基于三维曲面元胞自动机模型的林火蔓延模拟

为了研究林火蔓延的动态预测及可视化模拟问题,该文在分析现有林火蔓延模型的基础上,提出选用三维曲面元胞自动机进行林火建模和蔓延模拟. 该文初步完成了一个整合数字高程模型、气象因子、树种因子的三维曲面元胞自动机模型,设计了数据提取、加工、应用框架,开发出了能够进行林火蔓延三维模拟的软件系统. 并通过八达岭林场局部地区的模拟,指出了应用该模型,可以实现不同条件下的林火蔓延模拟,快速预测林火发展趋势,同时探讨了模型改进的方向.      

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。     

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.      

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。      

基于栅格结构的林火蔓延模拟研究及其实现

为研究定量模拟林火行为对林火决策的重要性和林火扩展的时空特性 ,该文在地理信息系统 (ArcView)支持下 ,建立了火场扩展模拟的空间背景数据库 .在此基础上选择了两个组合模型 ,生成速度图文件 ;通过比较边界插值算法、边界外延算法和迷宫算法的不同特点 ,最终采用迷宫算法实现了在栅格地形背景图上林火蔓延的动态模拟 ,获得了在不同燃点有风和无风情况下的蔓延扩展历时图 ,分析得出风速对林火蔓延扩展的影响较大 ,不同燃点下火蔓延的态势是陡坡火蔓延迅速 ,扑救难度大 ;缓坡较陡坡火蔓延的速度慢 ,范围较小 ,宜尽早从火头打起 ,尽早扑灭 .     

动态数据驱动的林火蔓延模型模拟误差自适应修正

以动态数据驱动技术为基础,通过对林火蔓延模拟精度验证方法和模拟误差的分析,确定模拟误差修正参数及其计算方法,并通过神经网络技术自动生成模拟误差修正参数,从而实现林火蔓延模型模拟误差的在线自适应修正.以王正非林火蔓延模型为例,采用历史记录火场数据对模拟误差的自适应修正过程进行验证试验,结果表明,在预测的l6条记录中,有1...     

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.     

基于GIS模型的林火蔓延计算机仿真

在GIS的支持下,建立了林火蔓延的空间背景数据库,在此基础上采用了王正非林火蔓延模型和遍历各点算法,在空间背景数据库之上,用Visual C 6.0 MapObject2.1控件技术进行了林火蔓延的动态模拟,以实现任意地点、任意气象条件下的林火蔓延动态仿真模拟,直观地掌握林火的发生、发展和蔓延的过程,以及林火蔓延的方向等。通过对模拟结果的分析得出,在模拟的过程中计算机运行比较快,模拟效果很好。     

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。     

基于元胞自动机的林火蔓延时空演变研究

以林火蔓延时空演变过程的计算机模拟为研究目的,提出一种 GIS空间分析功能和元胞自动机模拟功能相结合的林火蔓延模拟方法.探讨影响林火蔓延的因素,将林火蔓延影响因子概括为土壤特性、可燃物特性、气象因子、地形因子和地理阻隔因素;分析林火蔓延模型,选取毛贤敏的王正非修正模型进行模拟;结合元胞自动机和GIS空间分析技术,对元胞属性赋值;根据林火蔓延的特点,设置元胞的状态;利用元胞扩散算法对元胞扩散过程进行模拟;最后,开发了一个原型系统,对林火蔓延的时空演变过程进行展示.结合 GIS空间分析功能和元胞自动机技术能够较好地对林火的时空演变过程进行模拟.     

森林火灾蔓延多模型预测系统研究

该文通过对森林火蔓延模型的研究,建立了一种使用产生式原则的多模型森林地表火蔓延预测系统. 此预测系统通过与森林火灾实时监控系统连接,将数据流动由传统公式计算中的单向流动,变为计算数据流回输入端,进行反馈修正计算,从而形成一个对数据库的修正与补充的系统,以达到减小模型预测误差的目的. 与实测结果比较表明,该系统的预测结果可信,能够实现林火蔓延的预测.      

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。     

基于GIS和RS的林火行为预测研究

通过运用RS和G IS技术获取的影响林火行为因子信息的基础上,结合广州市的具体情况,应用计算机和数学知识建立了林火蔓延的模拟流程,并实现了林火行为的动态模拟。     

林火蔓延模型模拟空间精度评价研究

在林火蔓延模拟过程中,为技术基础林火蔓延模型模拟空间精度评价是一个十分重要的问题。以林火蔓延模拟、地理信息系统和计算机图形学为技术基础,以林火蔓延的边界位置、面积和轮廓形状为主要指标,提出了一套林火模型模拟空间精度的评价方案,并通过模拟实验验证了该方案的可行性。结果表明,这一方案可以满足林火蔓延模型模拟空间精度评价的需要,为多模型林火蔓延模拟中模型的选择提供了依据。     

滇中地区林火发生预报模型构建研究

林火发生预报模型因为全面考虑气象、地形、可燃物、人为活动等影响林火发生的因素，故可得出更为准确的火险预报结果。因此，利用滇中地区的历史天气、地形、植被分布、VIIRS热异常数据集等数据，构建该地区的火发生预报模型，并利用历史林火资料进行精度分析。结果表明，针对历史火点进行模拟预报，高于火险二级的预报，该模型比常见火险气象预报模型高23.9%；针对历史未过火点进行模拟预报，低于火险三级的预报，该模型比常见火险气象预报模型高14%。可以看出，所构建的林火发生预报模型的预报精度明显高于火险气象预报模型，可以更好地反映客观森林环境的真实火险。     

北京山区主要针叶林可燃物空间连续性研究——可燃物垂直连续性与树冠火发生

以北京山区主要针叶林（侧柏林和油松林）为研究对象,通过对林分中乔木、灌木、草本和枯枝落叶层的可燃物负荷量进行调查与分析,定量研究了森林可燃物的垂直分布规律。根据各可燃物种类负荷量垂直分布和树冠火发生的关系,建立了可燃物垂直连续性指数和评估等级,对2个针叶林的树冠火发生的危险性进行了评估与分析。结果表明:侧柏林发生树冠火的可能性较高,油松林相对较低;从垂直连续性指数看,侧柏林为1.002,高度连续,油松林为0.893,中度连续;侧柏林发生树冠火的危险性大于油松林,说明该指标能较好地描述和解释针叶林的可燃物垂直连续性及树冠火发生的危险性。