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。     

基于GIS模型的林火蔓延计算机模拟

采用王正非和毛贤敏的组合模型,以Visual Studio2008作为开发平台,使用C#3.5语言实现计算机模拟运算,最终结合ArcEnginet9.3相应控件对模拟结果数据进行可视化呈现,生成林火蔓延图,实现对林火蔓延的动态模拟,可视化地表达林火的燃点位置、蔓延趋势、方向及不同时刻的燃烧状态。由于在模拟运算时对所有数据都采用IO流操作,较读写栅格数据提高效率,同时通过动态生成林火蔓延速度来更加合理的描述林火蔓延,充分发挥王正非和毛贤敏的组合模型,在风速、风向和地形上,对林火蔓延速度描述更为准确。通过对模拟结果的分析得出,在起火点位置数据合理的情况下,模拟效果很好。     

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。     

基于ArcGIS的高原林火蔓延三维可视化系统

利用云南省昆明市安宁地区2006年"3.29"重大森林火灾数据作为研究对象,在ArcGIS软件支持下,根据研究区域自动生成三维可视化地形图,搜集气象、植被、地形数据,选用Rothermel地表火蔓延模型,使用基于DEM栅格的元胞自动机林火蔓延算法,动态模拟林火蔓延过程。该系统三维可视化显示更加直观、形象,有助于灭火人员及时了解火灾蔓延动态,可以为林火预警、监测、分析、统计和应急预案的制定提供科学依据。     

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.     

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。     

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。     

塔河林业局森林扑火辅助决策指挥系统的研究

以塔河林业局为研究区域,以ArcGIS Engine控件和可视化开发环境Visual Studio 2008（C#）作为系统开发平台,利用现有数据（包括林火数据、气象数据、地形数据等）进行数字化并建立access数据库,用简单椭圆模型和迷宫算法实现对已发生的森林火灾面积的科学模拟和火情趋势的标绘,并构建塔河林业局森林扑火辅助决策指挥系统,从而协助扑火指挥员在最短的时间内制定最佳的林火扑救方案,降低林火损失,辅助防火部门进行科学扑火决策。     

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。     

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。     

森林防火辅助指挥系统的设计与实现

根据森林防火指挥的实际要求,建立了森林防火基础数据库,在此基础上设计实现了火场周边信息的自动提取、空间定位查询和空间分析、林火蔓延预测、火险等级预测、火灾损失评估和辅助指挥计算等多个功能模块。系统以Delphi为开发平台,采用的GIS软件为MapInfo,运用跨平台集成地图开发技术实现用户与MapInfo后台服务器程序的实时交互。为防火指挥部门提供了及时、多源和科学的依据,经过实际运行,取得了良好效果。     

广东省森林防火综合应用系统研究与实现

广东省森林防火综合应用系统是一套数字化的、集成日常办公、林火监测、火险预警、火灾扑救指挥为一体的综合性业务应用系统。该系统使用最新的计算机技术、遥感监测、GPS和GIS技术,将森林火灾的卫星监测、火险预警、监测反馈、火情报告、火灾定位、信息查询、指挥调度和统计分析等整个业务流程纳入信息化管理,提高了工作效率,增加了森林火灾扑救指挥与辅助决策的科学性。     

云南省森林防火综合治理分析

云南省森林防火面临着森林火险形势越来越严峻,森林防火工作任务不断加重,难度不断加大,新的机遇和挑战并存的新形势.文中分析了云南省森林防火存在着预警监测、林火阻隔等基础设施落后,地方森林消防专业队伍力量严重不足,森林防火装备较差,储备较少等问题.从森林火险预警监测系统、通信系统、装备及防火队伍能力建设系统、林火阻隔系统、信息指挥系统、保障系统、科研开发系统等方面阐述了森林防火综合治理思路,提出了综合治理措施.     

面向集成多监测平台的森林火灾监测信息系统设计

随着空间卫星监测、空中飞机巡护、瞭望台定点观测、地面巡护等各类监测平台在林火监测工作中的迅速推广应用,建立以信息技术为核心、集成多种监测平台的森林火灾综合监控体系变得越来越迫切。作为森林火灾综合监控体系中的重要组成部分,森林火灾监测信息系统也必须具备集成多种监测平台的能力。本文从森林火灾监测的业务需求出发,探讨了森林火灾监测信息系统的总体框架,分析了集成多平台的信息系统的各组成部分,认为可以基于中间件和应用服务组件方式实现各类监测平台与系统的集成,使各类监测平台的监测结果有机地结合,共同为林火监测服务。     

用SPOT资料对大兴安岭特大火灾林火行为研究及对阿穆尔林业局蓄积损失估计

本项研究以SPOT卫星标准假彩色合成影像和NOAA-AVHRR影像为主要信息源,采用影像的目视判读和局部地区计算机图像增强处理的方法,配合地形和气象资料对1987年5月6日至6月2日大兴安岭特大森林火灾的林火行为进行了研究。在SPOT影像判读勾绘的基础上,采用分层抽样技术并配合适量地面样地资料,对阿穆尔林业局森林火灾面积、强度及立木蓄积损失情况进行了估计。结果表明,应用SPOT和NOAA卫星资料研究森林火灾过程、林火行为和火灾损失估计,可快速、经济地获得所需信息并完全达到要求的精度。     

对我国森林重点火险区建设的探讨

分析了我国森林重点火险区建设现状和存在的主要问题,从完善防火阻隔系统和林火瞭望监测系统,提高队伍专业化水平和装备水平等方面,提出了如何进一步提升我国森林重点火险区森林火灾防控综合能力的主要对策。     

我国森林防火阻隔系统建设现状与思考

针对我国森林防火阻隔系统建设现状与问题,从预防林火蔓延、减少森林火灾损失、促进森林资源长治久安的角度,提出了进一步强化我国森林防火阻隔系统建设的基本思路。