基于遥感+GIS的山火检测及火势蔓延监控平台实现

基于遥感与Web GIS技术，构建了山火检测及火势蔓延监控平台，主要包括多模型联合的火点检测、基于Rothermel模型的地表火蔓延模拟和基于粒子模拟的三维可视化等功能。系统在多源遥感数据的基础上，联合多项火点检测模型，实现高温异常点的定位，并模拟不同下垫面及气象等因子影响下的火势蔓延过程，进而建立直观的可视化模拟。文章以大同市森林火灾为例，验证系统的可行性，结果表明该系统能够有效检测火点并模拟预测火势蔓延情况，对于提高山区森林防灭火工作水平，减少人员伤亡和财产损失，保护生态环境提供技术支撑。     

基于虚拟现实的建筑火灾模拟系统

提出了将虚拟现实技术应用于建筑火灾模拟的方法,在交互式虚拟环境中实现了基于火灾数值模拟的火灾场景模拟。根据火灾场模拟软件FDS的计算结果,控制虚拟火灾场景中火焰和烟雾的蔓延,使得虚拟场景中火灾的发展接近实际火灾的情况。模拟系统中通过纹理贴图和粒子系统等技术实现了逼真的火灾场景可视化。还介绍了实现灭火作战模拟和训员疏散模拟的技术细节。在以上方法的基础上研制了建筑火灾模拟原型系统,该系统可应用于电子消防预案制作、灭火作战演练、人员疏散演练、建筑性能化防火设计与评估,以及灾害条件下人的疏散行为研究等各个方面。     

地表火蔓延的真实感仿真

地表火蔓延的计算机仿真在火灾的扑救、预防及评估等方面具有重要的应用价值。现有的研究大多偏重于火焰蔓延的数值模拟和简单可视化,影响了人们对火灾蔓延的直观认识和临场感。提出了一种基于图形绘制技术的地表火蔓延的真实感仿真技术。首先,根据地表火蔓延的物理规律,并考虑到地形、气候和可燃物等因素的影响,提出了一种基于Rothermel模型的地表火随时间变化蔓延的建模方法。然后,采用基于GIS地形数据和高程图绘制相结合的方法绘制场景地形。再改进传统的粒子系统绘制技术对火焰进行真实感绘制。该方法可以通过变化不同的参数而富有真实感地再现不同环境条件下地表火蔓延场景,能够为灭火决策提供依据。最后,文中给出了不同条件下地表火场景的绘制结果。     

大兴安岭林区春防期森林火险气候区划

森林火灾是森林资源的重大灾害。而林火的发生、蔓延与气候条件密切相关。此区划是按照多因子综合指标法计算的火险等级而确定的指标,用现代气候区划理论与方法完成。可为制订森林防火、灭火规划及林火气象预报提供可靠的气候依据和气候背景。     

一种基于CA的林火蔓延模型的设计与实现——以内蒙古地区为例

森林火灾是一种严重危害人类社会的灾害,它的发生和蔓延将给社会带来不可估量的经济损失和生态环境的严重恶化.若能将森林火灾控制在初发阶段并预测其发展蔓延趋势,将有效的控制森林火灾的进一步蔓延.利用元胞自动机(CA)模拟复杂现象的特点,根据林火燃烧过程中影响因素是否可变,将影响林火燃烧因素分为两大类,设计并实现了适合内蒙古地区林火蔓延模型.     

森林火灾气象环境要素和重大林火研究

利用1970～1994年25年间的森林火灾资料,分析研究了湖北省神农架林区森林火灾的火源,火环境条件,林火发生、发展、蔓延和熄灭过程的天气气候特征及重大林火燃烧期的某些要素特征,对指导森林防火灭火具有现实意义.     

林火行为预测预报专家系统

在针对我国大兴安岭林区典型可燃物进行实验的基础上,参考美国北方林火实验室编制的BEHAVE程序中的数学模型,提出了一整套估算森林地表火火行为特征量的表达式。在此基础上,通过交互式窗口技术、字符型汉字技术和专家系统原理,建立了“林火行为预测预报专家系统”。该系统在输入现场可燃物分布特性参数及相应的地形条件和气象条件后,即能迅速预测火蔓延过程中不同时间段的火行为特征量的值。与野外试验的结果对比表明,预测的结果是合理、可靠的。     

基于OGRE引擎的大坝施工过程仿真可视化研究

提出一种全新的基于仿真数据的大坝施工过程实时可视化模拟机制；通过数据库动态链接使可视化系统与仿真系统紧密衔接，且施工方案改变时可视化系统能够自动更新，并利用引擎中的表层模块实现数据库的显示与查询，极大地提高了可视化系统的动态性和可移植性；粒子系统模拟施工期导流；不同的地物模型采用不同的建模方法。最后，采用高效的图形渲染引擎OGRE开发出逼真的大坝施工过程三维可视化系统。     

基于地理信息系统的森林火灾扑救辅助决策系统的研究

森林火灾的蔓延和扑救受林区地形,植被,水系及道路等多种地理因素的影响,本文通过建立林区地理信息系统,结合火蔓延数学模型,实现了对得杂条件下林火蔓延的计算机模拟预测,并在预测结果的基础上提出了合理,优化的防火道开设方案。     

面向突发性水污染事件的三维可视化系统

针对突发性水污染事件的突发性、复杂性与潜在的次生衍生危害等特点,设计并开发了面向突发性水污染事件的三维可视化系统。对建设三维可视化系统的需求进行了分析,提出了系统的四层体系结构,基于三维地理信息系统World Wind组件,采用三维可视化环境建模、海量数据缓存机制以及基础地理信息集成等信息技术,开发了系统的基本应用与高级应用,将系统应用到2005年发生在松花江流域的突发性水污染事件中。实例表明:所设计的三维可视化系统具有集成性、可扩展性和较好三维表现力等特点,支持海量数据与复杂应用的集成与三维展示,为突发性水污染事件的空间模拟和决策支持提供支撑。     

控制森林大火系统工程

本文论述林火管理中防止大火成灾的重要性,并以系统工程为主要手段,通过计算机运算提供的数据,指挥人员选用相对优化的决策。依靠现代化的灭火技术,最大限度地制止大火蔓延直到熄灭,其目标是把火灾损失限制在最小程度.     

局域地形和林火数量对区划方法的影响规律研究

森林火灾等级区划不仅能为预防森林火灾提供宏观指导,并有利于防火人员的合理安排,从而达到对火灾的有效防范和控制。一个好的森林火灾的区划结果得益于适宜的区划方法,而区划方法的选择则受制于区划影响因子,因此探讨森林火灾区划的影响因子对区划结果至关重要。分析了重庆市森林火灾的空间分布特征,并在GIS支持下,利用2000-2010年中527例历史林火记录和DEM数据,分析了局域高度和林火数量对森林火灾区划的影响。最终,将局域高度及林火数量构建成火灾易发程度并空间化,从林火易发程度的角度出发给出了重庆市森林火灾区划结果。通过分析发现,所构建的林火易发程度可从地形和林火数量的角度反映某一地区的林火发生情况,因此局域地形和林火数量可分别作为重庆市森林火灾区划的指标之一。     

福建林火发生的驱动因子及空间格局分析

福建省是我国的林火高发区,但目前国内关于该地区林火发生特性等方面的研究还不够深入。国内外研究表明,林火的发生受到气象、植被、地形以及社会经济等因素的综合影响。运用Arcgis10.0等相关软件对林火潜在影响因子(气象、植被、地形等)进行空间信息提取,并与火点和对照点结合通过Logistic回归分析和receiver operating characteristic(ROC)检验方法分析了福建地区林火发生的驱动因子,并获得了林火预测模型。以预测模型为基础对福建地区火险进行了区划。结果显示:"点到铁路的距离","高程","人口密度","日最高地表气温"等7个因素对当地林火发生有显著的影响。此外,模型整体拟合水平和预测精度较高,对当地的林火管理工作具有一定的参考价值。     

通风状况对室内火灾过程影响的数值模拟

利用烟火运动场模型(FDS)模拟室内火灾过程,研究了通风开口大小对室内燃烧状况的影响,发现一定房门开度下,燃烧状况会发生周期性转换;利用线性拟合确定了房门处的最大质量流量m max与通风因子A√H间的比例系数.通过研究指出,房门突然打开后间歇出现的两次回燃现象,可能对进入房间灭火的人员构成严重威胁,在灭火实践中应该引起高度重视.     

洪涝过程模拟及三维实景展示方法研究

针对变化环境下洪涝灾害频发以及洪涝模拟结果二维展示的自身局限性等问题,将高分辨率数值模型与三维可视化技术耦合,以陕西沣西新城、英国莫帕斯镇洪涝灾害过程为例,采用基于GPU加速技术的高分辨数值模型对城镇及江河洪涝灾害过程进行数值模拟,以较为准确获取洪灾淹没时间、淹没面积等信息;后处理展示方面实现数值模型与Unity 3D平台耦合,对洪涝过程模拟结果进行三维可视化展示,实现场景漫游等功能;应用快门式3D技术进行三维浏览,初步实现基于3D立体成像的洪水模拟展示。结果表明,计算结果与实测数据吻合度较高,积水面积平均相对误差分别为6.235%,1.505%,并真正实现了三维环境下的水灾害过程信息交互展示。可作为一种有效的协同平台来增强相关人员之间的沟通与协作,为决策人员提供准确有效的科学依据,在水利领域具有较好应用前景。     

基于GIS的森林火灾现场模拟及其应用

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。     

VR-GIS技术在小城镇洪水淹没模拟分析中的应用

近年来利用计算机和信息技术研究洪水灾害是个研究热点,但小城镇在防洪减灾方面缺少应有的关注和重视。本文对VR(虚拟现实技术)-GIS技术在小城镇洪水淹没模拟分析中的应用进行了研究,解决了系统实现过程中的一系列关键技术:小城镇空间数据库的建库技术及三维可视化、洪水淹没范围的确定,以及洪水淹没实时动态演示等问题。该技术已在国家十五科技攻关项目所开发的《小城镇基础设施防灾减灾决策支持系统》中得以实现。实践证明:小城镇空间数据库的建库技术速度快、成本低,适合中国小城镇的信息化现状。利用淹没范围的近似计算模型,可以有效迅速准确地计算出洪水淹没范围,有利于防洪减灾的迅速决策,且偏于安全。小城镇洪水灾害的三维可视化模拟,可以实时动态地演示小城镇遭受洪灾实况的全过程。     

气候变暖背景下火干扰对森林生态系统碳循环的影响

人类活动所引起的温室效应及由此造成的气候变化和对全球生态环境的影响已受到国际社会的普遍关注。火干扰作为森林生态系统重要的干扰因子,对森林生态系统碳循环产生重要影响以及对未来气候变化的响应更是人们关注的重点。正确理解气候变暖、火干扰与森林生态系统碳循环之间的因果循环关系,了解气候变暖背景下火干扰对森林生态系统碳循环的影响,对制定科学合理的林火管理策略、充分发挥林火管理在森林生态系统碳循环和碳平衡以及缓解碳排放中的作用均有重要的意义。系统论述了气候变暖、火干扰与森林生态系统碳循环之间的逻辑循环关系,并对相关的研究进展进行综述。重点剖析了气候变暖对火干扰的影响,气候变暖背景下火干扰对森林生态系统碳循环的影响,并提出了全球变暖背景下科学有效的林火管理策略与措施,以及今后需要加强的一些研究领域及方向。     

基于GIS的矿山塌陷损害评价系统及可视化方法

在各种工程塌陷问题中,矿山开采引起的地表塌陷是最为严重的一类,矿山塌陷是工程防灾减灾的重要内容。本文围绕“基于GIS的矿山塌陷损害评价系统”的构筑问题,对矿山开采塌陷的三维计算方法和塌陷数据的组织及可视化方式进行了探讨,给出了丘陵和低平山地条件下地表塌陷的三维可视化预计方法,实现了DEM和地表塌陷盆地的可视化表达,并对三维地形图与三维塌陷图的可视化叠置进行了探索。     

陕西省林火灾害及预防对策

应用陕西省5大林区9a火灾个例及相关资料，分析得出陕西省林火的时空分布规律，火源特点，林火造成的灾害，林火发生发展的影响因子，并提出了相应的森林防火对策。