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。

王正非林火蔓延模型改进研究

王正非林火蔓延模型是目前国内比较先进的森林火灾蔓延模型,但是由于林火行为的复杂性,此模型在准确率和普适性方面仍存在许多不足。本文结合已有的成果进一步改进王正非模型,增加了可燃物湿度对林火蔓延速度的影响,改进了林火初始速度的计算方式。针对各种坡度对林火蔓延行为的影响给出了一个计算公式。与改进前相比,改进后的模型使其对林火蔓延情况的预估更为精准。

基于红外序列图像的火线实时提取及蔓延模拟火线优化

【目的】构建并优化Rothermel-惠更斯原理模型对森林火线蔓延进行预测模拟,探索林火蔓延规律,为森林火灾防治提供有效方案。【方法】对黑龙江省典型易燃树种林下细小可燃物开展点烧实验,利用图像的阈值分割算法和Canny边缘检测算法提取火线并计算林火蔓延速率。收集了8种影响林火蔓延的因子,使用皮尔逊相关分析和偏相关系数对林火蔓延因子进行相关分析。在此基础上构建了Rothermel-惠更斯原理模型对森林火灾蔓延过程进行模拟,并与实际实时所获取的火线轮廓进行对比分析。【结果】相关分析的结果表明,风速、坡度、火场温度与林火蔓延速率呈显著正相关,可燃物含水率、可燃物厚度、可燃物载量与林火蔓延速率呈显著负相关。所构建的Rothermel-惠更斯模型的室内点烧实验的总体精度达到79.25%,灵敏度为78.42%,调和平均数为79.11%,Kappa系数为0.804。室外点烧实验的总体精度达到85.15%,灵敏度为82.31%,调和平均数为82.85%,Kappa系数为0.832。这也证明了Rothermel-惠更斯原理模型可以较好地对森林火灾蔓延进行准确预测,且模型性能稳定。【结论】风速、可燃物含水率、坡度等是影响黑龙江森林火灾蔓延速率的主导因素。所构建的Rothermel-惠更斯原理模型在模拟森林火灾蔓延方面具有很好的适用性,该模型在室内与室外点烧中模拟结果均良好且能准确预测并捕捉火线位置。