照平面圖形均分的 形式進(jìn)行劃分。在這種情況下，也可以只劃分1層或2層，根據(jù)用戶所需要的精度來確定， 精度越高，層數(shù)越多，而計算時間也就越長。
[0017] 該計算模型首先解決的是向下分層的問題，分層算法如圖2所示，將0層的整個火 場當(dāng)做一個元胞處理，定義為Ψ。Ψ的高為Η，寬為W，這里以將其劃分為16個子元胞分層 的方式，分為第1層，然后進(jìn)行如下的步驟： 1、 首先將Ψ分為長寬分別為原來1/4的相同大小的矩形，橫向以阿拉伯?dāng)?shù)字進(jìn)行編 碼，堅(jiān)向以英文字母進(jìn)行編碼，每一個矩形于是有一個單獨(dú)的編碼； 2、 對于每一個矩形，以C3矩形舉例：以該矩形的對角線交叉點(diǎn)〇為圓心，以對角線為直 徑，繪制圓形R ; 3、 將圓形R與Ψ進(jìn)行投影，取相交部分，得到進(jìn)行計算的元胞V1C3 ( V1C3表示第1 層第C行第3列元胞）； 4、 根據(jù)同樣的原理對該層的其他矩形進(jìn)行擬合，形成Ψ1層元胞。
[0018] 重復(fù)以上的步驟，將第1層分解出來的第一個元胞，按步驟1、2、3進(jìn)行分解，形成 第2層，至第N層。最終的分層模型如圖3所示。
[0019] 層劃分完成之后，對于每一層指定相應(yīng)的計算因子，從最末層進(jìn)行元胞計算，輸出 三個結(jié)果量：發(fā)展方向Θ，發(fā)展強(qiáng)度 Y，火線μ，如圖4所示。
[0020] 例如本層元胞的計算采用風(fēng)向蔓延計算方式，根據(jù)前端采集的風(fēng)向參數(shù)為西風(fēng)3 級，則計算可得：發(fā)展方向Θ為180°，強(qiáng)度γ為3,火線μ為元胞半徑向外延長30%后所 形成的曲線，如圖4所示。
[0021] 每層元胞采用不同的計算因子和計算方法。計算方法通過外部參數(shù)進(jìn)行注入，如： 對于最末層的元胞可以采用可燃物載量模型進(jìn)行計算，其被注入后，根據(jù)可燃物體積，采有 具體的木質(zhì)材料密度計算可燃物載量，采用如下公式：
其中：WO--可燃物載量（kg/ m2)。
[0022] 0. 1234--體積轉(zhuǎn)化為的kg/ m2常數(shù)。
[0023] η -直徑小于7cm相交的可燃物數(shù)量。
[0024] dq2--平均直徑的二次方（c m2)。
[0025] S--不同徑級可燃物重量（g/c m2)。
[0026] α--可燃物非水平角度的校正因子。
[0027] c--坡度校正因子。
[0028] Ν--橫切可燃物的數(shù)量。
[0029] τ--橫切可燃物的長度（m)。
[0030] 計算后得到W。，即為強(qiáng)度Y，由于該計算方法不影響火勢的發(fā)展方向，則發(fā)展方向 Θ為〇,同時火線μ保持原有的火線不變。每一層的計算方法可以不同但也可以相同，本 算法支持在方法上的擴(kuò)展，包括現(xiàn)有的所有算法，如風(fēng)向蔓延計算方式、林冠火計算方式、 地面火計算方式等。
[0031] 當(dāng)當(dāng)前層的元胞都已完成計算，則可以向上層元胞進(jìn)行匯聚。匯聚時，根據(jù)上層元 胞劃分，上層元胞所屬下層的每個元胞都攜帶有三個結(jié)果量：發(fā)展方向Θ，發(fā)展強(qiáng)度 γ，火 線μ，采用如下步驟進(jìn)行匯聚： 1、首先將下層元胞的火線μ根據(jù)平面圖形進(jìn)行拼接如圖5中的實(shí)線部分；形成的上層 元胞的火線如圖5中的虛線部分，即為上層元胞的火線μ。
[0032] 2、上層元胞的發(fā)展方向Θ為下層元胞發(fā)展方向Θ的平均值。
[0033] 3、上層元胞的強(qiáng)度Υ為下層元胞Υ的平均值。
[0034] 如此上層元胞V的由相近各個元胞的Θ和γ決定，上層元胞通過元胞匯聚算法 形成上層元胞三個結(jié)果量。
[0035] 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精 神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種多層元胞林火蔓延算法，其特征在于：包括如下步驟： 第一步，向下分層：將火場依次按照0、1、2. .. N從上往下進(jìn)行分離； 第二步，逐層分解：下層是對相應(yīng)上一層元胞的進(jìn)一步分解，將每個下層分解為若干個 元胞，這些元胞根據(jù)該層的火情發(fā)展因子計算該元胞的發(fā)展趨勢，該發(fā)展趨勢包括：發(fā)展方 向Θ，發(fā)展的強(qiáng)度Y，以及火線μ ; 第三步，計算蔓延：從第Ν層開始，將每一層元胞各自計算的發(fā)展趨勢匯總形成相應(yīng)上 一層元胞的發(fā)展趨勢，直至第〇層，通過元胞匯聚算法算出〇層相應(yīng)的火線蔓延范圍。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層元胞林火蔓延算法，其特征在于：在第二步中，下層元胞 以圓形為基本形狀，將相應(yīng)上一層元胞從幾何平面上進(jìn)行劃分，圓形的邊線與上一層元胞 外圍形狀進(jìn)行投影切割；下層元胞對相應(yīng)上一層元胞幾何層面的劃分實(shí)行全覆蓋，下層元 胞面積之和：上層元胞面積之和> 1. 1。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層元胞林火蔓延算法，其特征在于：在第三步中，將0層的 整個火場當(dāng)做一個元胞處理，定義為Ψ，Ψ的高為Η，寬為W ;將Ψ劃分為X個子元胞，形成 第1層；然后按照下面的方法計算蔓延： 一. 將Ψ分為長寬分別為1/4Χ的矩形，橫向以阿拉伯?dāng)?shù)字進(jìn)行編碼，堅(jiān)向以英文字母 進(jìn)行編碼，每一個矩形對應(yīng)一個單獨(dú)的編碼； 二. 對于每一個矩形，以該矩形的對角線交叉點(diǎn)〇點(diǎn)為圓心，以對角線為直徑，繪制圓 形R; 三. 將圓形R與Ψ進(jìn)行投影，取相交部分，得到該層的一個元胞；對該層其他矩形形成 的元胞進(jìn)行擬合，形成Ψ1層元胞； 四. 重復(fù)以上的步驟，將第1層分解出來的每一個元胞按步驟一、二、三進(jìn)行向下分解， 形成第2層； 五. 層劃分完成之后，對于每一層指定相應(yīng)的火情發(fā)展因子，從第Ν層進(jìn)行元胞計算， 輸出每一層三個發(fā)展趨勢的結(jié)果量：即發(fā)展方向Θ，發(fā)展強(qiáng)度 γ，以及火線μ ; 六. 采用風(fēng)向蔓延計算方式，根據(jù)前端采集的風(fēng)向參數(shù)計算〇層中：發(fā)展方向Θ的值， 發(fā)展強(qiáng)度γ的值，火線μ的值，確定元胞半徑向外延長后所形成的曲線。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種多層元胞林火蔓延算法，包括如下步驟：第一步，向下分層：將火場依次按照0、1、2...N從上往下進(jìn)行分離；第二步，逐層分解：下層是對相應(yīng)上一層元胞的進(jìn)一步分解，將每個下層分解為若干個元胞，這些元胞根據(jù)該層的火情發(fā)展因子計算該元胞的發(fā)展趨勢，該發(fā)展趨勢包括：發(fā)展方向θ，發(fā)展的強(qiáng)度γ，以及火線μ；第三步，計算蔓延：從第N層開始，將每一層元胞各自計算的發(fā)展趨勢匯總形成相應(yīng)上一層元胞的發(fā)展趨勢，直至第0層，通過元胞匯聚算法算出0層相應(yīng)的火線蔓延范圍。本發(fā)明采用多層元胞林火蔓延算法，以有效的預(yù)測火情的發(fā)展，提前做好安排部署，盡早的控制火情，避免其惡化。
【IPC分類】G06F19/00
【公開號】CN105590014
【申請?zhí)枴緾N201410564786
【發(fā)明人】李梁, 羊紹春, 吳磊, 陳鵬, 徐睿, 趙剛
【申請人】成都國科海博信息技術(shù)股份有限公司
【公開日】2016年5月18日
【申請日】2014年10月22日