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动态数据驱动的林火蔓延自适应模拟系统

主编:

出版社:中国农业出版社

ISBN:978-7-109-21409-5

出版时间:2016-06

关键词:森林火 控制 模拟系统

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  • 前言

    森林火灾是一个非常复杂的现象,林火蔓延受众多因素的影响,国内外许多研究人员都致力于建立和完善不同层次、满足不同需要的林火蔓延模型。自从1946年 Fons W R首先提出林火蔓延的数学模型以来,世界上许多国家...

  • 第1章 绪论

  • 1.1 国内外林火蔓延模拟发展现状

  • 1.2 DDDAS研究进展

  • 1.3 林火蔓延模拟发展趋势

  • 思考题

    1. DDDAS研究包括哪些方面?2.简要描述林火蔓延模拟发展趋势。

  • 第2章 动态数据驱动模拟系统

  • 2.1 动态数据驱动模拟系统原理

  • 2.2 动态数据驱动模拟系统方法与典型应用

  • 2.3 动态数据驱动林火蔓延模拟系统

  • 思考题

    1.简述DDDAS原理。2.动态数据驱动林火蔓延模拟系统关键技术有哪些?

  • 第3章 基于动态数据的林火模型库建设与管理

    基于动态数据的林火模型库,是整个动态数据驱动林火蔓延自适应模拟系统建立的基础。它为动态数据驱动林火蔓延自适应模拟提供最基本的模型管理、模拟数据管理与模拟运行环境保障。在动态数据驱动的林火蔓延模拟...

  • 3.1 林火蔓延数学模型概述

    在整个动态数据驱动林火蔓延自适应模拟体系中,由于计算机运算算法和计算效率等条件的限制,为了保证整个林火蔓延计算机模拟系统的顺利运行,必须有一套机制将模拟运行中所要用到的林火蔓延数学模型管理起来,...

  • 3.2 林火模型库建设

    对林火模型的计算机表达方法进行设计实际上是一个对模拟蔓延数学模型建模的过程。通过分析后可以发现,要表达一个林火蔓延数学模型的完整运算过程需要三个方面支持:模型的运算式、模型属性和特征及支持模拟运...

  • 3.3 林火数据库建设

    林火蔓延模拟运行中必须要有模型因子的具体数据作为支持。另外,由于所研究的是动态数据驱动的林火蔓延模拟,除了监视模型所需因子的动态数据以外,火场空间本身的发展变化过程也必须能够实时获取,才能对模拟过...

  • 3.4 模型库与数据库接口

    在面向对象的模型表示中,把模型定义为描述或解决某个问题所需的一组特征数据与解决这个问题所需的操作或方法的结合。把模型用面向对象的思想抽象为方法与数据的结合。理论上模型把数据和方法封装在一起,但现...

  • 思考题

    1.基于动态数据的林火模型库由哪些部分组成?各自的作用是什么?2.如何在数据库中实现对不同类型的林火因子的管理?...

  • 第4章 动态数据驱动林火蔓延模拟技术

  • 4.1 动态数据驱动机理及技术研究

  • 4.2 林火蔓延模拟技术研究

  • 4.3 模拟输出及可视化

    模拟输出空间表达技术实际是一个地理信息系统数据组织的过程。在林火蔓延模拟计算机系统中,系统模拟得到的火场数据实际是一个火场状况空间表达的IMG格式栅格文件,而这一文件的表现很不直观,只有通过地理信息...

  • 思考题

    1.简述动态数据驱动机理。2.林火蔓延模拟技术有哪些?

  • 第5章 林火蔓延模型适宜性选择技术

  • 5.1 林火模型选择概述

  • 5.2 BP神经网络原理

  • 5.3 林火模型适宜性选择模型建立

  • 5.4 林火模型选择知识获取

  • 5.5 动态数据驱动的林火模型选择实现

    在动态数据驱动的林火模拟系统中,林火模型选择的过程是自动实现的。系统的运行过程,也是神经网络学习样本不断积累的过程,使模型选择知识库越来越丰富,模型选择的精度也越来越高。...

  • 思考题

    1.简述BP网络神经网络原理。2.如何实现动态数据驱动的林火模型选择?

  • 第6章 林火蔓延模拟自适应调整技术

    林火蔓延模拟精度评价及参数自适应调整技术,是整个动态数据驱动林火蔓延自适应模拟系统研究的关键。正是由于在模拟运行动态运行过程中,不断利用现实林火的量测数据来评价与调整模型运行过程,才能使模拟过程...

  • 6.1 模拟空间精度评价

    在使用计算机模拟森林火灾的蔓延过程中,无论是使用哪种类型的林火蔓延模型和计算机算法进行林火蔓延模拟,模型模拟结果的空间精度都是用户最关心的问题之一。而目前对森林火灾的评价研究多集中于过火面积、林...

  • 6.2 模型参数自适应调整技术

    林火蔓延模拟的结果是无法达到与现实火场蔓延状况一致的,它只能通过一系列参数调整无限接近真实火场的蔓延状况。本节通过对林火蔓延模拟过程中可能产生的误差进行分析,从模型依据动态火场边界自适应调整、模...

  • 6.3 模拟误差自适应修正

    由于林火蔓延的位置、火线长度、火场形状和火场面积直接由林火蔓延的速度和蔓延方向决定,所以林火蔓延速度误差和蔓延方向误差是最基本的误差,直接决定着其他几种误差的大小。要减小林火蔓延模拟的误差,只要减...

  • 6.4 模拟误差修正实验与效果分析

  • 6.5 林火蔓延数学模型修正

    林火模拟过程中,模拟误差修正的过程也是模型知识和验证数据不断积累的过程,系统运行一定时间后,系统就可以积累大量的模型模拟和验证数据,利用这些数据,通过数值分析,可以实现对林火蔓延数学模型的修正。下面...

  • 思考题

    1.林火蔓延模拟误差产生的来源有哪些?如何减少这些误差?2.利用神经网络如何获取误差修正参数?

  • 第7章 模拟系统的设计与实现

    本章主要阐述动态数据驱动林火蔓延模拟系统地设计与实现。首先从系统设计入手,对系统的框架结构和网络结构进行说明,接着对系统的主要算法实现进行阐述,最后以北京市为例,建立了动态数据驱动林火模拟原型系统...

  • 7.1 系统设计

  • 7.2 原型系统的实现

  • 7.3 系统的运行与测试

    本节主要讲述系统的实现及实验的过程,按照数据准备与配置、模拟设置及蔓延模拟过程实现、模拟结果分析的顺序来讲述这一过程。以2006年3月发生在河北丰宁和北京怀柔交界地区的一起森林火灾为实验火场。这次火灾...

  • 思考题

    1.简述系统网络结构体系。2.系统实现的算法有哪些?

  • 附录

    附表1 原始火场数据记录附表1 原始火场数据记录(续)-1附表1 原始火场数据记录(续)-2附表1 原始火场数据记录(续)-3附表1 原始火场数据记录(续)-4附表2 实验火场处理数据附表2 实验火场处理数据(续)-1附表2 ...

  • 参考文献

    曹焕光.1992.人工神经元网络原理[M].北京:气象出版社,67-81.陈崇成,李建微,唐丽玉,等.2005.林火蔓延的计算机模拟与可视化研究进展[J].林业科学,41(5):155-162.陈茂铨.1998.森林燃烧的计算机模拟方法研究[J...