森林小班林火蔓延模型信息化研究

摘 要: 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
第 41 卷 第 5 期 200 5年 9 月
林业 科学
SCIENT IA SILVAE SINICAE
Vol1 41, No1 5 Sep. , 2 0 0 5
林火蔓延的计算机模拟与可视化研究进展
陈崇成 李建微 唐丽玉 冯晓刚
( 福州大学福建省空间信息工程研究中心 教育部数据挖掘与信息共享重点实验室 福州 350002)
1 林火蔓延的数学模型
111 蔓延模型的构建与求解 11111 模型分类与选择 建立数学模型进行林火行为的预测模拟和定量分析可以追溯到 20 世纪 40 年代。 各种模型中, 以描述蔓延速率、火线强度和可燃物燃烧过程等用途的林火蔓延或扩展模型占主体( Perminov, 2002; Hanson et al . , 2000; 舒立福等, 2004) 。
人们在不断开发 实用性模型 的同时, 也没有 停止对复 杂物理模 型的改进 和简化的 努力( 宋卫 国等, 2001) 。简单模型的价值更体现在计算速度快, 又能提供林火扩展速率、火头几何形状、温度场特征, 而不是 关心它有多高的精度。为了折中计算速度与模拟精度, 法国南部科西嘉大学等单位开展了一系列研究与应 用工作( Andrews et al . , 2001) , 如 Simemoni 等( 2003) 把简化的质量守恒和动能方程引入半经验模型中。 11112 模型集成化发展 近年来, 已突破对模型本身复杂性问题的探讨, 林火建模开始向集成化、实用化、 多维化、标准化等方向发展, 相应的建模理论也日趋成熟。目前已经建立起较为完整的林火蔓延的模型体 系, 并开始探讨和开发城区- 林地交错带模型( Viegas et al . , 2001) 、地表火与树冠火行为耦合模型 ( Keane et al . , 2001; Clark et al . , 2004) 。

森林防火信息化建设与新技术应用实践研究◎莫汉勇（作者单位：邵阳市应急救援事务中心）一、引言森林防火信息化建设是邵阳市森林防火体系建设的重要组成部分，是森林火灾监测预警的核心载体。

由于历史的原因，邵阳市森林防火信息化建设基础薄弱，起步较晚，离科学、有效森林防火体系建立还有一定的差距，直到信息化时代的到来。

信息技术为森林防火带来的管理优势使得防火效果大大提升，森林防火工作负担大大降低。

应用GIS 地理信息系统技术，通过ArcGis 应用技术软件整合相关矢量数据和属性数据库，创建森林防火地理信息系统，为森林防火指挥部提供应急扑火指挥的辅助决策工具，进一步提高森林防火指挥工作的信息化和现代化水平。

二、森林防火信息化建设与新技术应用的趋势森林防火信息化建设与新技术的应用，将会对以后应急扑火指挥工作发挥极其重要的辅助决策作用。

森林防火地理信息系统用途主要体现在以下三个方面：一是查询浏览各类综合信息。

如自然、环境、地形、地貌、交通、水系、设施等公共信息，防火管理、森林资源分布、防火设备分布、扑火队伍分布等专题信息；二是实现电子地图功能，在电脑上操作和使用行政区划图、森林防火区划图、林相分布图、森林火险预报图、防火设备分布图、扑火队伍分布图等，并且能够通过操作电子地图实现火场定位、量算和卫片打印等功能；三是防火指挥部通过地理信息系统进行火场定位、火灾现场实时信息采集、火情态势标绘，联系扑火队伍动态，提供辅助扑火方案等，能够迅速得到信息化、智能化的辅助决策支持。

三、森林防火信息化建设与新技术应用实践1.R S 卫星遥感技术的应用实践。

遥感技术能够将火情的图像第一时间展现出来，有助于森林火灾的预防和及时扑救。

目前卫星遥感技术的高分辨率红外、可见光扫描辐射仪可以实现对森林区域的大规模遥感监测，并保证图像的清晰度和色彩丰富度。

遥感技术在以往的工作中常常利用其高分辨率进行森林火险监测，在之后的工作中则应当考虑利用遥感技术进行可燃物的划分以及森林可燃物制图标准的确定。

体 任 一 时刻 温度 变 化 状 态 出发 ， 用 能 量 守 恒 定 律 ， 立 火 灾 区域 温 度 场 动 态 变 化 模 型 ． 差 分 处 理 ， 到进 行 模 应 建 经 得 拟 计 算 的一 组 温 度 场 计 算 方 程 ； 由边 界 点 条 件 ， 出 边 界 点 的 集 合 后 ， 合 得 出 火 线 函 数 ， 分 后 可得 到 时刻 火 场 求 拟 积 的过 火 总 面 积 、 线 长 度 和 火场 形 状 ， 时进 一 步 证 实 了 对 流 传 热 方 式 是 影 响 林 火 蔓 延 的 主要 因 素 ． 广 州 市 ８宗 火 同 从
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第３ Ｏ卷 第 ２ 期
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基 于温 度 场 动态 变 化 的林 火 蔓 延模 型研 究
张 贵 ， 大鹏 刘
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（ 中南 林 业 科 技 大 学 测 绘 科 学 与技 术 学 院 ， 国 长 沙 中
摘
要
为 了提 高林火蔓延模型 的准确性 和通用性 ， 中把火场看 作一个 动态 温度场 ， 文 并从 火场上 任一 微元
ｃ ａ ｇ ｔｔ ｆｔｍｐ ｒｔ ｒ ｅ ｃ ｌｕ ｕ ｎ ｆｒ ｒ ａ，ｕ ｅ ｔ ｅｌｗ ｎ ｒ ｙｃ ｎ ｅｖ ｔｏ ｈ ｎ ｅ ｓａｅ ｏ ｅ ｅａｕ ｅ ｏ ｔ ａｃ ｌ ｓｏ ｅ ａ ｅ ｆ ｈ ｉ ｓ ｈｎ ｇｖ ｈ ｈ ｎ ｅｏ ｅ ｆ ｔ ａ ｉｅ ｔ ｅｃ ａ ｇ ｔ ｆｈ
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基于OSG引擎的森林火势蔓延仿真系统关键技术研究
邵磊;严小天;刘剑;刘玉明
【期刊名称】《系统仿真学报》
【年(卷),期】2024(36)5
【摘要】针对森林火势蔓延趋势的仿真推演需求,以及森林消防队伍的行动路线选择和实时路径生成的需要,提出了一种融合数字高程信息(digital elevation model,DEM)的扩展晶格模型,将地形的植被、受灾属性与地理高程信息进行结合,通过实时运算得到结果数据并转换为可渲染的资源形式,利用OSG三维渲染引擎将其呈现到最终用户层面。

借助这一数据结构以及对应的关键算法技术的研究实现,完成了一套较为完整的森林火势蔓延趋势仿真和灭火演练系统。

该系统具有灵活性高,仿真效率和效果较好,支持各种并行计算方法的特点,可以在相关行业和系统中广泛推广和使用。

【总页数】10页(P1232-1241)
【作者】邵磊;严小天;刘剑;刘玉明
【作者单位】航天科工仿真技术有限责任公司;复杂系统仿真技术应用国家工程研究中心;北航歌尔虚拟现实研究院;青岛虚拟现实研究院有限公司;国家虚拟现实创新中心(青岛);北京航空航天大学;清华大学
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.9
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