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[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
朱敏 冯仲科 胡林
经过几十年的探索,国内外林火研究人员利用室内试验及野外火烧试验,对不同环境下森林地表火蔓延模型进行了研究,总结推导出许多地表火蔓延的经验模型及半经验模型.该文简要回顾了地表火蔓延模型研究的发展过程.在实际应用中,减少模型的参数可以简化计算.一些研究者针对较常用的Rothermel模型,在火场蔓延形状及蔓延速率计算公式的改进上做了有益的尝试.该文针对其中的两个改进方法提出了一些观点,认为其中一个算法与原算法相比,改进不大,而另一个改进算法则在推导过程中存在逻辑上的错误.
关键词：
森林地表火 蔓延模型 火场面积 蔓延速率
[期刊] 林业科学
[作者]
满子源 孙龙 胡海清 张运林
【目的】研究Rothermel林火蔓延速率预测模型及另外2种以Rothermel模型为核心的蔓延速率预测模型对南方8种典型森林地表死可燃物的适用性,为林火蔓延速率预测提供理论支撑和指导。【方法】以南方地区8种典型速率地表死可燃物为对象,根据研究对象的野外实际条件,在东北林业大学帽儿山实验林场风洞实验室内,构建不同可燃物床层含水率、载量及高度的可燃物床层,每种可燃物在平地无风条件下进行36次点烧试验,共288次点烧,记录每种可燃物类型不同配比条件下的蔓延速率。通过直接使用Rothermel模型、重新估计Rothermel模型参数、对Rothermel模型形式改进后自建模型的对比,得到最合适的预测模型。【结果】1)平地无风条件下,南方8种典型森林地表死可燃物床层最大蔓延速率为0.55 m·min~(-1),平均蔓延速率由大到小依次为:华山松、云南松、毛竹、柳杉、杉木、马尾松、麻栎及青冈栎。2)直接使用Rothermel模型预测的林火蔓延速率误差较大,平均绝对误差为0.18 m·min~(-1),平均相对误差为70.0%。3)重新估计参数后的Rothermel模型及自建模型,预测的可燃物蔓延速率精度显著提高,平均绝对误差分别为0.04、0.037 m·min~(-1),平均相对误差分别<18%、16.45%。4)重新估计参数的Rothermel模型与自建模型的预测误差的差异不显著,其中自建模型的预测值与实测值的R~2变化在0.71～0.90,平均为0.80。【结论】对南方8种典型森林的地表死可燃物类型,在平地无风条件下,重新估计参数的Rothermel模型及自建模型的预测精度相近,但自建模型可能更简单易用,可预测平地无风条件下可燃物地表火蔓延速率。
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
张运林 罗华 罗爱霞 孙甜甜 丁波
【目的】喀斯特生态系统农林交错，火源复杂，极易发生森林火灾，对喀斯特生态系统恢复等造成严重影响，研究该区域典型针叶床层平地无风条件下的林火蔓延速度，对于该区域植被恢复和森林防灭火工作具有重要意义。【方法】以喀斯特生态系统内3种典型针叶林下地表可燃物为研究对象，在室内平地无风条件下，构造与野外结构相似的针叶床层，以床层含水率、厚度和载量因子的不同梯度组合为变量，进行了188次点烧实验。【结果】（1）相同条件下，云南松和华山松针叶床层的林火蔓延速度没有显著差异，但显著高于马尾松针叶床层（P <0.001）。（2）可燃物床层含水率对针叶床层蔓延速度有显著的阻滞作用，床层厚度有显著的促进作用，床层载量对云南松和华山松针叶床层的蔓延速度有促进作用。（3）马尾松、云南松和华山松针叶床层林火蔓延速度的加式模型平均绝对误差分别为0.013、0.029和0.020 m/min，乘式模型的平均绝对误差分别为0.014、0.023、0.018 m/min，两种预测模型能解释75%以上的林火蔓延速度变化情况。（4）加式模型的外推误差的平均绝对误差和相对误差分别为0.108 m/min和42.50%，乘式模型外推效果优于加式模型，误差均值分别为0.086 m/min和28.20%。【结论】研究揭示喀斯特生态系统典型针叶林可燃物床层特征对林火蔓延速度的影响情况，3种针叶床层平地无风条件下蔓延速度较大，具有蔓延成灾的可能。综合预测精度和外推效果，建议选择乘式模型建立林火蔓延速度预测模型，为该生态系统内森林防灭火工作提供基础。
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
田勇臣 刘少刚 赵刚 胡健 李文彬
该文通过对森林火蔓延模型的研究,建立了一种使用产生式原则的多模型森林地表火蔓延预测系统.此预测系统通过与森林火灾实时监控系统连接,将数据流动由传统公式计算中的单向流动,变为计算数据流回输入端,进行反馈修正计算,从而形成一个对数据库的修正与补充的系统,以达到减小模型预测误差的目的.与实测结果比较表明,该系统的预测结果可信,能够实现林火蔓延的预测.
关键词：
森林火灾 林火蔓延 预测模型 数据库
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
耿道通 宁吉彬 李兆国 于宏洲 邸雪颖 杨光
【目的】该研究以室内模拟野外真实条件下的燃烧试验为手段,测定不同坡度和含水率条件下东北红松人工林地表可燃物蔓延速率,与基于Rothermel模型预测蔓延速率对比,并对Rothermel模型进行修正,以提高Rothermel模型预测红松人工林地表可燃物燃烧蔓延速率的适用性。【方法】以红松人工林地表可燃物为试验材料,在实验室内构建不同含水率和坡度的可燃物床层结构,平地无风条件下进行30次点烧试验,5°、10°、15°和20°条件下分别进行15次点烧试验。根据热电偶记录的温度时间数据及位置数据计算燃烧蔓延速率,在平地条件下对Rothermel模型中相关可燃物的参数进行拟合,得到最优模型,在此基础上对Rothermel模型坡度参数修正。【结果】在各试验条件下,红松人工林地表火蔓延速率最大值为0.631 m/min,最小值为0.114 m/min;直接使用Rothermel模型预测0°～20°坡度条件下红松人工林地表火燃烧蔓延速率平均绝对误差为0.059 m/min,范围为0.003～0.241 m/min,平均相对误差为27.4%,范围为2.4%～152.6%;在使用平地无风条件下点烧试验数据重新修正Rothermel模型的可燃物特征参数βop的基础上,基于5°～20°条件下点烧试验数据修正坡度参数,修正参数后的Rothermel模型平均绝对误差平均值降低了0.024 m/min,为0.035 m/min,范围为0.003～0.102 m/min,平均相对误差降低了10.4%,为17.0%,范围为1.8%～65.5%;修正参数后模型预测值与实测值的R~2为0.913 5。【结论】在0°～20°坡度条件下不能直接使用Rothermel模型对红松人工林地表可燃物燃烧蔓延速率进行预测,需要对模型中的可燃物特征参数和坡度参数进行修正,拟合参数后模型预测误差显著降低,预测精度显著提升,可以对我国0°～20°坡度条件下红松人工林地表火蔓延速率进行预测。
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
张彦林 冯仲科 姚山 董斌
城市森林火灾是城市林业发展过程中出现的新问题,一旦发生森林火灾,对城市的整体运行功能带来毁灭性的破坏和危及人民群众的生命安全。该文以城市森林火灾发生后时间和空间上的蔓延为主要研究内容,以现代空间信息技术(航天遥感、航空摄影、地理信息系统、全球定位系统)为主要获取灾害信息的手段和工具,以非线性数学(人工神经网络、遗传算法、灰色系统)等为建模基础,应用知识发现技术提出了构建城市林火模型的思路。通过对城市林火的研究,建立城市林火蔓延和林火预测模型,有助于了解和预测林火的蔓延趋势范围及不同措施对林火蔓延的影响,从而为防止森林火灾的发生和评估灾后损失等提供依据。
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
唐晓燕 孟宪宇 易浩若
为了研究林火行为的预测预报及林火蔓延模拟的可视化问题 ,该文在分析了林火蔓延及其影响因子的基础之上 ,阐明了几种林火蔓延模型及其适用性 ,评述了选用不同的林火蔓延模型对实际火场的预测预报具有的重要理论意义及实用价值 ,初步分析了蔓延模型选择的 4个基本出发点 :模型的功能、模型适用的地区和植被类型、模型的假设条件、模型的检验频数等 .在假定已有蔓延模型的基础上 ,分析了国内外林火蔓延研究的发展状况 ,指出了在林火蔓延模型的基础上以地理信息系统为平台的林火蔓延模拟已成为林火行为预测预报的主要方向 ,同时讨论了林火蔓延模型和蔓延模拟的发展前景
关键词：
森林防火 林火模型 林火行为 模拟
[期刊] 林业科学
[作者]
秦向东 阿布里提
利用计算机图形技术,以波动传播模型为基础,吸收了邻接单元模型的优点,设计基于计算机图形技术的林火模拟蔓延模型。这种模型用预定义的灰度图表示蔓延状态,将图元集中存储的过火区形状按一定的像素栅格运算规则写入灰度图中,来模拟火灾的波动蔓延过程。模型还利用漫染填充算法来处理具有复杂拓扑关系的地理要素附近的蔓延,并将过火区形状的投影变换转化为图元的旋转和错切变换。分析这种模型性能上的优势和局限,包括对局部失真和畸变的影响。从给出的算例和初步的理论分析可见,新模型可以将林火蔓延模拟的计算速度提高1个数量级以上,其他计算性能也有大幅度提高。模型可以为森林火灾的扑救提供精确、实时、全局的火场发展预测图,并且不...
关键词：
森林火灾 计算机模拟 蔓延模型 图形技术
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
耿玉清 王保平
采用室内模拟法 ,研究了 11个树种的不同L ,F层组合对地表径流、截持降雨量和水分蒸发强度的影响 .结果表明 :①在不同L ,F层组合涵养水源作用中 ,以厚LF最佳 ,其次为厚F ;②不同树种间以落叶松最佳 ,其次为油松、侧柏 ,阔叶树种较差 ;③枯枝落叶层持水后的水分蒸发过程 ,可用指数函数型表示 ;④中雨时枯枝落叶层的截持量较大
关键词：
森林地表 枯枝落叶层 涵养水源
[期刊] 福建农林大学学报(自然科学版)
[作者]
兰洪波 冉景丞 杨茂发
采用巴氏灌诱法(陷阱法)对茂兰喀斯特森林4种林型的地表昆虫多样性进行研究.共采集昆虫标本9462个,有10目40科,其中鞘翅目(35.64%)和膜翅目(33.15%)数量较多,鞘翅目中数量最多的是步甲科,膜翅目中数量最多的是蚁科;在科级水平上,乔灌混交林的地表昆虫多样性指数和均匀度指数最高(分别为2.8604、0.8045),乔木林和乔灌混交林的地表昆虫相似性系数最高(0.8205);4种林型中地表昆虫个体数在季节上呈现夏、秋、春、冬依次递减的变化趋势.
[期刊] 中南林业科技大学学报
[作者]
王华南 解丹丹 苏志尧
在4个不同干扰条件下的林分分别设置1 hm2样地(100 m×100 m)进行野外取样,对东莞市不同干扰背景下森林地表植被组成及其影响因子进行研究。结果表明,除趋势对应分析(DCA)可以明显地把4大类型分开,而典范对应分析(CCA)显示总光照立地因子、林冠开度、土壤pH值和土壤电导率对该地区地表植物群落及物种分布有着重要影响,在总光照立地因子较高、林冠开度较大、土壤pH值较高以及土壤电导率较低的地段,地表植物的多度也相对较高。土壤有机质对该地区地表植被的分布格局也有着重要影响。MRPP分析表明,地表植被物种组成与林分类型、林冠开度(OCO)、直射光立地因子(FDSF)、散射光立地因子(FISF...
[期刊] 中南林业科技大学学报
[作者]
张运林 田玲玲 杨光 宁吉彬
【目的】森林地表凋落物载量值影响林火的发生和森林火灾所表现的一系列火行为特征等，准确获取地表凋落物载量值十分重要。图像特征欧拉数能够表征图像中对象的多少，分析欧拉数与载量之间的关系，并建立基于图像欧拉数的载量预测模型对于载量研究具有重要意义。【方法】以贵州省典型林分柳杉林和毛竹林内凋落物为研究对象，通过野外林分和载量调查、拍摄凋落物图片和图片特征处理，分析图像特征欧拉数与地表凋落物载量之间的关系，建立基于图像欧拉数的载量预测模型，并检验模型精度。【结果】1)选择不同阈值对图像二值化处理后，提取得到的欧拉数并不是都与载量存在相关性，阈值为0.1对图像二值化后的图像欧拉数与两种凋落物载量呈极显著相关；2)随着图像欧拉数的增加，柳杉和毛竹林地表凋落物载量整体呈下降趋势；3)选择线性回归建立基于图像特征欧拉数的凋落物载量预测模型，柳杉和毛竹林凋落物载量的预测模型绝对误差分别为1.60和1.72 t·hm-2，相对误差分别为20.03%和20.71%，柳杉林地表凋落物载量的预测效果要优于毛竹林。【结论】本研究验证了基于图像特征预测森林地表凋落物载量的可行性，为准确获取载量研究提供新思路，对于火险预报和科学林火管理具有重要意义。
关键词：
凋落物 载量 图像 欧拉数 预测模型
[期刊] 中南林业科技大学学报
[作者]
田玉萍 金成宇 王斌 李明泽
【目的】针对当前我国林火蔓延预测仍存在预测精度不高、普适性差等问题，基于王正非速度模型结合多维元胞自动机的林火蔓延预测模型进行改进，研究了不同区域和分辨率下该模型的有效性，增强了该模型对于不同分辨率数据的适应能力，从而更好地对森林火灾蔓延进行预测，并为林区的火灾蔓延预测和管理提供一种科学合理的技术手段。【方法】使用黑龙江省大兴安岭地区2011年10月28日发生的森林火灾（分辨率500 m）与四川省凉山地区2022年3月29日发生的森林火灾（分辨率30 m）作为数据源，提取发生火灾时刻以及蔓延过程的火线。引入归一化植被指数（NDVI）对王正非模型进行改进，并利用反卷积算法对元胞自动机算法进行改进，将改进后模型输出的结果与实际结果进行精度对比，并比较不同分辨率下的模型精度表现。【结果】改进后的模型精度有明显的提升，其中，黑龙江省大兴安岭试验改进后模型的kappa系数提高了0.029 7，面积误差率降低了21.33%，火场预测火点170个，平均过火速度0.75 m/min。四川省木里县试验改进后模型的kappa系数提高了0.116 5，面积误差率降低了37.08%，火场预测火点1 795个，平均过火速度为4.00 m/min。【结论】改进后的林火蔓延预测模型可以更有效地预测火灾蔓延并计算出最可能过火的火点位置，其预测结果具有高度的一致性和准确性，提高了林火蔓延模拟预测的实用性。与原始模型相比，改进后的模型很好地提高了在不同分辨率数据下的预测精度，能为林火预防和管理提供科学依据。
[期刊] 中南林业科技大学学报
[作者]
黄志宏 张宇鸿 沈燕 张强 王瑶 凌威
中亚热带森林是我国重要而独特的植被类型。本研究以本区域中３种典型的林分类型—杉木人工纯林、马尾松＋石栎针阔混交林、青冈＋石栎常绿阔叶林为研究对象，采用静态箱法—气相色谱法分析地表温室气体ＣＨ＿４、Ｎ＿２Ｏ浓度，同时观测样地环境因子。运用典型相关分析方法分析地表温室气体通量与环境因子的相关关系，并且对环境因子进行主成分分析。结果表明：（１）从总体来看，中亚热带森林地表温室气体通量是受多因素综合作用的结果，林地温室气体通量与林地环境因子间存在显著相关性（Ｐ
关键词：
中亚热带 林型 温室气体通量 影响因素
[期刊] 中南林业科技大学学报
[作者]
李旭 张延威 张运林 李剑峰 丁波 刘讯 韩燕峰
【目的】探究云南顶瓶梗霉GZUIFR 22.409对不同类型森林地表凋落物的降解效果，以期利用该真菌促进森林地表凋落物的降解，减少森林地表凋落物的载量，从而降低森林火险等级，并为利用微生物降解法降低贵州林区森林可燃物载量提供理论依据和基础数据。【方法】采集林地的针叶和阔叶地表凋落物，利用云南顶瓶梗霉活菌和粗酶分别处理凋落物，并按照野外调查地表凋落物床层参数设置床层后，于25℃温度和80%相对湿度条件下测定两类地表凋落物的失重动态，分析云南顶瓶梗霉活菌和粗酶对两类地表凋落物的降解效果。【结果】云南顶瓶梗霉活菌和粗酶对两类地表凋落物均具有降解作用且都在第16天降解率最大。对于针叶凋落物，粗酶的降解率为9.74%，菌的降解率为13.14%；经降解模型拟合，粗酶的降解系数k为0.004，降解t_(0.5)为165 d、t_(0.95)为740 d，菌的降解系数k为0.005，降解t_(0.5)为131 d、t_(0.95)为588 d；对于阔叶凋落物，粗酶的降解率为15.76%，菌的降解率为15.37%；经降解模型拟合，粗酶的降解系数k为0.007，降解t_(0.5)为93 d、t_(0.95)为422 d，菌的降解系数k为0.006，降解t_(0.5)为103 d、t_(0.95)为487 d。【结论】云南顶瓶梗霉活菌及其粗酶对针阔叶地表凋落物都有降解效果，对阔叶凋落物的降解效果优于针叶凋落物，应用该菌可在一定程度上能够达到减少森林地表可燃物载量的效果。因此云南顶瓶梗霉在调控森林地表凋落物载量方面具有较好的应用前景。
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