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。     

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。     

基于计算机图形技术的森林火灾模拟蔓延模型

利用计算机图形技术,以波动传播模型为基础,吸收了邻接单元模型的优点,设计基于计算机图形技术的林火模拟蔓延模型.这种模型用预定义的灰度图表示蔓延状态,将图元集中存储的过火区形状按一定的像素栅格运算规则写入灰度图中,来模拟火灾的波动蔓延过程.模型还利用漫染填充算法来处理具有复杂拓扑关系的地理要素附近的蔓延,并将过火区形状的投影变换转化为图元的旋转和错切变换.分析这种模型性能上的优势和局限,包括对局部失真和畸变的影响.从给出的算例和初步的理论分析可见,新模型可以将林火蔓延模拟的计算速度提高1个数量级以上,其他计算性能也有大幅度提高.模型可以为森林火灾的扑救提供精确、实时、全局的火场发展预测图,并且不受火行为的复杂性和地理要素的复杂性的限制.     

林火行为和扑救技术研究进展

森林火灾会破坏森林资源,积极开展林火扑救研究对于保护森林资源具有重要意义。林火行为研究一直是林火研究领域的重点。文中针对地下火、地表火和树冠火3种类型,从火行为和扑救技术2个方面进行综述;认为通过研究林火发生与蔓延机理,建立基于燃烧物理机制的火增长模型,是发展林火扑救技术的科学基础。林火行为未来研究的重点是,探究自然条件下的地下火蔓延机制,发展地下火探测技术;完善地表火和树冠火蔓延的物理模型,确定地表火向树冠火转换的临界条件;提升火行为预报能力和开发扑救装备,增强扑救能力。     

Comparison of spatially explicit forest landscape fire disturbance models

Comparisons of model behaviors are an efficient way of understanding the differences amongst various models and thus providing guidance to model users for selecting suitable models for their own purposes. This study focuses on a comparison of the most commonly used fire spread algorithms used in scenario fire regime models. This paper provides an overview of fire regime modeling and describes a simulation model, Ecological Disturbance Model, as a simulation shell for such a comparison using the Fort A La Corne forest area in central Saskatchewan, Canada, as the study area. Simulation results suggested that for a fire scenario modeling approach, various fire spread algorithms such as DISPATCH, percolation, and cellular automata (CA) may not result in significant differences between user-defined and simulated fire frequencies; however, significant differences in simulated forest dynamics could result when using different fire spread algorithms. The simulation results from DISPATCH and CA are more similar than those from the percolation algorithm; however, the latter appeared to be a better representative of observed fire spread processes due to its underlying assumption of fire spread mechanisms. Simulation results also suggested that the fire spread algorithms that replicate four or eight direction fire spread in percolation and CA will not make a significant difference in simulated fire regimes or forest dynamics. It is thus recommend that using simulation shells as a tool to take alternative assumptions or models into account to narrow down the uncertainty parameters and avoid the paradoxes in the modeling of natural resource management.     

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.     

森林火灾的计算机仿真研究

建立森林防火仿真系统，通过给出建立仿真系统的一般步骤，结合林火行为、气象条件和可燃物条件等建立森林防火的防真系统。通过仿真，可以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，为森林防火部门的火灾预测、指挥扑救提供很好的支持。     

林火蔓延模型及其动态模拟初探

森林着火之后,火向四周和上下不断蔓延,使大片森林发生火灾,给森林生态系统和人类带来一定的损失。结合我国的实际情况,本文采用林火蔓延的椭圆模型和遍历各点的林火蔓延模型对林火行为进行动态模拟,旨在推动林火蔓延的研究工作从定性的理论分析向定量化的研究方向发展,从而为森林防火、救火部门提供科学依据。     

基于GIS平台的林火景观格局研究构想

现代林火管理需要在整合森林防灭火信息的基础上,对林火发生、发展、蔓延以及可燃物景观格局现状进行系统深入的分析,以期对林分可燃物进行科学合理的空间布局,并实现对林火防区可燃物未来演替格局的预测。通过对相关研究的综述分析,基于地理信息系统(GIS)平台的空间直观模型模拟,是针对把林火作为驱动因子的大时空尺度森林景观变化研究的强有力工具。提出了以林火景观生态格局为核心的研究框架,具体研究成果将直接为林火防区提供灭火策略和灭火指挥辅助决策的数源基础和定量化技术支持。     

基于Web的森林火灾预测预报系统的设计与开发

森林火灾预测预报系统是以ESRI公司的ArcInfo8 1为系统开发平台、ArcSDE为数据存储平台、ArcIMS为信息发布平台,采用综合因子法及森林植被系数法对全国范围的林火天气及森林火险等级实现了预测预报及Web上的1∶400万图形信息发布。这对于全国级的森林火灾的预测预报技术与应用是一次有益的探讨。     

GIS在森林防火中的应用

介绍地理信息系统的概念和特点,设计以ArcGIS为平台的系统软件结构,阐述GIS在数据库管理、火险预防、扑救指挥、灾后评估等方面的功能和设计。其中介绍资源地图、参数数据、防火设施、历史数据管理功能;火险区域、林火预报功能;火点精确定位、最佳扑火路径、火灾模拟、指挥决策辅助以及灾后评估等功能。集成基础地理信息、森林资源信息、专题防火信息、遥感数据等森林防火相关信息,提供强大的编辑、查询、制图等功能。     

动态数据驱动的林火模拟系统设计与实现——以北京市森林防火系统为例

在地理模拟系统理论基础之上,结合动态数据驱动应用系统技术范式,提出了林火模拟全新的技术框架和结构体系。探索林火模拟系统建设过程中的模型库建设与管理、模型适宜性选择、模型自适应修正、模拟过程实时验证和林火空间扩散模拟等关键技术。研究结果表明,林火模型的自动化和智能化选择精度可达到75%,模型模拟误差修正也达到了较为理想的效果。随着系统建设的进一步完善,本系统将与北京市林火管理业务化运行系统集成,这将进一步提高林火扑救的指挥决策能力。     

浅谈我国森林火灾发生的特点

本文从地理分布、火灾次数、时空分布、火源、火灾面积等5个方面叙述了我国森林火灾发生的特点,为防火工作者对森林火灾的预防提供了参考.     

林火动态变化对我国东北地区森林生态系统的影响

我国积极的森林防火政策导致了我国东北林区的森林火周期延长,并影响到森林结构和可燃物组成的变化。火周期的延长会引起森林可燃物载量增加,并导致火频度、火灾类型和火强度发生改变。森林火周期延长还会引起大兴安岭地区云杉林的分布范围增大。植被的变化又对林火动态有反作用。为适应林火动态和可燃物的变化,我国东北林区森林防火政策需要作相应调整,采用林火管理思想开展森林防火工作。     

A Probabilistic Landscape Analysis Supporting the Management of Unplanned Ignitions at Sequoia and Kings Canyon National Parks

Fire management policy in the United States has evolved to encourage fire managers to address the full range of beneficial and detrimental effects of unplanned ignitions. We developed a probability-based fire risk and benefit simulation approach to support wildland fire management at Sequoia and Kings Canyon National Parks (SEKI) in a manner consistent with the SEKI fire management plan. The approach integrated fire behavior, fire spread probability, and resource values to estimate the spatial distribution of expected fire net benefits for any ignition point in a landscape context. We simulated probabilistic fire footprints from each burnable cell and evaluated them for their potential to provide ecosystem benefits or to require risk mitigation. The expected net benefits of igniting a cell were stored in the ignition cell to provide a landscape-level perspective. We provide results that reflect the fire planning weather conditions of concern to demonstrate how the sensitivity of the results can reflect weather influences. The results provided a preprocessed “playbook” type reference guide to fire management. The results can be quickly accessed and intuitively interpreted and were used to promote interagency cooperation in managing the Tehipite fire on northern SEKI and on the Sierra National Forest.     

林火研究综述(Ⅴ)—航空护林

概述了国外航空护林的发展历史和当前采用的主要航空灭火手段。灭火方式主要包括伞降灭火、机降灭火、洒水(灭火剂)灭火。还分别介绍了一些国家的航空护林情况,包括采用的灭火飞机机型、管理模式及未来发展趋势。与发达国家相比,我国航空护林水平还不能满足森林防火的需要,今后需要采用大型灭火飞机和运输机,促进扑火资源的合理配置和灭火效率的提高,直升机将更多地用于空中指挥和火灾监测。     

火风现象的观测研究和数值模拟

森林火灾过程的火风现象对林火的控制与扑救有着直接的影响。在描述不同火强度引起的环流变化的同时，根据数值模拟实验，探讨了林火过程中不同阶段火影响区的二维流场和地面火风的特征。     

贮木场楞堆火灾场景模拟设计

近年来,迅速发展的火灾计算机模型是了解火灾过程的有效工具。FDS(Fire Dynamics Simulator)作为一款免费的场模拟软件,可以对整个火灾过程进行动态模拟,为了研究楞堆火灾发生后蔓延的情况,利用FDS建立楞堆火灾蔓延模型,可为以后进一步的研究打下基础。     

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。     

森林火灾蔓延模拟现状与展望

在国内外研究林火行为的基础上,对近年来我国实现林火蔓延模拟所采用的主要方法及其选用的林火蔓延模型进行了深入阐述,并讨论了这些方法的适用范围及其优缺点,以及林火研究今后的发展趋势。