[發明專利]一種森林火災火勢蔓延預測方法及系統

在審

• 申請號: 202310424042.7
• 申請日: 2023-04-19
• 公開（公告）號: CN116415754A
• 公開（公告）日: 2023-07-11
• 發明（設計）人: 嚴懷成;黃志豪;龍正;潘亞寧;陳成成;饒凱;黨青梅;張皓;王曰英;常雨芳;陳超洋;王洪榮;徐龍
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: G06Q10/063
• 分類號: G06Q10/063;G06Q50/26
• 代理公司: 合肥市浩智運專利代理事務所(普通合伙) 34124
• 代理人: 丁瑞瑞

1.一種森林火災火勢蔓延預測方法，其特征在于，所述方法包括：

步驟a：獲取林地地圖、林地地形和氣象數據信息；

步驟b：根據林地地圖將待預測林地劃分成若干個等面積的元胞，并按元胞為單位將步驟a獲取的信息匯總；

步驟c：考慮元胞所在區域的實體不可燃性對元胞狀態直接進行賦值，對于元胞所在區域存在可燃性實體的情況，基于元胞已經燃燒的面積與整個元胞的面積的比值獲取元胞狀態，考慮氣溫、相對濕度、風速、風向以及當前元胞狀態，構建預測下一時刻元胞狀態的森林火災蔓延模型；

步驟d：將步驟b獲取的信息輸入森林火災蔓延模型進行火災蔓延預測。

2.根據權利要求1所述的一種森林火災火勢蔓延預測方法，其特征在于，所述步驟a包括：

獲取林地地圖，基于氣象數據平臺和林地地圖，獲取待預測林地的氣溫、相對濕度、植被或可燃物信息、風速、風向、海拔高度，存放在GIS數據文件中，并且將GIS數據文件中上述各參數轉換為統一的數據格式。

3.根據權利要求2所述的一種森林火災火勢蔓延預測方法，其特征在于，對于所述氣溫、相對濕度、風速、風向及海拔高度數據，元胞內有多個數據點的，取距離元胞中心點最近的數據點的數據賦值給元胞；元胞內只有一個數據點的，將其賦值給元胞；元胞內沒有數據點的，選擇該元胞鄰域中的元胞數據的算術平均值給該元胞賦值，對于上述元胞鄰域存在數據缺失的，遞歸地用上述方法將其賦值。

4.根據權利要求1所述的一種森林火災火勢蔓延預測方法，其特征在于，所述步驟b包括：

根據林地地圖將待預測林地按10×10為單位元胞劃分成若干個等面積的正方形的元胞，經上述方式劃分以后，對于待預測林地的邊界區域，面積大于等于50m²的，劃分為一個元胞，面積小于50m²的，舍去。

5.根據權利要求1所述的一種森林火災火勢蔓延預測方法，其特征在于，所述步驟c包括：

森林火災蔓延過程中，元胞(i,j)在t時刻的狀態定義為：

通過公式

構建森林火災蔓延模型；

其中，為元胞(i,j)在t+1時刻的狀態，Δt為采樣間隔，a為元胞邊長，R為當時當地的火勢蔓延速度，且R＝R₀·K_s·K_r·K_f，R₀為火勢初始蔓延速度，K_s為可燃物配置格局的調整系數，K_r為風速調整系數，K_f為地形坡度調整系數，為t+1時刻元胞(i+1,j)的火勢蔓延速度。

6.根據權利要求5所述的一種森林火災火勢蔓延預測方法，其特征在于，對于元胞(i,j)在t時刻的狀態，如果元胞(i,j)所在區域的實體不可燃，的值賦為-1；如果元胞(i,j)所在區域的實體可燃，的取值范圍為表示元胞(i,j)處于燃燒狀態；如果元胞(i,j)所在區域的實體尚未燃燒，的值賦為0，如果元胞(i,j)所在區域的實體全部燃燒，的值賦為1。

7.根據權利要求5所述的一種森林火災火勢蔓延預測方法，其特征在于，所述火勢初始蔓延速度R₀取決于可燃物的含水量，而含水量直接受控于每日的氣溫、風力和相對濕度。

8.一種森林火災火勢蔓延預測系統，其特征在于，所述系統包括：

數據獲取模塊，用于獲取林地地圖、林地地形和氣象數據信息；

元胞劃分模塊，用于根據林地地圖將待預測林地劃分成若干個等面積的元胞，并按元胞為單位將數據獲取模塊獲取的信息匯總；

模型構建模塊，用于考慮元胞所在區域的實體不可燃性對元胞狀態直接進行賦值，對于元胞所在區域存在可燃性實體的情況，基于元胞已經燃燒的面積與整個元胞的面積的比值獲取元胞狀態，考慮氣溫、相對濕度、風速、風向以及當前元胞狀態，構建預測下一時刻元胞狀態的森林火災蔓延模型；

火災蔓延預測模塊，用于將元胞劃分模塊獲取的信息輸入森林火災蔓延模型進行火災蔓延預測。