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基于GIS的林火蔓延模拟的实现 被引量:17
1
作者 宋丽艳 周国模 +3 位作者 汤孟平 余树全 郑文达 刘学松 《浙江林学院学报》 CAS CSCD 北大核心 2007年第5期614-618,共5页
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... 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。 展开更多
关键词 森林保护学 森林火灾 林火蔓延模型 模拟
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林火行为蔓延模型研究进展 被引量:20
2
作者 赵璠 舒立福 +2 位作者 周汝良 赵凤君 王明玉 《世界林业研究》 CSCD 北大核心 2017年第2期46-50,共5页
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... 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。 展开更多
关键词 森林火灾 火行为 蔓延模型
原文传递
基于GIS模型的林火蔓延计算机仿真 被引量:15
3
作者 毛学刚 范文义 +1 位作者 李明泽 金森 《东北林业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第9期38-41,共4页
在GIS的支持下,建立了林火蔓延的空间背景数据库,在此基础上采用了王正非林火蔓延模型和遍历各点算法,在空间背景数据库之上,用Visual C++6.0+MapObject2.1控件技术进行了林火蔓延的动态模拟,以实现任意地点、任意气象条件下的林火蔓延... 在GIS的支持下,建立了林火蔓延的空间背景数据库,在此基础上采用了王正非林火蔓延模型和遍历各点算法,在空间背景数据库之上,用Visual C++6.0+MapObject2.1控件技术进行了林火蔓延的动态模拟,以实现任意地点、任意气象条件下的林火蔓延动态仿真模拟,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。通过对模拟结果的分析得出,在模拟的过程中计算机运行比较快,模拟效果很好。 展开更多
关键词 林火蔓延 仿真 GIS 蔓延模型
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基于GIS的森林火灾现场模拟及其应用 被引量:12
4
作者 陈天恩 陈立平 +1 位作者 陈红 高惠瑛 《自然灾害学报》 CSCD 北大核心 2007年第1期76-80,共5页
分析了基于GIS进行森林火灾现场模拟的可行性,对在ESRI Arc View9x平台上进行森林火场环境模拟、林火蔓延预测和火灾扑救态势标绘与推演的方法进行了研究,并结合开发实例对其实现机制进行了详细的阐述。
关键词 森林防火 GIS GPS 指挥决策 蔓延模型 火场标绘
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林火蔓延模型研究及应用开发 被引量:14
5
作者 王惠 周汝良 +1 位作者 庄娇艳 王龙柱 《济南大学学报(自然科学版)》 CAS 2008年第3期295-300,共6页
利用惠更斯原理进行林火蔓延模拟,结合国际上成熟的林火行为模型(Rothermel的地表火模型,Van Wagner的树冠火蔓延模型,McAlpine的林火加速模型),建立适合云南省特殊地形的林火蔓延动态模型,并开发相应的动态模拟模块,在云南特殊地形地... 利用惠更斯原理进行林火蔓延模拟,结合国际上成熟的林火行为模型(Rothermel的地表火模型,Van Wagner的树冠火蔓延模型,McAlpine的林火加速模型),建立适合云南省特殊地形的林火蔓延动态模型,并开发相应的动态模拟模块,在云南特殊地形地貌上的林火蔓延模拟做出一定探索。通过修改成熟的蔓延模型进行林火蔓延模拟达到模型预测的目的,并反映林火蔓延的主要规律。实验结果证明矢量的模拟方法是集成单个的地表火、树冠火、加速、飞火和可燃物含水率模型的更实际的技术。模型的集成简单易懂,因为每个模型的计算可以直接应用到火头的节点模拟上,然后控制所有模型的空间和时间分辨率。 展开更多
关键词 惠更斯原理 林火蔓延模型 GIS系统 动态模拟
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两类常用森林火灾蔓延模型的比较 被引量:11
6
作者 秦向东 阿布里提 林其钊 《自然灾害学报》 CSCD 北大核心 2005年第5期113-118,共6页
简要介绍了两类常用的森林火灾蔓延模型———邻接单元模型和波动传播模型的原理和实现方法。对作为离散模型的邻接单元模型和作为连续模型的波动传播模型的优、缺点作了系统的总结,并分析了它们对系统精度、实时性、复杂性、全局适应... 简要介绍了两类常用的森林火灾蔓延模型———邻接单元模型和波动传播模型的原理和实现方法。对作为离散模型的邻接单元模型和作为连续模型的波动传播模型的优、缺点作了系统的总结,并分析了它们对系统精度、实时性、复杂性、全局适应性、计算可靠性和整个模拟系统结构性能的影响。通过对比发现,两类模型在性能上的优势和局限有很强的互补性。因此,为了提高蔓延模型的性能,并使其不受火行为和地理要素复杂性的限制,有必要取长补短,通过现有的计算机技术将两者结合起来。 展开更多
关键词 森林火灾 计算机模拟 蔓延模型 邻接单元模型 波动传播模型
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森林火灾风险性评估方法综述 被引量:8
7
作者 王睿琛 张文文 +1 位作者 龙腾腾 王秋华 《林业调查规划》 2021年第6期44-47,54,共5页
对中国知网(CNKI)和Web of Science关于森林火灾风险评估的文献汇总、整理和归纳分析,国内外采用的森林火灾风险评估方法可概括为基于信息扩散理论的评估、基于通用风险评估模型的评估、基于林火预报的评估、基于林火蔓延模型的评估和基... 对中国知网(CNKI)和Web of Science关于森林火灾风险评估的文献汇总、整理和归纳分析,国内外采用的森林火灾风险评估方法可概括为基于信息扩散理论的评估、基于通用风险评估模型的评估、基于林火预报的评估、基于林火蔓延模型的评估和基于GIS、RS的评估,对森林火灾风险性评估方法进行比较。结果表明,现有主流森林火灾风险评估方法以GIS、RS为主,其他一种或者几种方法为辅,综合评估、长期评估、联合评估以及定量精准评价,结果更具科学性和实用性,是未来研究的重点和方向。 展开更多
关键词 森林火灾 风险性评估 GIS RS 信息扩散理论 林火预报 林火蔓延模型
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林火蔓延研究进展 被引量:7
8
作者 康庆江 《林业勘查设计》 2022年第3期27-32,共6页
森林火灾的发生不断打破生态平衡,每年会造成很严重的经济及人员损失。在此背景下,森林火灾蔓延的因素及模型受到越来越多国内外研究学者的探究。对于森林火灾的定性研究到定量研究,是森林管理者以及林火研究人员的重大突破。如何将森... 森林火灾的发生不断打破生态平衡,每年会造成很严重的经济及人员损失。在此背景下,森林火灾蔓延的因素及模型受到越来越多国内外研究学者的探究。对于森林火灾的定性研究到定量研究,是森林管理者以及林火研究人员的重大突破。如何将森林火灾可视化处理,加深森林火灾蔓延研究进程,对森林防控意义重大。在分析了森林火灾蔓延因子的基础上,对国内外知名的林火蔓延模型以及研究进行深入阐述。 展开更多
关键词 森林火灾 林火蔓延模型 林火蔓延因素 火灾蔓延可视化模拟
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基于计算机图形技术的森林火灾模拟蔓延模型 被引量:6
9
作者 秦向东 阿布里提 《林业科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第7期73-77,I0001,I0002,共7页
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... 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。 展开更多
关键词 森林火灾 计算机模拟 蔓延模型 图形技术
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计算机图形技术在林火蔓延模拟计算中的应用 被引量:5
10
作者 秦向东 路长 林其钊 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第12期2619-2624,共6页
蔓延模型在过火区图元集和蔓延灰度图的基础上进行位图操作和轮廓搜索,用蔓延填充处理地理要素的复杂拓扑关系,以位图旋转和错切代替过火区形状的投影变换,利用地形灰度图计算太阳辐射,由此克服了原有波动模型计算性能上的局限.对利用... 蔓延模型在过火区图元集和蔓延灰度图的基础上进行位图操作和轮廓搜索,用蔓延填充处理地理要素的复杂拓扑关系,以位图旋转和错切代替过火区形状的投影变换,利用地形灰度图计算太阳辐射,由此克服了原有波动模型计算性能上的局限.对利用图形技术提高计算速度的实质作了理论分析.最后用算例证实了文中模型能提供精确、实时、可靠、全局、易维护、高适应性的火场发展图. 展开更多
关键词 计算机图形技术 森林火灾模拟 蔓延模型 计算性能
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林火蔓延模型的改进及可视化验证 被引量:7
11
作者 唐勇 张晓碧 +1 位作者 刘浩阳 郭慧玲 《小型微型计算机系统》 CSCD 北大核心 2020年第4期893-896,共4页
针对林火蔓延模型绘制效果差的问题,本文提出一种改进的林火蔓延模型,实现不同环境因子对林火蔓延影响的可视化验证.首先,通过温度场随时间的变化函数进一步修正林火蔓延的初始速度,提高火焰扩散的随机性,增强了火焰模拟的真实性;其次,... 针对林火蔓延模型绘制效果差的问题,本文提出一种改进的林火蔓延模型,实现不同环境因子对林火蔓延影响的可视化验证.首先,通过温度场随时间的变化函数进一步修正林火蔓延的初始速度,提高火焰扩散的随机性,增强了火焰模拟的真实性;其次,为了解决火焰模拟存在的细节丢失问题,引入脉动风场修正风速调整系数增加火焰的细节;然后,为了揭示火焰蔓延和环境因子的关系,分析环境因子与林火蔓延模型的关系,实现改进林火蔓延模型的可视化;最后,设计多组不同地形和环境中火焰蔓延的实验实例,实验表明,改进的林火蔓延模型能够绘制不同环境因子作用下的林火蔓延场景,在增加火焰蔓延细节的同时能够保证实时. 展开更多
关键词 林火蔓延模型 环境因子 可视化 火焰模拟
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森林场景可视化和林火模拟仿真技术研究综述 被引量:4
12
作者 淮永建 孟庆阔 +4 位作者 马天容 徐海峰 赵曦 程明智 黄心渊 《中国图象图形学报》 CSCD 北大核心 2023年第6期1891-1908,共18页
森林是生态环境系统的重要组成部分。随着气候变暖,恶劣气候气象条件造成全球森林火灾频繁发生,给国民经济和消防救援带来巨大挑战,森林火灾已成为全球主要的自然灾害。因此,森林场景可视化建模、3维场景仿真、林火模拟仿真、火场复现... 森林是生态环境系统的重要组成部分。随着气候变暖,恶劣气候气象条件造成全球森林火灾频繁发生,给国民经济和消防救援带来巨大挑战,森林火灾已成为全球主要的自然灾害。因此,森林场景可视化建模、3维场景仿真、林火模拟仿真、火场复现、预测和灾害评估成为林业虚拟仿真研究热点。本文对树木形态结构建模技术、森林场景大规模重建和实时渲染、森林场景可视化、林火模型和林火模拟仿真等前沿技术和算法进行综述。对相关的林木、植被的形态结构表达和真实感可视化建模方法进行归纳分类,并对不同可视化方法的算法优劣、复杂度、实时渲染效率和适用场景进行讨论。基于规则的林木建模方法和基于林分特征的真实场景重建方法对大规模森林场景重建技术进行分类,基于物理模型、经验模型和半经验模型对森林火灾的林火模型、单木林火、多木林火模拟和蔓延进行总结,对影响林火蔓延的不同环境气象因子(如地形地貌、湿度、可燃物等)和森林分布对林火发生、扩散和蔓延的影响进行分析,对不同算法的优劣进行对比、分析和讨论,对森林场景可视化和林火模拟仿真技术未来的发展方向、存在问题和挑战进行展望。本文为基于森林真实场景的森林火灾模拟仿真和数字孪生沉浸式互动模拟系统的构建提供了理论方法基础,该平台可以实现森林场景快速构建、不同火源林火模拟、火场蔓延模拟仿真以及不同气象影响条件的火场预测,可对森林火场救援指挥、火场灾害评估和火场复原提供可视化决策支持。 展开更多
关键词 林木建模 森林场景可视化 林火模拟 林火蔓延模型 灭火仿真技术
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林火蔓延模型的研究与实现 被引量:2
13
作者 孙晓芳 范文义 李明泽 《林业机械与木工设备》 2009年第5期16-19,共4页
以可视化开发环境Visual Basic6.0与Map Objects控件作为系统开发平台,建立以东北林业大学帽儿山实验林场为研究区域的林火蔓延可视化系统。根据影响林火行为的各项因素,将空间信息和属性数据结合在一起,并将GIS技术成功应用到系统中,... 以可视化开发环境Visual Basic6.0与Map Objects控件作为系统开发平台,建立以东北林业大学帽儿山实验林场为研究区域的林火蔓延可视化系统。根据影响林火行为的各项因素,将空间信息和属性数据结合在一起,并将GIS技术成功应用到系统中,实现了在栅格地形背景图上进行林火蔓延的动态模拟,获得同一燃点在不同蔓延模型下的林火蔓延扩展图像。 展开更多
关键词 林火蔓延模型 可视化 地理信息系统
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基于计算机图形技术的林火蔓延模型(英文) 被引量:3
14
作者 秦向东 闵庆文 +1 位作者 阿布里提 林其钊 《火灾科学》 CAS CSCD 2007年第1期1-9,共9页
目前用于模拟林火蔓延的模型主要是相邻单元模型和波传播模型,他们的优缺点具有明显的互补性。本文基于计算机图形技术,考虑已有模型的优点,设计了一个新的蔓延模型。本文介绍了新模型的设计方案与实现方法,以及影射变换,拓扑关系的解... 目前用于模拟林火蔓延的模型主要是相邻单元模型和波传播模型,他们的优缺点具有明显的互补性。本文基于计算机图形技术,考虑已有模型的优点,设计了一个新的蔓延模型。本文介绍了新模型的设计方案与实现方法,以及影射变换,拓扑关系的解决方案。研究了它们的优缺点以及火线的失真等问题。通过理论分析和案例研究,新模型大大改进了林火蔓延的计算机模拟过程,因此本模型可不受地理环境和火行为复杂性的限制,提供林火发展的实时全景图象。 展开更多
关键词 森林火灾 计算机模拟 蔓延模型 计算机图形学
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森林小班林火蔓延模型信息化研究 被引量:2
15
作者 马天 郑君 王智超 《林业调查规划》 2013年第2期55-59,64,共6页
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... 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。 展开更多
关键词 森林小班 林火蔓延模型 信息化 八叉树
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The Mathematical Model of Short-Term Forest Fire Spread
16
作者 Sunben Chiu Ying Li Jiayi Zhao 《Journal of Applied Mathematics and Physics》 2022年第5期1748-1761,共14页
In this paper, we establish a mathematical model of the forest fire spread process based on a partial differential equation. We describe the distribution of time field and velocity field in the whole two-dimensional s... In this paper, we establish a mathematical model of the forest fire spread process based on a partial differential equation. We describe the distribution of time field and velocity field in the whole two-dimensional space by vector field theory. And we obtain a continuous algorithm to predict the dynamic behavior of forest fire spread in a short time. We use the algorithm to interpolate the fire boundary by cubic non-uniform rational B-spline closed curve. The fire boundary curve at any time can be simulated by solving the Eikonal equation. The model is tested in theory and in practice. The results show that the model has good accuracy and stability, and it’s compatible with most of the existing models, such as the elliptic model and the cellular automata model. 展开更多
关键词 forest fire spread model Spatial Velocity Field Eikonal Equation Dynamic Simulation Non-Uniform Rational B-Spline
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风因素对林火蔓延实时变化影响的研究
17
作者 李锐 《哈尔滨师范大学自然科学学报》 CAS 2011年第5期30-33,共4页
以黑龙江省火灾多发地区大兴安岭呼中区为研究区域,通过该地区呼中嘎啦河气象站点2年内6、7月份的天气实测数据,以数学建模的方法对该地区火蔓延情况进行研究.通过计算机模拟出火蔓延区域进行预测,进而作为该地区火灾预防、抢险工作的参考.
关键词 林火蔓延模型 模拟 预测
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三维元胞自动机各向异性林火蔓延快速模型 被引量:10
18
作者 陈喆 孙涛 +1 位作者 张凌寒 秦前清 《北京林业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第1期86-91,共6页
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... 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。 展开更多
关键词 三维GIS 林火蔓延模拟 元胞自动机 林火蔓延速度模型
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王正非林火蔓延模型改进研究 被引量:11
19
作者 张晓婷 刘培顺 王学芳 《山东林业科技》 2020年第1期1-6,40,共7页
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... 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。 展开更多
关键词 可燃物湿度 初始蔓延速度 坡度 林火蔓延速度模型
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林火蔓延地理元胞自动机仿真模拟 被引量:5
20
作者 湛玉剑 张帅 +1 位作者 张磊 刘学军 《地理与地理信息科学》 CSCD 北大核心 2013年第2期121-124,共4页
针对林火蔓延影响因子的复杂性,在地理元胞自动机的基础上,提出一种应用于具有复杂树种多样性的林火蔓延模拟模型,同时借助GIS技术实现了蔓延模型的动态模拟。实验结果表明,模型可以模拟不同环境下的林火蔓延,适用于仿真分析多种因素综... 针对林火蔓延影响因子的复杂性,在地理元胞自动机的基础上,提出一种应用于具有复杂树种多样性的林火蔓延模拟模型,同时借助GIS技术实现了蔓延模型的动态模拟。实验结果表明,模型可以模拟不同环境下的林火蔓延,适用于仿真分析多种因素综合作用下的林火蔓延,能够为预测分析火势蔓延趋势,估算火场形状、过火面积、蔓延速度以及优化灭火决策等提供技术支持。 展开更多
关键词 森林火灾 林火蔓延模型 地理元胞自动机 GIS
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