你是不是认为一旦发生森林火灾,能做的只有被动的"看火灭火"?
其实,现在的科技早就不是"看火灭火"了,
而是------通过模型提前算出火怎么烧、烧多快、往哪跑!
同时,还可以在电脑上进行模拟火势的蔓延,提前预估影响范围和严重程度。

就像视频中演示的这样,可以输入地形、植被、风速等火势蔓延影响因子 ,通过模型的数学公式解构火的"行为逻辑",并用仿真动画告诉我们**"哪里会先烧起来"、 "多久会波及山脚"、"哪些区域需要紧急疏散"**,这才是模型真正的价值!
但是,要实现上述的这些并不容易,今天就用大白话跟大家聊聊Mapmost RiskInsight森林火灾动力学仿真分析模型背后的研发历程。
一、模型原理
Mapmost RiskInsight所使用的森林火灾动力学仿真分析模型是结合了地表火火灾动力学和风向力学增强的森林火灾模拟模型,其核心目标是通过量化火源热释放、燃料特性、气象条件及地形对火蔓延的影响,预测火线(Firefront)的推进速度与方向,生成若干张火势蔓延图,并最终形成仿真动画。

二、模型参数
明白了模型原理,就能明白是哪些因素引发了火灾、以及哪些因素加速了火势的蔓延、哪些又能使火势受阻......下一步就是将这些因素进行抽象,变为模型的输入和输出参数,这里列举了几项:

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三、模型精度验证(基于真实火灾案例)
要训练出一个合格的灾害仿真模型,需要经过多次实验,对其中的参数进行微调,确保可以满足大多数情况的监测预警需求;
同时,如果选用真实的灾害事件作为样本,将大大提高训练的效率,正如本次实验采用了**"2022年重庆北碚森林火灾"**事件的相关数据。
01 实验一:
模型参数:模拟时长5000分钟,风速3.54,风向45度(即西南风),含水率为5%-10%。根据地表覆盖数据,火点附近植被类型主要为针叶林和混合林,将草地对应Anderson分类中的种类1(低草),将林区对应为种类8(密林),将硬化地对应种类14(不可燃物),得到燃料模型。


模拟前段趋势
02 实验二:
将模拟时长调整为8000分钟,其余参数与实验一保持一致。

模拟时长8000分钟火蔓延范围与影像叠加
03 实验三:
模拟参数与实验一保持一致,除了含水率调整为30%-40%,发现火蔓延范围不会扩张,即不会引发火灾。
04 实验四:
修改起火点位置,模拟时长设为7000分钟,其他参数保持不变。

模拟时长7000分钟火蔓延范围与影像叠加
四、模型在实际管理中的应用
完成了精度验证,算是基本跑通了技术路线。在验证时所采用的数据都是由研发人员根据参数表一点点配置出来的,如果在模型实际应用中,将参数全部交给用户自主配置,这无疑会增加用户使用产品的难度,并且体验感和效果都会很差。
01 上传文件驱动
因此在实际的功能设计中,我们为了兼顾仿真效果和用户数据制作的平衡,将部分参数进行简化,最终用户只需要上传下图中的六个栅格文件即可驱动模型:

#用户自行制作数据上传,分析结果更精确
02 框选范围驱动
我们在文件驱动功能的基础上,做了进一步升级,用户只需要在地图上直接框选范围就可以实现模拟,这样大大提高了操作的便利性,降低了对专业的依赖。


支持用户直接在地图上划定分析范围,操作更简便

Mapmost Risklnsight:预见风险,智慧决策
在实际应用中,Mapmost RiskInsight 还支持在仿真模拟基础上,进行"承灾体脆弱性分析" :用户可以上传承灾体数据(包括建筑、道路、居民点等),用来分析当山火的蔓延是否会影响到某个承灾体,并对其造成物理破坏,最终显示统计信息(如下图所示)**。**同时管理者可以看到承灾体在地图上的分布,从而对人员疏散、设置防火带等预案的制定提供科学的依据。

灾损统计
此外,根据灾损统计信息,管理者可在灾害模拟中叠加绘制防火带(如下图所示),系统将模拟火线推进情况,从而帮助管理分析防火带设置的位置与范围是否合理,对现实中设置防火带起到很好的指导作用。

防火带绘制

设置了防火带后的火线推进模拟视频截图
#从视频中可以看出,防火带成功阻止了火势。管理者可进行多次模拟,从中选择效果最好且最为经济的方案。
未来,Mapmost RiskInsight 还将支持接入实时气象数据如风速、风向、温湿度 ,动态推演未来数小时内火的蔓延方向、面积和速度 ,同时可根据模拟总时长,将某个燃烧状态的时刻换算为真实时间。
此外,还可以联动应急预案:根据火情推演结果,自动匹配并提示应启动的应急响应级别、需调动的资源和人员等,时刻为应急决策提供助力!
让灾害模拟更精准,让应急决策更智能------Mapmost RiskInsight,守护安全每一步。
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