南京林业大学学报(自然科学版)

作者：张晓迪,李明泽,王斌,吴泽川,莫祝坤,范仲洲

单位：东北林业大学林学院, 黑龙江 哈尔滨 150040

关键词：点烧实验,Rothermel-惠更斯模型,图像分割,林火蔓延速度,黑龙江省

基金：国家重点研发计划(2020YFC1511603)

【目的】构建并优化Rothermel-惠更斯原理模型对森林火线蔓延进行预测模拟,探索林火蔓延规律,为森林火灾防治提供有效方案。【方法】对黑龙江省典型易燃树种林下细小可燃物开展点烧实验,利用图像的阈值分割算法和Canny边缘检测算法提取火线并计算林火蔓延速率。收集了8种影响林火蔓延的因子,使用皮尔逊相关分析和偏相关系数对林火蔓延因子进行相关分析。在此基础上构建了Rothermel-惠更斯原理模型对森林火灾蔓延过程进行模拟,并与实际实时所获取的火线轮廓进行对比分析。【结果】相关分析的结果表明,风速、坡度、火场温度与林火蔓延速率呈显著正相关,可燃物含水率、可燃物厚度、可燃物载量与林火蔓延速率呈显著负相关。所构建的Rothermel-惠更斯模型的室内点烧实验的总体精度达到79.25%,灵敏度为78.42%,调和平均数为79.11%,Kappa系数为0.804。室外点烧实验的总体精度达到85.15%,灵敏度为82.31%,调和平均数为82.85%,Kappa系数为0.832。这也证明了Rothermel-惠更斯原理模型可以较好地对森林火灾蔓延进行准确预测,且模型性能稳定。【结论】风速、可燃物含水率、坡度等是影响黑龙江森林火灾蔓延速率的主导因素。所构建的Rothermel-惠更斯原理模型在模拟森林火灾蔓延方面具有很好的适用性,该模型在室内与室外点烧中模拟结果均良好且能准确预测并捕捉火线位置。

来源：2023年第6期

《南京林业大学学报(自然科学版)》期刊编辑部

查看南京林业大学学报(自然科学版)杂志2023年第6期