專利名稱：草原火災(zāi)蔓延預(yù)測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種預(yù)測系統(tǒng)，尤其是涉及一種草原火災(zāi)蔓延預(yù)測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前草原發(fā)生火災(zāi)，尚還沒有專門用于草原火災(zāi)蔓延的預(yù)測系統(tǒng)，對(duì)于草原火災(zāi) 的救助，目前還處于一個(gè)盲動(dòng)的救助狀態(tài)，從而不能形成可靠的火災(zāi)救助措施，由此對(duì)于發(fā) 生火災(zāi)的地區(qū)，人畜不能在最短的時(shí)間內(nèi)得到救助，使得人畜的生命和財(cái)產(chǎn)造成極大的損失。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種當(dāng)草原發(fā)生火災(zāi)，可以在第一時(shí)間根據(jù)火災(zāi)發(fā)生地的 地理環(huán)境如風(fēng)力、風(fēng)向、溫度、濕度等不同條件，有效迅速地進(jìn)行火災(zāi)蔓延趨勢進(jìn)行分析和 預(yù)測的草原火災(zāi)蔓延預(yù)測系統(tǒng)。本發(fā)明的目的同如下技術(shù)方案實(shí)施草原火災(zāi)蔓延預(yù)測系統(tǒng)包括有用于存儲(chǔ)草原 地理信息數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)服務(wù)器，提供服務(wù)的應(yīng)用服務(wù)器，至少一個(gè)高性能工作站或者至少一 個(gè)客戶端及預(yù)測系統(tǒng)，其中所述預(yù)測系統(tǒng)包括有輸入模塊、網(wǎng)格化運(yùn)算模塊、火頭速度運(yùn)算 模塊、蔓延趨勢運(yùn)算模塊和數(shù)據(jù)輸出顯示模塊；其中所述輸入模塊將通過火情監(jiān)測部門獲取著火點(diǎn)的相關(guān)信息經(jīng)緯度或者明顯 的地物信息及氣象部門獲得火災(zāi)預(yù)估緩沖區(qū)的氣象信息，輸入到所述應(yīng)用服務(wù)器中；所述應(yīng)用服務(wù)器直接從所述數(shù)據(jù)服務(wù)器上提取火災(zāi)預(yù)估緩沖區(qū)的相關(guān)地理信 息；同時(shí)所述輸入模塊將所述輸入模塊得到的所述氣象部門獲得火災(zāi)預(yù)估緩沖區(qū)的 氣象信息和所述火災(zāi)預(yù)估緩沖區(qū)的相關(guān)地理信息傳輸?shù)剿龌痤^速度運(yùn)算模塊中，并根據(jù) 以下公式計(jì)算出火頭速度Rh = M* (0. 165+0. 534*UW) *exp (_0· 1080*Η)Rh表示火頭速度，單位m/sUw表示地面2米的風(fēng)速度，單位m/sH表示燃燒物干濕度，單位％M表示不同草種型的影響因子；所述輸入模塊將所述輸入模塊得到的所述火災(zāi)預(yù)估緩沖區(qū)的地理信息和所述火 頭速度運(yùn)算模塊所獲得的所述火頭速度傳輸?shù)剿鼍W(wǎng)格化運(yùn)算模塊中；通過所述網(wǎng)格化運(yùn)算模塊得到元胞矩陣；將所述網(wǎng)格化運(yùn)算模塊得到的元胞矩陣傳輸?shù)剿雎于厔葸\(yùn)算模塊，根據(jù)元胞 演化規(guī)則和以下的運(yùn)算公式，即可得到設(shè)定時(shí)長的火災(zāi)蔓延數(shù)據(jù)；其中定義單個(gè)元胞S(i，j)在t時(shí)刻的燃燒狀態(tài)為Sfj，其值為單個(gè)元胞內(nèi)燃燒面積 與單個(gè)元胞面積的比值
權(quán)利要求
草原火災(zāi)蔓延預(yù)測系統(tǒng)，其特征在于，其包括有用于存儲(chǔ)草原地理信息數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)服務(wù)器，提供服務(wù)的應(yīng)用服務(wù)器，至少一個(gè)高性能工作站或者至少一個(gè)客戶端及預(yù)測系統(tǒng)，其中所述預(yù)測系統(tǒng)包括有輸入模塊、網(wǎng)格化運(yùn)算模塊、火頭速度運(yùn)算模塊、蔓延趨勢運(yùn)算模塊和數(shù)據(jù)輸出顯示模塊；其中所述輸入模塊將通過火情監(jiān)測部門獲取著火點(diǎn)的相關(guān)信息經(jīng)緯度或者明顯的地物信息及氣象部門獲得火災(zāi)預(yù)估緩沖區(qū)的氣象信息，輸入到所述應(yīng)用服務(wù)器中；所述應(yīng)用服務(wù)器直接從所述數(shù)據(jù)服務(wù)器上提取火災(zāi)預(yù)估緩沖區(qū)的相關(guān)地理信息；同時(shí)所述輸入模塊將所述輸入模塊得到的所述氣象部門獲得火災(zāi)預(yù)估緩沖區(qū)的氣象信息和所述火災(zāi)預(yù)估緩沖區(qū)的相關(guān)地理信息傳輸?shù)剿龌痤^速度運(yùn)算模塊中，并根據(jù)以下公式計(jì)算出火頭速度Rh＝M*(0.165+0.534*Uw)*exp( 0.108*H)Rh表示火頭速度，單位m/sUw表示地面2米的風(fēng)速度，單位m/sH表示燃燒物干濕度，單位％M表示不同草種型的影響因子；所述輸入模塊將所述輸入模塊得到的所述火災(zāi)預(yù)估緩沖區(qū)的地理信息和所述火頭速度運(yùn)算模塊所獲得的所述火頭速度傳輸?shù)剿鼍W(wǎng)格化運(yùn)算模塊中；通過所述網(wǎng)格化運(yùn)算模塊得到元胞矩陣；將所述網(wǎng)格化運(yùn)算模塊得到的元胞矩陣傳輸?shù)剿雎于厔葸\(yùn)算模塊，根據(jù)元胞演化規(guī)則和以下的運(yùn)算公式，即可得到設(shè)定時(shí)長的火災(zāi)蔓延數(shù)據(jù)；其中定義單個(gè)元胞S(i，j)在t時(shí)刻的燃燒狀態(tài)為其值為單個(gè)元胞內(nèi)燃燒面積與單個(gè)元胞面積的比值 <mrow><msubsup> <mi>S</mi> <mrow><mi>i</mi><mo>,</mo><mi>j</mi> </mrow> <mi>t</mi></msubsup><mo>=</mo><mfrac> <msub><mi>A</mi><mi>t</mi> </msub> <mi>A</mi></mfrac> </mrow>表示單個(gè)元胞S(i，j)在t時(shí)刻的燃燒狀態(tài)值A(chǔ)t表示單個(gè)元胞內(nèi)燃燒面積A表示單個(gè)元胞面積；單個(gè)元胞S(i，j)在t+1時(shí)刻的燃燒狀態(tài)為其公式為 <mrow><msubsup> <mi>S</mi> <mrow><mi>i</mi><mo>,</mo><mi>j</mi> </mrow> <mrow><mi>t</mi><mo>+</mo><mn>1</mn> </mrow></msubsup><mo>=</mo><mi>f</mi><mrow> <mo>(</mo> <msubsup><mi>S</mi><mrow> <mi>i</mi> <mo>,</mo> <mi>j</mi></mrow><mi>t</mi> </msubsup> <mo>,</mo> <msubsup><mi>S</mi><mrow> <mi>i</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>,</mo> <mi>j</mi></mrow><mi>t</mi> </msubsup> <mo>,</mo> <msubsup><mi>S</mi><mrow> <mi>i</mi> <mo>,</mo> <mi>j</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn></mrow><mi>t</mi> </msubsup> <mo>,</mo> <msubsup><mi>S</mi><mrow> <mi>i</mi> <mo>+</mo> <mn>1</mn> <mo>,</mo> <mi>j</mi></mrow><mi>t</mi> </msubsup> <mo>,</mo> <msubsup><mi>S</mi><mrow> <mi>i</mi> <mo>,</mo> <mi>j</mi> <mo>+</mo> <mn>1</mn></mrow><mi>t</mi> </msubsup> <mo>,</mo> <msubsup><mi>S</mi><mrow> <mi>i</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>,</mo> <mi>j</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn></mrow><mi>t</mi> </msubsup> <mo>,</mo> <msubsup><mi>S</mi><mrow> <mi>i</mi> <mo>+</mo> <mn>1</mn> <mo>,</mo> <mi>j</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn></mrow><mi>t</mi> </msubsup> <mo>,</mo> <msubsup><mi>S</mi><mrow> <mi>i</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>,</mo> <mi>j</mi> <mo>+</mo> <mn>1</mn></mrow><mi>t</mi> </msubsup> <mo>,</mo> <msubsup><mi>S</mi><mrow> <mi>i</mi> <mo>+</mo> <mn>1</mn> <mo>,</mo> <mi>j</mi> <mo>+</mo> <mn>1</mn></mrow><mi>t</mi> </msubsup> <mo>)</mo></mrow> </mrow>其中分別表示單個(gè)元胞S(i，j)自身在t時(shí)刻的燃燒狀態(tài)以及與它相鄰的八個(gè)單個(gè)元胞在t時(shí)刻的燃燒狀態(tài)；具體的演算公式如下所示 <mrow><msubsup> <mi>S</mi> <mrow><mi>i</mi><mo>,</mo><mi>j</mi> </mrow> <mrow><mi>t</mi><mo>+</mo><mn>1</mn> </mrow></msubsup><mo>=</mo><msubsup> <mi>S</mi> <mrow><mi>i</mi><mo>,</mo><mi>j</mi> </mrow> <mi>t</mi></msubsup><mo>+</mo><mrow> <mo>(</mo> <mi>W</mi> <mo>*</mo> <msubsup><mi>S</mi><mrow> <mi>i</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>,</mo> <mi>j</mi></mrow><mi>t</mi> </msubsup> <mo>+</mo> <mi>S</mi> <mo>*</mo> <msubsup><mi>S</mi><mrow> <mi>i</mi> <mo>,</mo> <mi>j</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn></mrow><mi>t</mi> </msubsup> <mo>+</mo> <mi>E</mi> <mo>*</mo> <msubsup><mi>S</mi><mrow> <mi>i</mi> <mo>+</mo> <mn>1</mn> <mo>,</mo> <mi>j</mi></mrow><mi>t</mi> </msubsup> <mo>+</mo> <mi>N</mi> <mo>*</mo> <msubsup><mi>S</mi><mrow> <mi>i</mi> <mo>,</mo> <mi>j</mi> <mo>+</mo> <mn>1</mn></mrow><mi>t</mi> </msubsup> <mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><mn>0.78</mn> </mrow> <mrow><mo>*</mo><mrow> <mo>(</mo> <mi>WS</mi> <mo>*</mo> <msubsup><mi>S</mi><mrow> <mi>i</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>,</mo> <mi>j</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn></mrow><mi>t</mi> </msubsup> <mo>+</mo> <mi>ES</mi> <mo>*</mo> <msubsup><mi>S</mi><mrow> <mi>i</mi> <mo>+</mo> <mn>1</mn> <mo>,</mo> <mi>j</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn></mrow><mi>t</mi> </msubsup> <mo>+</mo> <mi>WN</mi> <mo>*</mo> <msubsup><mi>S</mi><mrow> <mi>i</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>,</mo> <mi>j</mi> <mo>+</mo> <mn>1</mn></mrow><mi>t</mi> </msubsup> <mo>+</mo> <mi>EN</mi> <mo>*</mo> <msubsup><mi>S</mi><mrow> <mi>i</mi> <mo>+</mo> <mn>1</mn> <mo>,</mo> <mi>j</mi> <mo>+</mo> <mn>1</mn></mrow><mi>t</mi> </msubsup> <mo>)</mo></mrow> </mrow>其中表示單個(gè)元胞S(i，j)在t+1時(shí)刻的燃燒狀態(tài)表示單個(gè)元胞S(i，j)在t時(shí)刻的燃燒狀態(tài)表示單個(gè)元胞S(i，j)的西臨單個(gè)元胞在t時(shí)刻的燃燒狀態(tài)表示單個(gè)元胞S(i，j)的南臨單個(gè)元胞在t時(shí)刻的燃燒狀態(tài)表示單個(gè)元胞S(i，j)的東臨單個(gè)元胞在t時(shí)刻的燃燒狀態(tài)表示單個(gè)元胞S(i，j)的北臨單個(gè)元胞在t時(shí)刻的燃燒狀態(tài)表示單個(gè)元胞S(i，j)的西南臨單個(gè)元胞在t時(shí)刻的燃燒狀態(tài)表示單個(gè)元胞S(i，j)的東南臨單個(gè)元胞在t時(shí)刻的燃燒狀態(tài)表示單個(gè)元胞S(i，j)的西北臨單個(gè)元胞在t時(shí)刻的燃燒狀態(tài)表示單個(gè)元胞S(i，j)的東北臨單個(gè)元胞在t時(shí)刻的燃燒狀態(tài)E、S、N、W、ES、EN、WS、WN則表示東、南、西、北、東南、東北、西南、西北向的影響因子；將所述蔓延趨勢運(yùn)算模塊所得到的火災(zāi)蔓延數(shù)據(jù)和預(yù)估緩沖區(qū)地理信息數(shù)據(jù)輸入到所述數(shù)據(jù)輸出顯示模塊中，即可在所述數(shù)據(jù)輸出顯示模塊中對(duì)應(yīng)的位置利用動(dòng)態(tài)圖片渲染出設(shè)定時(shí)長內(nèi)的火災(zāi)蔓延趨勢，并將該火災(zāi)蔓延趨勢的動(dòng)態(tài)圖片傳輸?shù)剿鰬?yīng)用服務(wù)器，通過所述應(yīng)用服務(wù)器傳輸給所述工作站或者所述客戶端，在所述工作站或者所述客戶端呈現(xiàn)火災(zāi)蔓延驅(qū)勢最終預(yù)測結(jié)果。FSA00000353045600011.tif,FSA00000353045600013.tif,FSA00000353045600021.tif,FSA00000353045600023.tif,FSA00000353045600026.tif,FSA00000353045600027.tif,FSA00000353045600028.tif,FSA00000353045600029.tif,FSA000003530456000210.tif,FSA000003530456000211.tif,FSA000003530456000212.tif,FSA000003530456000213.tif,FSA000003530456000214.tif,FSA000003530456000215.tif
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種草原火災(zāi)蔓延預(yù)測系統(tǒng)，其特征在于，所述通過氣象部 門獲得火災(zāi)預(yù)估緩沖區(qū)的氣象信息，包括當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)速、風(fēng)向、干濕度氣象信息，同步輸 入到應(yīng)用服務(wù)器上的應(yīng)用程序中；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種草原火災(zāi)蔓延預(yù)測系統(tǒng)，其特征在于，所述預(yù)估緩沖區(qū) 的相關(guān)地理信息，包括草種類型和區(qū)域類型，其中所述區(qū)域類型包括受災(zāi)人口、受災(zāi)居民 點(diǎn)、受災(zāi)畜牧、受災(zāi)面積。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種草原火災(zāi)蔓延預(yù)測系統(tǒng)，其特征在于，所述網(wǎng)格化運(yùn)算 模塊根據(jù)所述火災(zāi)預(yù)估緩沖區(qū)的地理信息，以及所述火頭速度運(yùn)算模塊得到的火頭速度， 人機(jī)交互所設(shè)定的單個(gè)元胞矩陣分辨率、預(yù)測時(shí)長，通過運(yùn)算可以得到單個(gè)元胞的邊長，進(jìn) 一步就可以得到以火點(diǎn)為中心的元胞矩陣。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種草原火災(zāi)蔓延預(yù)測系統(tǒng)，其特征在于，所述單個(gè)元胞的 信息包括以下信息單個(gè)元胞的邏輯坐標(biāo)，以二維的一對(duì)數(shù)表示橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)；單個(gè) 元胞的地理信息，以一對(duì)經(jīng)緯度數(shù)值來表示經(jīng)度和緯度；單個(gè)元胞燃燒狀態(tài)，以數(shù)值來表 示，數(shù)值為0則表示未燃燒，數(shù)值為1或者大于1則表示已經(jīng)完全燃燒，數(shù)值在1和0之間 則表示未完全燃燒，特別地當(dāng)狀態(tài)值為大于1的數(shù)值時(shí)將之規(guī)定為1 ；把平面的地理信息網(wǎng) 格化，以輸入模塊得到的火點(diǎn)位置為中心，在預(yù)估緩沖區(qū)區(qū)域以固定邊長的生成網(wǎng)格，每個(gè) 網(wǎng)格表示一個(gè)單個(gè)元胞。
全文摘要
本發(fā)明公開一種草原火災(zāi)蔓延預(yù)測系統(tǒng)，其包括有用于存儲(chǔ)草原地理信息數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)服務(wù)器，提供服務(wù)的應(yīng)用服務(wù)器，至少一個(gè)高性能工作站或者至少一個(gè)客戶端及預(yù)測系統(tǒng)，其中所述預(yù)測系統(tǒng)包括有輸入模塊、網(wǎng)格化運(yùn)算模塊、火頭速度運(yùn)算模塊、蔓延趨勢運(yùn)算模塊和數(shù)據(jù)輸出顯示模塊等；優(yōu)點(diǎn)在于本發(fā)明草原火災(zāi)蔓延預(yù)測系統(tǒng)解決了目前國內(nèi)沒有成型的草原火災(zāi)蔓延預(yù)測工具的問題，為草原火災(zāi)發(fā)生后提供可靠、詳盡的蔓延趨勢預(yù)測，為相關(guān)部門提供滅火、可能受災(zāi)的人員及財(cái)產(chǎn)撤離以及災(zāi)后救援提供有力的決策支持。
文檔編號(hào)G06Q10/00GK101996365SQ20101055179
公開日2011年3月30日 申請日期2010年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月22日
發(fā)明者劉林林, 孟克其勞, 崔蘊(yùn)杰, 張?jiān)路? 扈軼, 楊宏業(yè), 王碩, 王鋼, 賈艷萍, 郭暢, 隨洋 申請人:楊宏業(yè)