森林火场虚拟仿真及动态推演技术研究

论文摘要

森林火灾是一种突发性强、破坏力大的自然灾害。不仅烧毁森林,降低林分密度,而且破坏森林结构,使原有的生态平衡被打破,带来严重的生态环境问题,给国家和人民财产造成巨大的损失。本文对森林火场进行了仿真模拟,生成三维森林火灾场景。通过模拟不同条件下的森林火场变化,从而指导森林火灾应急指挥决策。本文对系统的整体结构进行了规划,并在此基础上进行了系统的方案论证。在森林火场场景建模中,通过读取DEM数据并运用规则网格模型模拟地形,采用了规则几何体组合模拟瞭望台,利用纹理映射技术和改变纹理坐标的方法实现河流流动的动态效果。针对林火模拟,选择粒子系统进行仿真模拟,并在细节处理上运用纹理映射技术和融合技术。最后,运用Visual C++,以OperGL作为编程接口,建立了虚拟森林火场仿真与推演系统。系统能实现常用的交互功能,如视点移动、旋转和俯仰,方便观察者全方位地观察了解森林火场的状态。通过接口通讯,在预测模块给出火场信息的情况下,能实时模拟当前森林火场情况;根据决策模块提供的灭火方案,推演出未来时间内火场的变化趋势。本课题的研究和开发,使得灭火指挥员能直观地了解火灾现场情况及灭火方案的实施效果,为指挥森林火灾扑救指挥决策提供参考依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 课题来源和研究意义
• 1.3 国内外研究现状
• 1.3.1 国外研究现状
• 1.3.2 国内研究现状
• 1.4 论文主要研究内容
• 第2章 森林火场仿真与推演系统的设计
• 2.1 系统概述
• 2.1.1 系统的组成结构
• 2.1.2 系统的运行机制
• 2.2 系统开发方案论证
• 2.2.1 系统开发工具
• 2.2.2 采用的编程接口
• 2.2.3 开发系统的准备工作
• 2.3 开发系统的主要技术设计
• 2.3.1 光照的设计
• 2.3.2 视点的设计
• 2.3.3 双缓存技术的设计
• 2.3.4 特殊效果的设计
• 2.3.5 网络接口的设计
• 2.4 本章小结
• 第3章 森林火场的场景模拟
• 3.1 森林火场中地形的创建
• 3.1.1 常见的地形模拟算法
• 3.1.2 本文地形生成算法
• 3.2 森林火场中树木的模拟
• 3.2.1 常见的树木模拟方法
• 3.2.2 本文中的树木建模方法
• 3.3 森林火场中其他模型的建立
• 3.3.1 瞭望台的建模
• 3.3.2 河流的模拟
• 3.4 本章小结
• 第4章 森林火场林火实现方法
• 4.1 森林火灾模型
• 4.1.1 常见的森林火灾模型
• 4.1.2 本文中所用的模型及算法
• 4.2 森林火场中林火的模拟
• 4.2.1 常见的火焰模拟方法
• 4.2.2 本文中的林火模拟方法
• 4.3 本章小结
• 第5章 森林火场仿真与推演系统的实现
• 5.1 系统运行环境
• 5.2 系统界面
• 5.3 系统运行
• 5.3.1 视点变化功能
• 5.3.2 案例运行
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢