基于多智能体理论的林火蔓延模拟
【摘要】：
林火在其蔓延过程中,要受到多组分可燃物在各种气象条件(温度、风向和风力)和不同地形条件下的影响,具有不确定性、动态变化的特点,是一种十分复杂的现象;智能体具有自治性、反应性、社会性等特点,能够执行复杂的任务,并且与环境具有很好的交互性,能够对周围的环境做出评价并采取相应的行动,与林火的蔓延具有很大的相似性。本文基于智能体的特点,创新性地将多智体理论引入林火研究,定义了林火智能体概念,建立林火智能体行为规范,并采用Visual C++结合OpenGL开发智能体林火蔓延模拟软件,并选择八达岭林场作为实验区,测试了林火模拟软件的功能和模拟效果。结果表明,应用所建立的模型和软件,可以反映森林火灾的蔓延规律,最大程度地模拟真实情况下林火的燃烧行为,从而为林火风险预测及扑火决策起到一定的指导作用。研究结果丰富了林火燃烧理论,为林火蔓延真三维模拟提出了新的方法和实现途径。
论文的主要研究内容包括:
1.提出林火智能体概念,建立林火智能体行为规则。
2.开发林火蔓延模拟软件:论文采用Visual C++ 2008结合OpenGL开发了满足林火智能体蔓延规则的蔓延模拟软件。软件可以实现DEM数据读取,加载植被分布图像,设置起火点、风速、空气湿度,可视化模拟林火蔓延趋势。
3.林火蔓延模拟效果分析:以八达岭地区为实验区,采用1:1万的数字高程模型,利用该地区植被分布图像,进行林火的三维蔓延模拟,结果反映了林火燃烧规律,验证了该软件的实用性。
论文的主要创新点在于将智能体理论应用于林火蔓延模拟,提出林火智能体概念,建立了林火智能体行为规则并完成了软件开发,实现林火蔓延的真三维模拟。
【关键词】：森林火灾 多智能体 林火蔓延 模型 模拟 【学位授予单位】：北京林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：S762
【目录】：
- 摘要3-4
- ABSTRACT4-9
- 前言9-10
- 1 绪论10-13
- 1.1 国内外森林火灾状况10-11
- 1.1.1 我国森林资源概况10
- 1.1.2 国内外森林火灾状况10-11
- 1.2 选题意义和研究目标11
- 1.3 研究内容和技术路线11-13
- 2 林火蔓延模型研究13-25
- 2.1 森林火灾类型13-14
- 2.1.1 地下火13
- 2.1.2 地表火13
- 2.1.3 树冠火13-14
- 2.2 林火蔓延机理和林火行为概述14-15
- 2.3 影响森林火灾的因素15-18
- 2.3.1 森林可燃物类型15-16
- 2.3.2 气象要素16-18
- 2.4 林火防治研究18-23
- 2.4.1 林火模型介绍18-21
- 2.4.2 室内林火蔓延模拟研究21-22
- 2.4.3 基于计算机技术的林火蔓延模拟研究22-23
- 2.5 基于3S 技术林火防治23-25
- 2.5.1 GIS 技术23
- 2.5.2 GPS 技术23
- 2.5.3 卫星遥感技术23-25
- 3 基于多智能体原理的林火蔓延模拟25-35
- 3.1 多智能体原理概述25-28
- 3.2 林火智能体思想概述28-30
- 3.4 影响燃烧智能体的各种因子30-31
- 3.5 林火蔓延模型选择31-35
- 3.5.1 模型选择依据31
- 3.5.2 林火模型选择31-32
- 3.5.3 林火蔓延模拟算法分析32-35
- 4 开发平台介绍35-56
- 4.1 OPENGL 概述35
- 4.2 OPENGL 基本功能与操作35-38
- 4.4 在WINDOWS 环境中设置基于VC++的OPENGL 图形接口38-43
- 4.5 智能体林火蔓延模拟程序结构设计及执行流程的说明43-56
- 4.5.1 界面设计说明43-44
- 4.5.2 执行流程说明44-45
- 4.5.3 模块划分及类的设计45-52
- 4.5.4 程序执行流程52-56
- 5 实例研究56-65
- 5.1 研究区概况56-57
- 5.1.1 自然概况56
- 5.1.2 植被特征及森林资源现状56-57
- 5.2 数据获取加工57-60
- 5.3 模拟结果及分析60-65
- 6 结论及展望65-67
- 6.1 结论65
- 6.2 展望65-67
- 参考文献67-70
- 导师简介70-71
- 个人简介71-72
- 致谢72
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