输入、输出因子数据的获取与计算方式,实现动态数据驱动的林火模型自动选择机制.以北京市为例,选择有详细火场情况记录的72场林火作为试验样本,其中60条记录作为学习样本集,12条记录作为验证样本,对神经网络进行学习和验证,结果表明:模型选择精度可达到80%以上.     

森林小班林火蔓延模型信息化研究

针对我国森林小班林火蔓延模型信息化基础研究较薄弱的现状,以定量描述和分析小班林火蔓延为目的,在林业技术、地理信息系统技术、空间数学模型技术以及计算机信息等技术的支持下,以王正非和毛贤敏2位教授的林火蔓延模型为基础,建立基于八叉树理论的小班林火蔓延的数学模型,并在此基础上运用计算机技术与arcgis engine组件技术建立软件平台,实现小班林火蔓延的可视化模拟,揭示森林小班尺度的林火发生蔓延机理和过程,应用优化的林火蔓延模型实现林火蔓延空间预测。     

林火蔓延的计算机模拟与可视化研究进展

林火蔓延是林火行为的主要表现形式。本文对各种林火蔓延的计算机模拟和可视化技术的最新研究状况和发展趋势进行综述。首先,分析林火蔓延相关数学模型的类别和特点、模型发展方向与体系形成。其次,讨论基于元胞自动机的和惠更斯原理的二维林火模拟与显示技术,以及三维虚拟林火环境构建技术。最后,就林火蔓延模拟与管理信息系统的最新发展进行概括。认为林火蔓延模拟与可视化的研究与开发除向高精度与实用化等方向发展外,今后将更注重真实感环境下的多维虚拟森林景观构建、多用户参与的快速决策能力(如协同灭火)以及网络信息服务等方面。     

扑火队到达时间与火情的相互关系——介绍美国林务局关于林火管理模拟模型的研究成果

为了设计出最有效的森林防火计划,美国已开发出各种林火管理模型,其中包括航空灭火飞机生产率计算模拟模型(AIRPRO),林火模拟实施特性(FOCUS),林火经济学评价系统(FEES)和全国林火管理分析系统(NFMAS)。美国国有林普遍采用的初始行动评价模型是NFMAS的一部分。现在全国每年用于防火的费用约4亿美元,因此,任何一种改进都会带来很大的经济效益。如何提高扑火队的工作效率,如何控制火情的发生,已有很多研究成果,也搞出不少模型,但很少有人研究扑火队到达火场的时间与火情的关系。美国林务局艾里克·史密斯先生借助于林火经济学评价系统(FEES)研究了扑火队到达时间与其     

基于3S的江西省森林防火指挥辅助决策系统

以Com GIS出发,基于先进的ArcGIS技术平台,使用ArcGIS Engine 9.3技术开发的江西省森林防火指挥辅助决策系统,阐述本系统在林火数据库管理,火险预防、火点定位、最佳扑火路线分析,火灾模拟、指挥决策、灾后评估等方面的功能和设计,系统的建设和使用将大大提高江西省森林防火的科学化和自动化管理水平,为进一步提高江西省森林防火和林火扑救的科学性和合理性,打下了良好的基础。     

基于改进的元胞自动机林火蔓延模拟研究与实现

根据我国森林火灾蔓延的特点,在分析了国内外主流林火蔓延模型的基础上,将元胞自动机原理与林火蔓延自身的特点相结合,着重研究了风作用系数、地形坡度调整系数等在元胞自动机中的作用形式,并引入地图代数中距离系数的概念,对原有林火蔓延速度模型进行改进,以提高模拟精度,使模拟结果更加真实地反映现实世界中林火的蔓延特点。最后采用C#语言结合ArcEngine的编程技术,以汕头市某山地DEM(数字高程模型)数据为例,动态模拟了林火蔓延的过程。     

林火蔓延模型及其应用概述

普罗米修斯（Prometheus）林火蔓延模型可以预测将要发生的林火行为,指导林火扑救和评估林火管理政策。分析了影响火模拟的主要因子,对当前主要的火增长模型,包括经验模型、半经验模型和物理模型进行了概述。列举了当前应用比较广泛的火增长模拟软件的主要特征,包括PrometheusBEHAVEPlus、Farsite等。讨论了火增长物理模型的局限性和未来发展方向。     

基于3S的森林火灾信息管理系统研究

介绍了基于GIS、GPS、RS技术的森林火灾信息管理系统的方案设计、运行机制和主要功能;探索了在信息技术支持下整合林火预警模型、林火扑救辅助指挥模型和林火损失计算模型的有效方法;介绍了该系统在江西省森林火灾管理中的使用情况。     

林火增长模型及应用软件

火增长模型可以预测将要发生的林火行为, 指导林火扑救和评估林火管理政策。文中分析了影响火模拟的主要因子, 对当前主要的火增长模型, 包括经验模型、半经验模型和物理模型进行了概述, 并列举了应用比较广泛的火增长模拟软件包括Prometheus, Behave Plus和Farsite等的主要特征, 讨论了火增长物理模型的局限性及未来发展方向。     

美国的森林生长与收获混合模拟系统

充分发挥森林生态效益是当前森林经营管理工作的重点,森林生长模拟系统是森林经营管理的常用工具。介绍了美国的森林生长混合模拟系统FVS-BGC(FVS-Bio-Geochemical Cycles),该系统是由经验生长收获模型(FVS:Forest vegetation simulator)与林分生物地球化学循环过程模型(STAND-BGC:Stand Bio-Geochemi-cal Cycles)组成的混合模拟系统,可以基于生理过程、气候变化等环境条件来模拟单木和林分两个水平在日和年时间尺度上的生长过程;还介绍了该系统的功能、结构、运行流程以及输入输出结果3个方面,并以一块美国火炬松(Loblolly pine)林分为例进行了模拟预测。     

基于GIS的森林火灾扑救指挥辅助决策系统的建立及应用研究

针对山地森林火灾预防难、扑救难、易伤亡的特点,在对森林防火业务进行需求分析的基础上,以GIS为核心,建立森林防火基础地理数据库,综合应用空间信息技术、网络通讯技术、硬件开发技术及林火理论对其进行研发,建立了森林火灾扑救指挥辅助决策系统。系统实现了GPS人员动态跟踪及火情采集、林火热点管理、林火蔓延模拟、灭火扑救辅助决策、森林火灾发展态势发布、三维火环境场景浏览等多个功能。系统以.net技术、SQL Server数据库技术、Skyline三维可视化技术、ArcGIS Engine开发组件为基础,结合GPS芯片、通讯网络及智能手机进行集成开发。系统建立示范以来,在日常林火管理中能及时发现潜在森林火灾、开展计算机辅助决策与处置,实现森林防火计算机信息化,从而提高林火管理水平,取得良好的防灾、减灾效果。     

森林火灾的三维可视化模拟研究

选用王正非和毛贤敏林火蔓延模型,采取元胞自动机的算法模拟林火蔓延过程,通过Unity3D实现三维地形和林火的显现,实现在模拟的三维环境中,根据气象、地形、植被因素的不同模拟林火的发生发展状态,通过三维模拟林火的发生发展、预判其发展态势,对组织指挥扑救,提高灭火效率和确保灭火人员安全具有十分重要意义。     

林火研究综述(Ⅳ)——GIS在林火管理中应用现状及发展趋势

GIS技术是一门涵盖多种知识的边缘学科软件工具,其运用广泛、效果明显。文中主要描述了GIS技术在国内外林火管理中的应用研究,通过建立各种系统模块,运用GIS技术进行林火管理辅助设计、林火预测预报、林火探测扑救、损失评估等。GIS技术在不断地发展,同时与RS和GPS高度结合并在最小误差范围内全方位地为林火管理服务。     

Mobile GIS在林火应急管理系统中的应用研究

为了改善林火应急机制,提升林火救援与应急效率,减小林火带来的损失.介绍Mobile GIS的应用现状,对在现有林火应急管理决策系统平台上采取SOA架构,利用Mobile Phone和移动通信技术构建林火应急管理实时数据交换系统的业务流程及技术平台等进行了阐述.     

DEM在林火行为模拟中的应用

林火行为具有时间和空间特征,利用DEM(Digital Elevation Model)对林火行为进行3维模拟是一个很有前景的研究方向。本研究利用ArcView实现DEM数据源的提取、模型转换,通过林相图和地形图的配准,将影响林火蔓延的可燃物因子与DEM结合,进行效果图显示,为林火行为的3维模拟进行了有益的实践。