申请/专利权人：武汉大学

申请日：2022-04-29

公开（公告）日：2024-06-25

公开（公告）号：CN114781169B

主分类号：G06F30/20

分类号：G06F30/20;G06F17/10;G06F111/10

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.25#授权;2022.08.09#实质审查的生效;2022.07.22#公开

摘要：本发明公开了一种基于元胞自动机的森林火灾蔓延模拟方法，包括步骤1、获取模拟区域的数字高程数据、植被覆盖数据和自然气象数据；步骤2、将模拟区域划分为规则的格网空间，每个格网单元作为一个元胞；步骤3、计算邻域元胞对中心元胞的蔓延速度；步骤4、将元胞的燃烧状态划分为未燃、初燃，全燃并能够点燃周围元胞、渐灭和全灭，基于元胞自动机计算下一时刻元胞的元胞的燃烧状态，实现元胞的燃烧状态更新；步骤5、输出不同时间段不同元胞的燃烧状态；步骤6、实现森林火灾蔓延的可视化展示，将元胞状态划分为未燃、初燃，全燃并能够点燃周围元胞、渐灭和全灭五种燃烧状态，提高林火蔓延模型的准确性和实用性。

主权项：1.一种基于元胞自动机的森林火灾蔓延模拟方法，其特征在于，包括：步骤1、获取模拟区域的数字高程数据、植被覆盖数据和自然气象数据；步骤2、将模拟区域划分为规则的格网空间，每个格网单元作为一个元胞，每个元胞包含一个状态空间矢量，状态空间矢量包括元胞的燃烧状态、数字高程数据、植被覆盖数据和自然气象数据；步骤3、计算邻域元胞对中心元胞的蔓延速度；步骤4、以实际树木从初燃到熄灭的过程设计状态转变规则，将元胞的燃烧状态划分为未燃、初燃，全燃并能够点燃周围元胞、渐灭和全灭，基于元胞自动机根据林火蔓延速度、元胞的大小和即时元胞的燃烧状态计算下一时刻元胞的元胞的燃烧状态，实现元胞的燃烧状态更新，元胞自动机表示为{}，其中表示n维元胞空间，表示状态，表示邻域元胞的数量，表示为状态转换规则，林火蔓延地理元胞自动机，令S=0表示未燃，S=1表示初燃，S=2表示全燃并能够点燃周围元胞，S=3表示渐灭，S=4表示全灭；遍历火场中燃烧状态可能改变的元胞，满足： 其中，＆＆表示且，表示存在，||表示或，当元胞状态为S=1且其邻域内存在S=2的元胞，或者元胞的状态为S=2或S=3时，元胞状态可能发生改变；若此时S=0，可燃且邻域元胞存在状态为S=1的初燃元胞，则计算得到下一时刻该中心元胞的元胞值，应用公式： 其中，对和取整数，表示元胞的边长，为时间步长，表示元胞燃烧状态更新的时间间隔；为当前时刻，为下一时刻；（i,j）代表中心元胞地理位置；表示即时中心元胞（i,j）的状态，表示下一时刻中心元胞（i,j）状态；表示当前时刻火从中心元胞向西北方向、东北方向、东南方向、和西南方向的4个领域元胞的蔓延速度；表示当前时刻火从中心元胞向北向、东向、南向和西向的4个领域元胞的蔓延速度；为中心元胞周围8个领域元胞的最大蔓延速度；m为步长系数；若此时S=1恰好初燃，则下一时刻S=2，全燃；若此时S=2且邻域元胞S≥2或不可燃，则S=3，逐渐熄灭；若此时S=3，则下一时刻S=4，完全熄灭；步骤5、输出不同时间段不同元胞的燃烧状态；步骤6、渲染不同时序的元胞的燃烧状态，实现森林火灾蔓延的可视化展示。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 武汉大学 一种基于元胞自动机的森林火灾蔓延模拟方法

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