【摘要】：森林火災(zāi)嚴(yán)重破壞生態(tài)系統(tǒng)及人類的生命財(cái)產(chǎn)安全,因此研究林火蔓延機(jī)理,對(duì)林火蔓延發(fā)展進(jìn)行準(zhǔn)確地預(yù)測和模擬,可以有效地制定撲火決策,控制火場的持續(xù)蔓延。然而作為一種復(fù)雜系統(tǒng),準(zhǔn)確地預(yù)測林火蔓延依賴于很多因素,包括地理信息數(shù)據(jù),可燃物數(shù)據(jù)、氣象條件、高效準(zhǔn)確的林火蔓延模型等。但由于林火蔓延的動(dòng)態(tài)性和復(fù)雜性,很難準(zhǔn)確地獲得這些數(shù)據(jù)。本文以湖南地區(qū)的森林火災(zāi)為研究對(duì)象,在不考慮滅火的前提下,選擇基于離散事件系統(tǒng)規(guī)范(Discrete Event System Specification,DEVS)的王正非模型(簡稱 DEVS-王正非模型)為林火蔓延的仿真模型,研究了林火蔓延仿真預(yù)測過程中的數(shù)據(jù)同化方法。本文的主要工作如下:(1)針對(duì)DEVS-王正非模型林火蔓延預(yù)測精確度較低的問題,采用分布式存儲(chǔ)及計(jì)算框架,結(jié)合粒子濾波算法原理,搭建基于Hadoop的林火蔓延數(shù)據(jù)同化方法框架。(2)利用分布式文件存儲(chǔ)技術(shù)對(duì)采集的林火蔓延仿真所需的模型數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)管理,以更方便有效的形式供數(shù)據(jù)同化系統(tǒng)調(diào)用。(3)基于DEVS-王正非林火蔓延模型,以火場外圍火線為林火蔓延的狀態(tài),結(jié)合分布式計(jì)算框架MapReduce和粒子濾波算法,將火線及其外圍溫度作為比較參數(shù),設(shè)計(jì)了采樣算法和測量密度的計(jì)算方法,實(shí)現(xiàn)了林火蔓延仿真預(yù)測過程中的數(shù)據(jù)同化。本文選擇影響林火蔓延的主要?dú)庀笠蜃印帮L(fēng)”作為動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù),分別以風(fēng)速和風(fēng)向作為模擬因子,根據(jù)提出的林火蔓延數(shù)據(jù)同化方法,對(duì)其進(jìn)行實(shí)驗(yàn)仿真模擬。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明提出的林火蔓延數(shù)據(jù)同化方法,能夠有效的矯正由于氣象數(shù)據(jù)采集誤差而導(dǎo)致的林火蔓延仿真預(yù)測的不準(zhǔn)確,從而提高林火蔓延仿真模型的預(yù)測精度。
[Abstract]:Forest fire seriously damages the ecosystem and the safety of human life and property. Therefore, studying the mechanism of forest fire spreading and accurately predicting and simulating the development of forest fire spread can effectively make fire suppression decision and control the continuous spread of fire field. However, as a complex system, the accurate prediction of forest fire spread depends on many factors, including geographic information data, combustible data, meteorological conditions, efficient and accurate forest fire spread model and so on. However, due to the dynamic and complexity of forest fire spread, it is difficult to obtain these data accurately. In this paper, the forest fire in Hunan province is taken as the research object. Without considering the fire extinguishing, Wang Zheng non-model based on discrete event system specification (Discrete Event System specification / devs) is selected as the simulation model of forest fire spread. The method of data assimilation in simulation prediction of forest fire spread is studied. The main work of this paper is as follows: (1) aiming at the problem of low accuracy of fire spread prediction in DEVS- Wangzheng non-model forest fire, the distributed storage and computing framework is adopted, and the particle filter algorithm is combined with the principle of particle filter algorithm. The method frame of forest fire spread data assimilation based on Hadoop is built. (2) using distributed file storage technology to store and manage the model data needed for forest fire spread simulation. (3) based on DEVS- Wang Zhengfei forest fire spread model, the fire line around the fire field is taken as the state of forest fire spread, and the distributed computing framework MapReduce and particle filter algorithm are combined. Taking the fire line and its peripheral temperature as the comparison parameters, the sampling algorithm and the calculation method of measuring density are designed, and the data assimilation in the process of simulation prediction of forest fire spread is realized. In this paper, the main meteorological factor "wind", which affects the spread of forest fire, is selected as dynamic data and wind speed and wind direction as simulation factors respectively. According to the proposed assimilation method of forest fire spread data, the experimental simulation is carried out. The experimental results show that the proposed method of forest fire spread data assimilation can effectively correct the inaccuracy of simulation prediction of forest fire spread caused by meteorological data acquisition error, thus improving the prediction accuracy of forest fire spread simulation model.
【學(xué)位授予單位】：中南林業(yè)科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：S762;TP391.9

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本文編號(hào)：2144973