【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及火势控制，具体为一种通过确定地表火蔓延趋势来制定阻止火势扩散的方法。
技术介绍
1、森林火灾是一种常见的自然灾害，林火的蔓延不仅给生态环境带来危害，也给社会带来了巨大挑战，森林火灾的危害性极大，具有突发性、随机性以及造成的损失巨大等特点，一旦火情出现，就必须尽快根据蔓延模型对火场的蔓延方向与距离进行预测，进而为火灾的扑救与指挥提供决策支持，林火蔓延是一个多相、多组分可燃物在各种气象条件和地形影响下的燃烧运动的极其复杂的现象；
2、目前，国内外提出的比较有影响力的林火蔓延模型主要有美国的rothemel模型、澳大利亚的mearhar模型、加拿大的国家林火蔓延模型以及我国王正非与毛贤敏的组合模型，这些模型主要通过可燃物类型、地形、气象等因子的综合分析，得到火场的过火面积以及蔓延趋势，王正非与毛贤敏的组合模型是基于林火燃烧特征的模型，其参数较少，并且现有的模型较为单一，每个模型的所需的参数较多，参数获取困难，无法实现林火蔓延的动态模拟。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种通过确定地表火蔓延趋势来制定阻止火势扩散的方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种通过确定地表火蔓延趋势来制定阻止火势扩散的方法，包括：
3、基于dem数据和气象数据，在笛卡尔平面坐标系下，通过参数计算公式计算林火模型的基本参数，以构建林火蔓延模型；
4、在gis中的地图中选取着火点，并生成一系列
5、基于anderson椭圆模型的椭圆形蔓延假定，计算逐个控制点的蔓延椭圆；
6、选取新的控制点，且将控制点相连生成下一个新火场；
7、利用林火蔓延模型通过椭圆参数计算公式计算huygens模型的椭圆参数；
8、根据huygens模型的椭圆参数，以风向和坡度合力方向确定椭圆方位角，以起火点为焦点，按照一定的时间步长绘制蔓延火场边界，得到新的火场边界，在新的火场边界进行插值获取控制点加密anderson椭圆模型的火场边界，重复该步骤，直至满足模拟时间，满足模拟时间，得到n个小椭圆过火区域，利用gis外包多边形分析法得到n个小过火区域的外包络线，生成新的火场边界，即林火蔓延范围。
9、优选的，所述dem数据包括坡度和坡向数据，所述气象数据包括地表温度、地表湿度、风力和风向数据。
10、优选的，所述参数计算公式包括林火蔓延初速度计算公式和林火蔓延速度计算公式，所述林火蔓延初速度计算公式为：
11、r0＝0.299t+0.047w+0.009(100-h)-0.304
12、其中，r0表示林火蔓延的初始速度，t表示每天的最高气温度，w表示中午的风力，h表示每天的最小相对湿度；
13、所述林火蔓延速度计算公式为：
14、
15、其中，r表示上林火蔓延的速度，ks表示可燃物配置格局更正系数，φ表示坡度，β表示计算方向，θ表示风向，v表示风速，φ、β、θ的方向均以沿上坡方向顺时针与其方向重合来计算方位。
16、优选的，所述椭圆参数计算公式为：
17、lb＝0.936e0.2566r+0.461e-0.1548r-0.397
18、
19、
20、
21、
22、其中，lb表示椭圆长轴与短轴之比，hb表示焦点到火头距离与焦点到火尾距离之比，r表示上林火蔓延的速度，a表示短轴，b表示短轴，c表示焦距。
23、优选的，所述在gis中的地图中选取着火点，并生成一系列控制点作为初始火场的形状，包括：
24、获取包含地理信息的地图数据，包括地形和植被覆盖信息；
25、根据实际情况，在gis软件中标注出火灾的起始点，且将火灾的起始点作为初始火场的中心；
26、使用gis软件的绘制工具，在着火点周围逐个生成控制点，且将相邻的控制点之间连接起来，形成初始火场的形状。
27、优选的，所述选取新的控制点，且将控制点相连生成下一个新火场，包括：
28、在当前火场蔓延情况的基础上，根据林火蔓延模型的预测，选择新的控制点位置，且新的控制点位置用于遏制火势蔓延的固定防线和人工湿润地带的地理特征点；
29、根据新的控制点位置，在gis软件中确定控制点之间的连接关系，即确定新的边界线；
30、利用gis软件的绘图工具，在当前火场边界和新选取的控制点之间绘制边界线，形成下一个新火场的边界；
31、根据新的火场边界和控制点，利用林火蔓延模型进行模拟，预测新火场的蔓延情况。
32、优选的，所述根据huygens模型的椭圆参数，以风向和坡度合力方向确定椭圆方位角，以起火点为焦点，按照一定的时间步长绘制蔓延火场边界，得到新的火场边界，在新的火场边界进行插值获取控制点加密anderson椭圆模型的火场边界，重复该步骤，直至满足模拟时间，满足模拟时间，得到n个小椭圆过火区域，利用gis外包多边形分析法得到n个小过火区域的外包络线，生成新的火场边界，即林火蔓延范围，包括：
33、根据huygens模型的椭圆参数，结合风向和坡度合力方向，确定蔓延火场椭圆的方位角，风向和坡度合力方向将影响火势蔓延的主要方向，且主要方向也将决定椭圆的方位角；
34、以起火点为焦点，按照一定的时间步长，利用huygens模型和确定的椭圆方位角，在gis软件中绘制蔓延火场的边界，根据每个时间步长计算出的椭圆边界，逐步绘制形成新的火场边界；
35、在新的火场边界上进行插值操作，以获取控制点的加密分布，插值操作采用不同的插值方法；
36、对于每个新的控制点，根据anderson椭圆模型，重复前述步骤，包括根据椭圆参数确定方位角、绘制蔓延火场边界和插值获取控制点加密操作，直至满足模拟时间；
37、对于得到的n个小过火区域，通过gis软件提供的外包络线分析功能，生成小过火区域的外包络线，从而得到新的火场边界，即林火蔓延范围。
38、优选的，所述插值方法包括反距离加权法、样条函数内插法和克里格插值。
39、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
40、本专利技术基于王正非林火模型进行改进，并结合huygens模型进行动态模拟，同时利用gis的强大的地理分析功能，这些功能与gis的结合增加了林火蔓延模型的精度，也使得蔓延模拟更加精确与逼真，并且可以根据这些模型开发出森林火灾管理信息系统，能够有效地提高森林防火工作效率和应急指挥能力。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种通过确定地表火蔓延趋势来制定阻止火势扩散的方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种通过确定地表火蔓延趋势来制定阻止火势扩散的方法，其特征在于：所述DEM数据包括坡度和坡向数据，所述气象数据包括地表温度、地表湿度、风力和风向数据。
3.根据权利要求1所述的一种通过确定地表火蔓延趋势来制定阻止火势扩散的方法，其特征在于：所述参数计算公式包括林火蔓延初速度计算公式和林火蔓延速度计算公式，所述林火蔓延初速度计算公式为：
4.根据权利要求1所述的一种通过确定地表火蔓延趋势来制定阻止火势扩散的方法，其特征在于：所述椭圆参数计算公式为：
5.根据权利要求1所述的一种通过确定地表火蔓延趋势来制定阻止火势扩散的方法，其特征在于：所述在GIS中的地图中选取着火点，并生成一系列控制点作为初始火场的形状，包括：
6.根据权利要求1所述的一种通过确定地表火蔓延趋势来制定阻止火势扩散的方法，其特征在于：所述选取新的控制点，且将控制点相连生成下一个新火场，包括：
7.根据权利要求1所述的一种通过确定地表火蔓延趋势来制
8.根据权利要求7所述的一种通过确定地表火蔓延趋势来制定阻止火势扩散的方法，其特征在于：所述插值方法包括反距离加权法、样条函数内插法和克里格插值。
...【技术特征摘要】
1.一种通过确定地表火蔓延趋势来制定阻止火势扩散的方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种通过确定地表火蔓延趋势来制定阻止火势扩散的方法，其特征在于：所述dem数据包括坡度和坡向数据，所述气象数据包括地表温度、地表湿度、风力和风向数据。
3.根据权利要求1所述的一种通过确定地表火蔓延趋势来制定阻止火势扩散的方法，其特征在于：所述参数计算公式包括林火蔓延初速度计算公式和林火蔓延速度计算公式，所述林火蔓延初速度计算公式为：
4.根据权利要求1所述的一种通过确定地表火蔓延趋势来制定阻止火势扩散的方法，其特征在于：所述椭圆参数计算公式为：
5.根据权利要求1所述的一种通过确定地表火蔓延趋势来制定阻止火势扩散的方法，其特征在于：所述在gis中的地图中选取着火点，并生成一系列控制点作为初始火场的形状，包括：
6....
【专利技术属性】
技术研发人员：汪凡，王学森，武冬晨，王云龙，
申请(专利权)人：安徽辉采科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。