文献综述
- 前言
在森林演变和人类文明的进程中，火是影响其发展变化的十分重要的因子，火带给人人类温暖，促进人类文明；但是火灾也是造成大片森林毁灭，影响人类的生产、生活。在当代社会，森林是人类环境和社会发展的基础，是地球上最重要的自然资源直以。保护好现有森林，是林业、生态环境、森林旅游工作者的重要任务。然而，森林却经常面临火灾的危险，森林火灾是一种极具突发性和破坏性的自然灾害。据估计，全球每年森林火灾的发生次数约在22万次以上，每年烧毁森林面积超640万hmsup2;，约占森林覆盖率的0.23%以上[1]。我国是一个少林国家，森林覆盖率位18.21%，但是我国的森林火灾比较严重，尽管我国的森林防火工作取得了较大的进步，森林火灾发生次数、受害面积和损失大大降低，但森林火灾仍是我国林业事业方面的一个突出问题。
林火蔓延是一个多相、多组分可燃物在各种气象条件(温度、湿度、风向、风力等)和地形影响下燃烧和运动的极其复杂的现象，直今还没有一种模型能完全模拟林火行为的每个方面。自从1946年W. R. Fons首先提出林火蔓延的数学模型以来，世界上出现了许多防火模型，其中，以Rothermel 模型最成熟，运用最广泛1]。目前，计算机模拟表达火势蔓延模型成为该学科的主要研究方向。以往国内对于森林火灾的研究，基本上利用经验公式和经典模型。而经验公式只是对传统的一些采集数据进行数学拟合，或用线性拟合，或用指数拟合等。利用计算机模拟火势蔓延模型在国外运用比较广泛，加拿大、 美国、法国、德国、澳大利亚等国在20世纪70年代就开始利用计算机相关系统研究森林火灾。
- 研究背景
2.1 国外研究背景
自1946年W.R.Fons首先提出林火蔓延模型以来，世界上许多股评家都提出了林火蔓延模型。目前林火蔓延模型从大的方向可以分成三类：以美国Rothermel模型为代表的物理机理模型：基于能量守恒定律的物理机理模型，以均匀可燃物为基础根据林火的传导方程推导出林火的蔓延速率2] 3] 4]；以加拿大的国家林火蔓延模型为代表的半机理半统计模型：根据加拿大的植被情况将可燃物划分为5大类，对各类型可燃物的含水率变化采用机理过程描述和实测参数的方法建立模型；以澳大利亚的MeArthur模型为代表的统计模型：主要通过多次点烧实验室建立火行为和影响因素的关系5]。
上述模型在各自国家的林火管理中得到了广泛应用，特别近年来，计算机技术的迅速发展，GIS软件技术的成熟和广泛应用，使这些模型及其修正模型在模拟现实异质复杂林火状况方面取得了长足的进展，产生了许多林火行为模拟软件以方便用户使用。
在国际上，德国的FIRE-WATCH森林火灾自动预警系统能够准确检测出20公里范围内的森林着火情况，法国和葡萄牙的“森林火灾自动检测系统SIY”，能在50秒内检测出任何高于周边20摄氏度的异常温度值，该套设备在法国南部和葡萄牙北部城市布拉加安装使用，由于造价较为昂贵，应用程度有限。英国VSD公司开发的森林防火系统处理速度快，误报率低而闻名。美国人使用森林防火巡逻飞机。ECP公司的林火预警监测系统，首次提出多光谱综合探测判断森林，利用计算机视觉技术和模拟识别算法，将森林各点实时温度显示并预警，这套系统误报率低，反应速度快，抗干扰性强，已被消防部门和林业部门双检测点融合即时通信利用起来。
2.2 国内研究背景
王正非较早提出一个林火蔓延模型，后经修正为：。该模型更是一种框架模型，其实用性相对较差一些。朱启疆等人采用Rothermel模型和经验模型结合使用，利用迷宫算法实现了在地理信息系统支持下的空间蔓延动态模拟。袁宏永等提出了综合应用空、航天遥感影像所提供的森林可燃物特性及DEM提供的坡度坡向信息，形成一种集体林火蔓延估计模型及多重信息于一体的面向目标林火蔓延估计预测系统，并进而实现计算机的蔓延模拟。
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