基于FARSITE系统的调节因子对火蔓延模拟的影响研究

1

作者 田代财 雷佼 +2 位作者 邓玉山 张林鹤 安江涛 《消防科学与技术》 北大核心 2025年第1期103-111,共9页

森林火灾中经常出现的飞火和火旋风等极端火行为,能够引燃火线前方的未燃区,造成地表火蔓延加速。本文选取2020年6月7日海南昌江县内平坦地形下的森林火灾作为研究对象,通过改变火点数量和火蔓延速率调节因子,分析FARSITE系统火蔓延模... 森林火灾中经常出现的飞火和火旋风等极端火行为,能够引燃火线前方的未燃区,造成地表火蔓延加速。本文选取2020年6月7日海南昌江县内平坦地形下的森林火灾作为研究对象,通过改变火点数量和火蔓延速率调节因子,分析FARSITE系统火蔓延模拟结果的精度。结果表明,随着调节因子的增大,预测精度呈先增大后减小的趋势。调节因子为1时,单火源条件下相交面积占实际过火区域的比例为5%;使用4个初始火点并改变火点位置,相交面积占比分别提高了10%和18%。当达到最优调节因子时,火蔓延模拟精度最高,单火源模拟的相交面积占比提高至72%,精度为0.70。合理设置火点位置和数量能提高火蔓延预测的精度,降低极端火行为或模型数据误差对预测结果的影响,但会过度预测过火面积。 展开更多

关键词 farsite 火蔓延 火点数量 火蔓延速率调节因子 极端火行为

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FARSITE和Cell2Fire森林火灾蔓延模拟系统对比及重初始化研究 被引量：1

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作者 辛淇 袁媛 +2 位作者 周君晗 李子扬 周增光 《遥感学报》 北大核心 2025年第4期945-957,共13页

基于遥感数据的林火蔓延模拟是根据遥感技术获取可燃物、地形和火点等数据,结合林火蔓延模拟模型预测森林火灾蔓延态势的方法,对森林防火救灾工作具有重要参考意义。本文使用Cell2Fire和FARSITE两种林火蔓延模拟器,对四川省凉山和内蒙... 基于遥感数据的林火蔓延模拟是根据遥感技术获取可燃物、地形和火点等数据,结合林火蔓延模拟模型预测森林火灾蔓延态势的方法,对森林防火救灾工作具有重要参考意义。本文使用Cell2Fire和FARSITE两种林火蔓延模拟器,对四川省凉山和内蒙古自治区那吉林场的两场森林火灾进行模拟,对比了两种模拟器模拟精度。同时,针对连续模拟精度不高的问题,提出一种基于BAI光谱指数与区域生长的过火区重初始化方法,能够自动提取过火区,结合卫星火点数据重初始化林火蔓延模拟器,进而提高连续多天的模拟精度。实验结果表明:(1)FARSITE和Cell2Fire模拟结果较为相似,大多数情况下FARSITE模拟精度略高于Cell2Fire;(2)与连续模拟和VIIRS重初始化模拟方法相比,所提出的过火区重初始化方法能改善长时间模拟误差累积问题和因缺少前期火点导致的模拟不充分问题,使用过火区重初始化方法的Cell2Fire和FARSITE模拟结果精度最高,说明对于提高模拟结果准确性来说,选择合适的模拟方法可能比选择模拟器更重要。 展开更多

关键词 farsite Cell2Fire VIIRS 森林火灾 火灾模拟 “5·7”凉山森林火灾 “5·17”那吉林场森林火灾

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基于FARSITE模型的丰林自然保护区潜在林火行为空间分布特征 被引量：12

3

作者 吴志伟 贺红士 +2 位作者 梁宇 罗旭 蔡龙炎 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第19期6176-6186,共11页

将FARSITE火行为模型应用于丰林自然保护区林火行为预测,并根据Rothermel和Rinehart制定的林火行为等级标准,编制潜在林火行为空间区划图,以探讨林火行为的空间分布特征。研究结果表明:在有可能、易发生和极易发生3个森林火险等级下,丰... 将FARSITE火行为模型应用于丰林自然保护区林火行为预测,并根据Rothermel和Rinehart制定的林火行为等级标准,编制潜在林火行为空间区划图,以探讨林火行为的空间分布特征。研究结果表明:在有可能、易发生和极易发生3个森林火险等级下,丰林自然保护区林火行为主要分布在Class I和ClassⅡ等级上,使用手工工具可能从火头控制火势蔓延;林火行为等级空间分布特征较为明显,ClassⅢ等级的火行为主要分布在区域中东部,ClassⅡ主要分布在区域中部,而Class I则主要分布在区域四周;高强度林火行为主要分布在可燃物模型为FL-Ⅰ和FL-Ⅱ,海拔为300—400 m、坡度为平坡和缓坡、坡向为阳坡上。高强度林火发生在接近道路与居民点500 m的区域内分布面积明显高于分布在距离道路居民点500—1000 m和1000—1500 m区域。 展开更多

关键词 farsite 林火行为 空间分布 模拟 丰林保护区

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FARSITE火行为模型的原理、结构及其应用 被引量：15

4

作者 吴志伟 贺红士 +2 位作者 胡远满 常禹 梁宇 《生态学杂志》 CAS CSCD 北大核心 2012年第2期494-500,共7页

应用空间直观火行为模型模拟大的时空尺度上的林火蔓延过程成为林火管理、规划和科学分析的有效工具。FARSITE(Fire Area Simulator)是一个基于热物理、燃烧学和试验理论为一体的空间直观火行为模型,它集成了现有的地表火、树冠火、飞... 应用空间直观火行为模型模拟大的时空尺度上的林火蔓延过程成为林火管理、规划和科学分析的有效工具。FARSITE(Fire Area Simulator)是一个基于热物理、燃烧学和试验理论为一体的空间直观火行为模型,它集成了现有的地表火、树冠火、飞火和火加速等子模型。FARSITE能够利用GIS和RS提供的空间数据,模拟大时空尺度的林火蔓延,模拟结果能够以地图形式输出,反映林火行为的瞬时状态。本文介绍了FARSITE模型的基本原理、结构和运行机制,并将其应用到丰林自然保护区林火蔓延模拟,以期为国内林火管理和火行为模型的开发提供参考。 展开更多

关键词 farsite 火行为 模拟 丰林国家级自然保护区

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基于FARSITE的林火蔓延三维可视化模拟 被引量：11

5

作者 唐丽玉 毛行辉 +1 位作者 陈崇成 黄洪宇 《自然灾害学报》 CSCD 北大核心 2015年第2期221-227,共7页

为了提高森林灭火决策和林火管理的效率,直观、科学的林火蔓延模拟成了有用的辅助工具。集成了FARSITE的林火蔓延模拟引擎和基于粒子系统的林火三维可视化方法,研发了林火蔓延三维可视化模拟软件原型系统。系统实现了在逼真的三维虚拟... 为了提高森林灭火决策和林火管理的效率,直观、科学的林火蔓延模拟成了有用的辅助工具。集成了FARSITE的林火蔓延模拟引擎和基于粒子系统的林火三维可视化方法,研发了林火蔓延三维可视化模拟软件原型系统。系统实现了在逼真的三维虚拟环境中,模拟不同可燃物、地形、气象等因子影响下的林火蔓延过程,预测林火行为,估算过火面积和林火边界。用户可以交互式输入着火点的空间位置、林火影响因子数据,交互式圈定隔离带,模拟、分析不同情境下的林火演化过程。这种形象、动态地表达林火的蔓延过程,可以激发人的直感思维,有利于人们做出合理的灭火方案。 展开更多

关键词 林火 火行为 蔓延模拟 farsite 三维可视化

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基于FARSITE的森林火蔓延模拟研究 被引量：4

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作者 那顺陶格陶 吴国周 +1 位作者 代海燕 苏东玉 《安徽农业科学》 CAS 2013年第19期8203-8205,共3页

分析了基于FARSITE的森林火势蔓延模拟的可行性,并利用ArcGIS平台对森林火势蔓延模拟和火行为的时空格局进行了研究,旨在为森林防扑火部门提供预测信息和决策参考。

关键词 森林火 farsite GIS 蔓延模拟

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集合卡曼滤波算法对FARSITE模型林火蔓延预测的修正效果研究 被引量：5

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作者 钱兰 张启兴 张永明 《火灾科学》 CAS CSCD 北大核心 2020年第1期32-41,共10页

针对火源位置输入偏差导致的FARSITE林火行为模型火线预测不准确的问题,提出了一种基于集合卡曼滤波算法的动态修正方法。利用FARSITE对复杂工况下的林火蔓延过程进行数值模拟,以火线位置为待修正参量,以均方根误差(RMSE)为评价指标,对... 针对火源位置输入偏差导致的FARSITE林火行为模型火线预测不准确的问题,提出了一种基于集合卡曼滤波算法的动态修正方法。利用FARSITE对复杂工况下的林火蔓延过程进行数值模拟,以火线位置为待修正参量,以均方根误差(RMSE)为评价指标,对算法的可行性进行了验证,并研究了算法的集合元素个数,观测数据标准差及同化频率对FARSITE预测偏差的修正效果的影响。结果表明:算法能显著提高FARSITE火线预测精度;逐时同化时:集合元素个数为5时,算法的修正效果并不理想,随着集合元素个数增大,样本误差减小,修正效果得到改善,但增大到30以上时,修正能力的提升就不再明显;观测数据标准差大小与RMSE值呈正相关;给定条件下当同化频率由1 h/次降低至2 h/次,整个模拟时长内的误差仍能得到较好控制,RMSE曲线并不会过快增长。 展开更多

关键词 farsite 集合卡曼滤波 火线预测 动态修正 均方根误差

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FARSITE模型原理、结构及其在林火行为模拟中的应用 被引量：4

8

作者 王晓红 王千雪 +3 位作者 于宏影 黄艳 丛日征 杨兰 《温带林业研究》 2022年第4期55-60,共6页

FARSITE(Fire Area Simulator)是一个基于物理学、燃烧学和试验理论为一体的时空火面积模型,它集成了地表火蔓延模型、可燃物含水率模型,飞火模型、火加速模型和树冠火蔓延等模型。FARSITE所需的空间可燃物数据和地形是由ARCVIEW GIS来... FARSITE(Fire Area Simulator)是一个基于物理学、燃烧学和试验理论为一体的时空火面积模型,它集成了地表火蔓延模型、可燃物含水率模型,飞火模型、火加速模型和树冠火蔓延等模型。FARSITE所需的空间可燃物数据和地形是由ARCVIEW GIS来生成并输入到模型中,模拟大时空尺度上的林火蔓延过程,随着时间步长的变化,模拟结果能够直观的在地图上呈现出来,随时反映出林火蔓延模拟的瞬时状态和走势。本文介绍了FARSITE模型中使用的基本原理、数据结构和模拟运行的机制以及目前国内外FARSITE模型的应用现状,以期为建立适用于我国国家级尺度的大时空尺度上林火蔓延模拟的火行为模型提供参考。 展开更多

关键词 farsite 火行为 模拟 惠更斯原理

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基于VIIRS火点数据和FARSITE系统的森林火灾蔓延模拟 被引量：12

9

作者 徐奔奔 王炜烨 +4 位作者 陈良富 陶金花 纪轩禹 张成杰 范萌 《遥感学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第8期1575-1588,共14页

针对森林火灾模型模拟、预测火灾蔓延结果精度随时间增加而降低的问题,提出了使用卫星遥感火监测数据重初始化火灾模型降低模拟结果误差的方法。使用FARSITE(Fire Area Simulator)火灾模拟系统模拟内蒙古自治区一场森林火灾,并使用375 m... 针对森林火灾模型模拟、预测火灾蔓延结果精度随时间增加而降低的问题,提出了使用卫星遥感火监测数据重初始化火灾模型降低模拟结果误差的方法。使用FARSITE(Fire Area Simulator)火灾模拟系统模拟内蒙古自治区一场森林火灾,并使用375 m的VIIRS(Visible infrared Imaging Radiometer Suite)火监测数据对FARSITE重初始化,探究该方法在中国林火蔓延模拟中的应用。使用SC(S?rensen’s Coefficient)值,辅以多源卫星遥感数据,评估该方法模拟结果精度。结果显示,各模拟过程中,模拟结果精度均随模拟时间的增加而降低,重初始化的模拟结果与实际过火区一致性更高,VIIRS重初始化模拟结果SC值最高提高56.89%,最终SC值提高了45.45%;最终模拟结果的SC值从最初的54.14%经过VIIRS火点修正后提高到78.76%;模拟过程中的VIIRS火点重初始化的模拟结果SC值最高为87.8%。使用VIIRS火监测数据重初始化FARSITE火灾模拟系统,将火灾分为多次进行模拟,缩短模拟时间,有效控制模拟误差的传递,提高了森林火灾蔓延模拟的精度,这种方法提高了火灾模型在大规模、长时间森林火灾应用中的可靠性。 展开更多

关键词 遥感 森林火灾 林火蔓延 VIIRS farsite 火行为模拟

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森林火灾蔓延模拟及应急路径规划优选 被引量：3

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作者 陈卓 刘海洋 +2 位作者 黄全义 郑明章 栗健 《林业科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期52-61,共10页

【目的】利用云计算手段模拟林火蔓延过程,规划火灾应急路径,以促进救援力量快速、高效到达指定火灾地点,为布置林火阻隔措施预留充足时间。研究也为吉林省通化市东昌区的林火应急响应和预防规划提出建设性意见。【方法】以吉林省通化... 【目的】利用云计算手段模拟林火蔓延过程,规划火灾应急路径,以促进救援力量快速、高效到达指定火灾地点,为布置林火阻隔措施预留充足时间。研究也为吉林省通化市东昌区的林火应急响应和预防规划提出建设性意见。【方法】以吉林省通化市东昌区为研究区域进行实地调研和模型推演。着眼于林火点单源和多源差异性,利用应急路径规划模型、Dijkstra算法模拟计算单源林火情况下最短救援路径,并纳入多源林火优先级理论,实现救援资源利用最大化。采用FARSITE模型对区域实例森林火灾进行蔓延速率模拟,获取林火发生后各阶段实时数据,综合考虑森林火点附近资源布局情况以及道路交通能力,进行救援路径的推算和防火道路的布局,以验证方法的可行性,并对森林火灾应急响应救援路径进行智能优选。【结果】在一般森林火灾发生时单个着火点的公式基础上,为2个及以上着火点引入优先级理论,再根据火情严重程度通过Dijkstra算法进行依次推演。此外,增加μ作为通行能力系数,以考虑路况、道路属性对救援通行时间的影响,得到新的路径公式。通过FARSITE模型,对2010年“5.3”一般森林火灾(20100503-220502-01)进行蔓延推演,在火源点起火5 h后,如果没有得到有效的人为干预,火情将演变为重大森林火灾,并蔓延到人居地区。由于风向影响,火源点东北侧的火情优先级高于北侧,若有条件同时进行救援,应急资源应按优先级倾斜。【结论】模拟结果表明,通过应急路径规划模型、Dijkstra算法和优先级理论,可以提高救援路径的获取速率,提前进行资源调配和人员安排,FARSITE模拟结合防火道路规划,联系火灾发生后各时间段的蔓延情况,能有效提升森林火灾决策效率,事半功倍地形成林火应急响应和预防规划方案。 展开更多

关键词 智慧林业 应急预防规划 森林火灾决策 云计算 farsite DIJKSTRA

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基于WindNinja模型的峡谷风场与林火蔓延模拟研究

11

作者 王澳 王成虎 +3 位作者 高桂云 王明玉 苏海燕 武凝雨 《林草资源研究》 北大核心 2024年第5期128-137,共10页

聚焦于林火事故频发的高山峡谷区域,特别是地形复杂导致的局部风场多变性对林火蔓延的影响,以3月28日在四川省凉山彝族自治州木里藏族自治县的重大森林火灾为研究案例,运用WindNinja模型模拟峡谷风场,将其输入至FARSITE模型中,并将地表... 聚焦于林火事故频发的高山峡谷区域,特别是地形复杂导致的局部风场多变性对林火蔓延的影响,以3月28日在四川省凉山彝族自治州木里藏族自治县的重大森林火灾为研究案例,运用WindNinja模型模拟峡谷风场,将其输入至FARSITE模型中,并将地表平均风场、峡谷模拟风场分别与FARSITE模型耦合,通过与实际火场范围数据的比较,评估模拟峡谷风场对林火蔓延趋势的影响。模拟结果显示,以轮廓系数(SC)为评价指标,基于WindNinja风场,对3月29日19:00、3月30日19:00、4月1日19:00的林火蔓延模拟精度分别为0.94、0.78和0.44,相较于地表平均风场分别提高了0.12、0.07和0.04。结果表明,WindNinja模拟风场与相关火行为的耦合模拟效果良好,结合WindNinja模拟风场的林火蔓延模型,更准确地考虑了局部风场,模拟结果与实际范围更为一致,和地表平均风场相比具有更高的相似度。 展开更多

关键词 峡谷风场 林火蔓延模拟 WindNinja模型 farsite模型

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西南林区森林火灾火行为模拟模型评价 被引量：18

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作者 赵璠 舒立福 +4 位作者 周汝良 肖向明 王明玉 赵凤君 王秋华 《应用生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第10期3144-3154,共11页

林火火行为特征是进行及时有效的林火预防和扑救的重要技术参考,国外普遍做法是借助火行为模拟模型进行获取.本文选用美国和加拿大行业普遍使用的Farsite和Prometheus火行为模拟模型对发生在中国西南林区的安宁"3·29"森... 林火火行为特征是进行及时有效的林火预防和扑救的重要技术参考,国外普遍做法是借助火行为模拟模型进行获取.本文选用美国和加拿大行业普遍使用的Farsite和Prometheus火行为模拟模型对发生在中国西南林区的安宁"3·29"森林大火进行模拟,通过对比模拟结果和相关林火资料,定量评价模型的模拟精度.结果表明:在蔓延范围模拟方面,Farsite在Scott可燃物模型下的模拟精度最高,Prometheus最差,但差距不大,Farsite与Prometheus火场范围的差异区主要集中在云南松分布区;在蔓延速度(ROS)模拟方面,Farsite在2种可燃物模型下的平均ROS模拟输出最接近实际情况,Prometheus则偏离实际情况较远,Farsite与Prometheus的ROS差异区主要集中在云南松分布区;在火线强度(FLI)模拟方面,Farsite在2种可燃物模型下的平均FLI模拟输出结果类似,Farsite与Prometheus的输出差异较大,差异区主要集中在栎类灌木分布区. 展开更多

关键词 森林火灾 火行为 farsite模型 Prometheus模型

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