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。      

基于规则学习的林火蔓延元胞自动机模型

由于元胞自动机模型本质上的自组织特性与林火行为很接近,近年来基于元胞自动机的林火蔓延模型引起了广泛的关注.典型的元胞自动机是按照确定的映射规则自主地随时间演进的.当环境发生变化的时候规则需要由人工静态地进行调整、修正,因此效率低、对环境变化的适应能力差,模型的可移植性也不令人满意.这是基于CA的林火蔓延模型难以推广的主要原因之一.本文提出了一种应用人工免疫机制对元胞自动机规则进行自适应调节的方法,并在此基础上建立了一个林火蔓延实验模型.仿真实验表明经过规则学习,该模型具有了一定的火线形状的自纠正能力.     

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.     

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。     

基于元胞自动机复合模型的村镇土地利用变化模拟

为向村镇土地利用规划和管理提供合理决策依据,开展村镇土地利用空间格局变化进行模拟研究。在元胞自动机模型基础上,引入马尔科夫模型和多标准评价方法,构建元胞转移数量规则及空间位置规则,从自然环境、社会经济与政策等3方面分析土地利用影响因子,构造元胞自动机复合模型;选取北京市房山区为研究区,以村镇为单元对其土地利用空间格局进行模拟。结果显示:房山区的耕地、林地面积不断减少,建设用地占用农用地现象突出;人口集中、农业资源丰富的平原区各村镇土地利用变化明显。研究表明,多标准评价方法使元胞转移空间位置有规律可循,并有效避免模拟结果中大量错误斑点的产生;以村镇为单元进行分析,模拟的结果更加精细和合理。     

基于元胞自动机的传染病传播模拟研究

[摘要]随着全球化进一步发展,传染病的危害性愈发严重,因而对传染病的研究显得十分重要。在考虑到高校学生的接触关系基础上,利用元胞自动机理论,对于高校传染病传播扩散机制进行动态模拟。研究表明,上述研究方法具有可行性。     

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.     

基于复合因子元胞自动机模型的福州城市用地变化模拟

基于IDRISI软件,将元胞变化的马尔科夫趋势与城市发展用地约束因子的多准则评价相结合,制定元胞转换规则,构建复合因子元胞自动机预测模型并进行模拟．结果表明：对2010年福州市土地利用格局进行模拟,模拟结果与实际用地格局的检验Kappa 系数为0．8850,表征模型具有较高的可信度．模拟2015年福州市城市拓展用地空间变化,结果表明福州市城市将主要向东南方向拓展．耕地和未利用地面积趋于减少,建设用地和园地面积增大,城市发展对土地利用格局变化及行政区划等将产生深刻影响．     

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     

林火蔓延模型及蔓延模拟的研究进展

为了研究林火行为的预测预报及林火蔓延模拟的可视化问题,该文在分析了林火蔓延及其影响因子的基础之上,阐明了几种林火蔓延模型及其适用性,评述了选用不同的林火蔓延模型对实际火场的预测预报具有的重要理论意义及实用价值,初步分析了蔓延模型选择的4个基本出发点:模型的功能、模型适用的地区和植被类型、模型的假设条件、模型的检验频数等.在假定已有蔓延模型的基础上,分析了国内外林火蔓延研究的发展状况,指出了在林火蔓延模型的基础上以地理信息系统为平台的林火蔓延模拟已成为林火行为预测预报的主要方向,同时讨论了林火蔓延模型和蔓延模拟的发展前景.     

基于元胞自动机模型的张家港市农业土地动态研究

应用元胞自动机（Cellular Automata,CA）模型对快速城市化进程中的江苏省张家涟市未来10年的土地利用／覆盖变化模拟显示,城市化是张家港市土地利用／覆盖变化的主要特征之一,在快速城市化进程中农业用地面临着较大压力,必须采取合理而行之有效的措施加以保护。     

对两个森林地表火蔓延改进模型的研究

经过几十年的探索,国内外林火研究人员利用室内试验及野外火烧试验,对不同环境下森林地表火蔓延模型进行了研究,总结推导出许多地表火蔓延的经验模型及半经验模型.该文简要回顾了地表火蔓延模型研究的发展过程.在实际应用中,减少模型的参数可以简化计算.一些研究者针对较常用的Rothermel模型,在火场蔓延形状及蔓延速率计算公式的改进上做了有益的尝试.该文针对其中的两个改进方法提出了一些观点,认为其中一个算法与原算法相比,改进不大,而另一个改进算法则在推导过程中存在逻辑上的错误.     

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 .     

基于可控邻域作用元胞自动机模型的城市扩张模拟

提出了一种城市元胞自动机（CA）模型,使用二分Logistic回归从历史数据中挖掘位置特征变量对元胞状态转换的影响,引入邻域因子,实现了可控邻域作用。采用该模型对长沙市区及部分周边地区的城市扩张进程进行了模拟和预测,并对预测结果进行了评价。     

基于组件式GIS的林火工程态势图标绘方法

林火工程态势图作为一种辅助决策手段在森林火灾的扑救中十分重要.传统林火工程态势图标绘中存在着地图不易保存、位置易出现偏差、标绘信息不统一、标绘成果共享性差等问题.该文基于组件式地理信息系统技术ArcGIS Engine,首先设计并实现了一套适用于林火工程态势图标绘的符号库,其中包括点状符号、线状符号和面状符号,并通过地理信息系统的二次开发技术编程实现了林火工程态势图的标绘功能,为林火的扑救提供辅助决策方案,有利于把林火控制在初发阶段,从而大幅度减少火灾损失.     

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.      

基于元胞自动机的月亮山景区景观格局动态模拟

研究以中国云南省＂三江并流＂世界自然遗产地月亮山核心景区作为实例,依据1994年和2004年Landsat TM多光谱遥感影像,基于元胞自动机（CA）模型进行景观格局的时空动态模拟,用灰色局势决策方法确定邻域转换规则,同时用Monte Carlo法考虑了模拟时转换的随机性。对4种情景进行了趋势预测：按原有模式演变;按聚集模式演变;按生态模式演变;按廊道生态模式演变。结果表明：依据研究区1994年的景观格局现状对2004年未来演变情景总趋势预测结果与实际相符;在信息不完全的情况下,邻域转换规则可以根据景观特征的动态变化随地理空间位置和时间而变化;该方法用于景观格局动态变化的预测是可行的。实现了对景观格局的动态模拟及规划方案的评估,为景观生态规划方案的确定提供了支持。