基于ArcGIS Engine的森林防火与应急决策支持系统设计与实现

为了解决预测森林火灾以及森林火灾发生之后的人员及设备的合理调度问题,基于ArcGIS Engine构建森林防火与应急决策支持系统。在此系统平台上,在没有发生火灾的情况下利用AHP法结合火险天气等级进行预测预报、设置最佳观测站位置等,在火灾发生时利用GPS对火点进行精确定位,并将接收到的数据在三维场景中进行动态火势模拟,实时观测火势蔓延态势。此外,将王正非林火蔓延模型进行优化,以便更准确地模拟林火的蔓延,当火灾发生后可进行统计分析并进行损失评估。结果表明,采用王正非林火蔓延模型结合ArcGIS Engine三维分析,对森林火灾蔓延态势的掌握达到了较高的准确度。     

大兴安岭呼中林区林火蔓延三维模拟

综合国内外林火蔓延相关研究,结合大兴安岭呼中林区的实际情况,选择Rothermel蔓延模型为林火蔓模拟模型,采用微软的Visual Studio 2010做为开发工具,OpenSceneGraph 3.0作为三维渲染引擎完成一款林火蔓延模拟软件(3DVFS)的开发.采用的林火蔓延算法是计算效率比较高的最短传播时间算法.林火蔓延模拟中综合考虑风、地形、可燃物类型等因素对林火蔓延的影响.林火模拟结果表明:3DVFS可以反映森林火灾的蔓延规律,进一步完善后可能为林火行为研究工作、森林防火扑火工作等起到一定的指导作用.     

渗透理论在森林火灾模拟系统中的仿真研究

为了研究林火行为对林火决策的重要性和林火的时空特性,主要利用渗透理论建立森林火灾的蔓延模型,通过该模型来模拟森林火灾的动向,仿真森林树木的分布情况和林火蔓延情况。仿真实验结果表明,提出的模型初步反映了森林火灾随林木分布密度不同而呈现不同蔓延情况的规律。同时,对风速、风向、地形等其他因素对火灾蔓延的影响进行了分析,并简单介绍了森林火灾蔓延的改进模型。图6表1参10     

基于多智能体的森林火灾蔓延模拟

从多智能体的角度来研究森林火灾的蔓延模拟,提出一个整合了地形、风因子、树种因子、以及树木水平分布因子的多智能体模型。在该模型中林火的燃烧蔓延和高程、风速、风向、树种紧密相连。应用该模型可以实现在特定条件下的林火蔓延模拟,预测林火发展趋势。基于多智能体的森林火灾蔓延模拟模型,借助美国西北大学的多智能体建模软件NetLogo开发完成。可以实行研究区域的高程数据读取,树种可燃性因子读取,设置风速风向,森林密度,可视化模拟林火蔓延趋势等功能。     

林火蔓延模拟研究进展

快速准确地模拟和预测林火的蔓延和发展,可以为及时部署灭火力量、控制火灾蔓延提供科学的决策依据。分析影响林火蔓延的地形、可燃物和气象三大因子,评述林火蔓延模型的适用性和林火蔓延模拟的发展现状,并指出目前林火蔓延模拟存在的主要问题以及今后林火蔓延模拟研究的发展方向。     

基于王正非模型与Rothermel模型的林火模拟比对

王正非模型和Rothermel模型是当前森林火灾模拟最常用的两个模型,为定量比较两个模型对于林火蔓延的适用情况,运用林火蔓延模型且综合考虑火场地形、气象及可燃物类型等因子,基于ArcEngine,最终实现不同模型下森林火灾的二维模拟。模拟结果表明:在地形、风速条件一定的情况下,王正非模型的拟合情况较接近于真实火灾模拟情况,通过与真实火灾情况的拟合校正对模型修正后的王正非模型拟合度可达0.94;此外经多次模拟发现,在地形条件一定的情况下,随着蔓延初始速度的增大,蔓延面积也相应的增加;不同的风速形成的火场面积不同,随着风速的增大,蔓延面积也相应增加。     

模糊数据挖掘技术支持下的林火蔓延模型选择研究

林火蔓延是一种复杂的燃烧现象,要准确预测林火行为,就需要有科学的林火蔓延模型. 该文结合广州市森林资源和森林防火的现状,利用模糊数据挖掘（FDM）技术,寻找与预测区域复杂自然条件相匹配的林火蔓延模型来预测林火行为. 其方法是:①确定影响林火行为的主导因子(可燃物水分含量、可燃物负荷量、易燃程度和坡度);②构建火灾数据样本集,利用FDM的模式发现与预测两大功能,归纳发现3类模式,依照择近原则匹配各模式所适用的林火蔓延模型;③根据火场指挥者实时提供的火灾信息,遵照FDM最大贴近度原则,判定新样本所接近的模式,然后自动选择适合这一模式的林火蔓延模型来预测林火行为.该方法可以提高林火行为预测的准确性.      

林火监测与预警在森林防灭火中的运用

森林火灾一旦发生,所带来的危害是巨大的,影响是深远的。因为森林火灾蔓延迅速,受到风力、风向、山形、地势等因素的影响,使得火势不易控制。在国内外所发生的多起森林火灾中,林火造成的损失非常大,在灾后植被的恢复阶段也需要投入较多的人力、物力以及财力,这就使得我们必须要加以重视。要想使得森林防灭火工作开展的质量水平得到提升,就要切实开展林火监测与预警工作,实现对林火的科学精准预警以及高效灭火。本文在接下来将会对此展开分析,探讨了当前概况,提出了一些措施建议,以供参考。     

林火监测与预警在森林防灭火中的运用

近年来,随着科技的进步和时代的发展,监测体系的成熟完善,为森林防火灭火带来了更多的可能,森林火灾作为世界范围内林业重大灾害,我国每年都会出现上千次的森林火灾,造成了严重的森林资源破坏,大量经济财产损失,甚至相关工作人员的人身安全也受到威胁,而林火监测与预警作为一项新兴的基础,在森林防火灭火中所起到的重要性不言而喻。鉴于此,本文将着重分析林火监测与预警在森林防灭火中的应用情况,旨在为更好地发挥出林火监测预警作用献力。     

吉林省森林火灾扑救能力评价

利用ArcView、ArcMap与SPSS等软件,结合吉林省林火数据(1992-2008年)与同时期气象数据,研究该地区林火时空动态特征,分析森林火灾损失与蔓延速度的关系,评测森林火灾扑救能力。结果表明:吉林省1950-2009年平均每10a发生森林火灾次数和过火面积呈递减趋势,进入2000年后年均森林火灾发生次数虽有所上升,但多以森林火警为主;1992-2008年全省火灾频发于中东部,其中敦化市和延边朝鲜族自治州安图县是火灾发生的主要地区;全省平均每次火灾历时2.86h,森林火灾损失价值与平均每小时火蔓延面积显著相关(r=0.87)。平均每小时火蔓延面积可以用作森林火灾扑救能力评测的一个指标。     

秦岭林区公路在森林防火中的应用与对策

秦岭林区公路在森林防火中起着十分积极的作用,可以保障防火物资和大量人员快速到达火场,可以以防火线的作用预防林火蔓延缩短扑火时间,减少扑火费用和降低火灾造成的损失,实现"打早、打小、打了"的目标。借用多种形式恢复不能通行的林区公路,注意5个衔接,解决好资金来源问题,合理布局,对森林防火工作、林区经济发展、动植物保护、森林观光旅游、森林资源管护工作都有促进。     

基于GIS的林火蔓延模拟的实现

为定量描述林火行为以辅助扑救决策,利用地理信息系统(GIS)软件建立林火蔓延模拟的空间背景并生成相应数据,运用林火蔓延模型且综合考虑火场地形、气象及可燃物类型等因子,采用点到点的传播方式,用Visual Basic 6.0开发软件,最终实现林火蔓延的动态模拟。模拟的结果表明,在地形条件一定的情况下,林火的初始蔓延速度和风速的大小对林火蔓延有明显的影响,不同的初始蔓延速度会导致不同的蔓延结果,随着初始速度的增大,蔓延面积也相应增加;不同的风速形成的火场面积不同,随着风速的增大,蔓延面积也相应增加,但火场的形状相似;坡向不同,接受阳光的照射不同,温度、湿度、土壤和植被都有差异,一般南坡比北坡更容易燃烧且蔓延速度快;不同的坡位会导致林地内水分含量不同,进而也会影响林火的蔓延速度。图5参12     

履带式遥控灭火机器人的设计及爬坡理论分析

在发生森林火灾时,通常有毒性气体的散发,给消防人员的人身安全带来了严重的威胁,同时复杂的林区地形也极大地阻碍了救援设备的进入.设计一种履带式多功能遥控灭火机器人,通过换载相应的灭火装备实现在不同火灾环境中灭火、救援、侦查等功能作业.该研究确定了履带式灭火机器人相关性能参数,对履带式灭火机器人的行驶机构进行了创新设计,并通过设计一种两自由度搭载装置,实现对灭火装备的控制;同时分析了几种灭火设备的搭载模式和环境适应性,保证了灭火机器人能够在多种环境下灵活作业;对履带式机器人底盘进行爬坡运动分析,验证了其运动的可行性,为以后的研究提供了理论依据.     

湖南省森林火灾空间格局及应急资源空间分布探析

为进一步提高湖南省森林防火工作水平,保护森林生态建设成果,借助Excel和Matlab软件分析湖南省森林火灾在时间和空间上的总体分布规律,并在此基础上利用ARCGIS软件结合叠加分析方法形象展示湖南省森林火灾应急资源的空间分布结构并评判合理性。评判结果表明目前湖南省火灾应急资源空间分布配置不合理。     

关于西昌森林航空消防发展的探讨

西昌森林航空消防工作曾经取得一定的成绩,但还存在一些问题。促进西昌森林航空消防发展要采取的对策是：建立森林航空消防应急飞行管制机制;用好国内国外两个市场的直升机资源;加强森林火灾航空监测工作;实施一站两基地作业,分散以制宜、集中以攻坚;加快移动航站建设,提高森林航空消防的灭火能力。     

关于推进塞罕坝森林防火水灭火系统建设的思考

多年来,塞罕坝机械林场把森林防火工作当作关系自身生死存亡的头等大事来抓,取得了建场48年未发生较大森林火灾的优异成绩。但仍然存在一些问题。根据塞罕坝林区的气候、水文特点,以及林场现有防扑火设备的条件,建立更为科学的水灭火系统既有必要性,又有可能性。水灭火系统建设将对林场及周边地区的生态、社会和经济三方面产生积极的影响,有力推动当地社会经济的可持续发展。     

南方林区森林火险精准区划方法

基于三维地理信息系统(3D GIS)技术,根据南方集体林区森林火灾的特点,以浙江省临安市为实验区,将森林火灾因子分成社会经济、林学特征、气象特征等三大类11个指标,并赋予相应的权重.在此基础上,构建3个特征向量(社会经济特征向量、林学特征向量、气象特征向量),建立了非线性数学模型——森林火险精准区划模型,并利用最小二乘法等数学方法,对模型进行了求解、优化与验证.结果表明:实验值和理论值的误差均小于0.1.该模型和实验区历史火灾发生情况基本吻合.     

三维元胞自动机各向异性林火蔓延快速模型

为建立林火蔓延动态预测模型,实现实时三维可视化模拟,构建了王正非 3D元胞自动机模型林火蔓延模拟框架。该模型考虑林火蔓延的物理规律和全局因素的相互作用,在王正非山火初始蔓延速度经验模型的基础上,综合考虑地表植被类型、地形坡度、风速、风向、温度5个因素,并根据元胞之间能量传递建立状态转换规则。以我国西南火灾高发区作为实验区域,在多约束条件下模拟林火蔓延行为并获取林火矢量边界,实验证明该方法简便、高效、输入参数少、运算效率高,可以实现不同条件下的林火蔓延快速模拟。