森林火灾模型.doc

森林火灾模型目录摘要..........................................................3问题分析..................................................4提出假设..................................................5构建模型..................................................5模型结果分析..........................................8模型评价..................................................10结论..........................................................10参靠文献..................................................11摘要森林火灾是一种影响后果严重、人为很难控制的一类自然灾害。森林火灾危害巨大,它不仅毁坏森林资源,破坏自然环境,造成环境污染,而且可以造成巨大的生命和财产损失。1987年5月6日至6月2日的黑龙江省大兴安岭火灾造成的火灾场面积达到133万平方千米,有10807户、56092人受灾,死亡213人,直接经济损失高达20亿元。国家每年投人大量的资金用于森林防火。在1997,1998,1999年的防火经费分别达到2103万元、5181万元和7350万元,呈逐年上升的趋势。因此,长期以来国内外开展了关于森林火灾成灾规律、火蔓延规律、林火的特殊火行为以及林火发生规律的研究。森林火灾发生时,快速准确地模拟和预测火势的蔓延和发展,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,且具有重大的实际意义。本文根据林火蔓延的自身特点结合元胞自动机(CA)分析,并提炼出影响森林火灾蔓延的关键影响因素。这一模型中森林用一个二维网格来表示,其中每个格点代表一棵树或代表空地,各节点的树具有相同的生长概率和着火概率,以一定的规则进行演化。这一模型忽略树木间的差别,假设初始状态只有一个着火点,不存在闪电袭击导致着火,从这一个着火点开始蔓延,如果绿树最近邻居中有一个树在燃烧,则它变成正在燃烧的树。通过这样的模型,研究蔓延的概率达到多大时森林可能会被烧光。随着目前CA研究的深入,CA在森林火灾扩散的预测研究中越来越广泛,论文结合提出的模型,并根据CA表现出的很强的模拟复杂系统的能力,采用Matlab平台,做了模拟仿真的实验工作。采用动态方式进行模拟,使用图形页面展示,并可以根据仿真显示结果调整更新相关参数,最终得到一个能更好的模拟现实森林火灾蔓延情况的预测模型。最终,通过对显示结果的对比分析,验证了模型的可靠性及可用性。关键词:森林火灾;元胞自动机(CA);蔓延;生长概率;着火概率问题分析森林火灾是一种常见的、极具突发性和破坏性的自然灾害。通过构建森林火灾蔓延模型来仿真分析可能发生和正在发生的林火行为,能够辅助防火决策以便有效减少损失,这是火灾预测与预防的有效手段,也是国内外研究的热点。其中,基于元胞自动机的林火蔓延模型能够较好地仿真林火蔓延的自组织复杂过程,广泛应用于林火蔓延预测研究。本文主要研究在一个着火点的条件下,蔓延概率与森林被烧光的关系。使用元胞自动机建立相应模型,得到部分蔓延概率与森林是否被烧光的结果。论文主要研究了俩个方面:森林蔓延率与森林被烧光时间的关系及森林被烧光最小蔓延率与森林生长率的关系。结果直观显示蔓延概率与森林被烧光(树木剩余率小于等于5%)的关系。提出假设森林火灾是一种常见的自然灾害,森林火灾给社会经济和人民生命安全带来很大的损失。根据现实情况,提出以下假设:一、森林蔓延率越大,森林被烧光所需时间越短。二、森林生长率越大,森林被烧光最小蔓延率越大。:,在模拟过程中,元胞尺寸越小,越能显示火势蔓延的细节。但是,元胞尺寸过小,会增加计算时间和数据量。笔者的目的是快速、动态地模拟森林火灾蔓延时的情况,因此,要根据笔者的目的选取合适的元胞尺寸。,第一种是Vonneumann邻域,由一个中心元胞和东南西北的四个邻胞组成。第二种是Moore邻域,它另外包括东北、西北、东南、西南四个方位。本论文为了快速地模拟森林火灾蔓延时的情况,选取第一种。:0、1、2。树木未着火,元胞定义为2;正在燃烧的树木,元胞定义为1;燃烧一轮后(即向周围发生扩散后),变为空地,元胞定义为0,并按生长率重