WebGIS技术在林火蔓延及辅助决策中的应用

论文摘要

森林火灾是林业灾害中对社会、经济及环境发展影响范围最广和破坏性最大的一种自然灾害。森林火灾是一个极其复杂的自然现象,受众多自然因素和社会因素的影响,包括可燃物类型、地形、天气等因素,而林火发生又具有突发性,要在很短的时间内判断林火的发展趋势,并及时采取相应的决策措施,同时还要随时掌握现场的状况,作为决策者要做到这一步就必须采用先进的科学技术来提高自身的判断能力和现场指挥能力。本文以黑龙江省大兴安岭地区塔河林业局为主要研究对象,以WebGIS技术为基础,深入研究了ArcGIS Server平台相关的关键技术;综合分析了国内外林火蔓延研究的发展状况和影响林火蔓延的相关因子;介绍了几种常用的林火蔓延模型及其在计算机中的实现方法;论述了不同林火蔓延模型的应用范围、条件及其优缺点。其中王正非林火蔓延模型是经过对我国大兴安岭地区林火蔓延研究得出的林火蔓延模型,其针对性强且使用简单方便,适用于坡度在60°以下的地形,可作为本系统的林火蔓延模型。本系统在王正非林火蔓延模型的基础上,将毛贤敏等人得出的5个方向上的火蔓延速度方程组扩展为各个方向上的火灾蔓延速度公式,并依据林火扑救的数学模型及ArcGIS的网路分析功能,实现了林火扑救辅助决策子系统,为扑火指挥员提供了科学的参考依据。研究过程中,以ArcGIS Server 9.2、.Net、ArcSDE、Oracle为研究平台,以基于接口的组件式开发为依托,以ArcObjects为开发工具,编码实现了基本地图操作、综合查询、火点定位、火场蔓延、辅助决策、业务分析6个部分的功能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 网络地理信息系统（WebGIS）概述
• 1.2.1 网络地理信息系统（WebGIS）定义与特点
• 1.2.2 网络地理信息系统（WebGIS）在国内外的发展现状
• 1.3 WebGIS技术在森林防火中的应用现状
• 1.4 本文主要研究内容
• 2 ArcGIS系列软件简介
• 2.1 ArcGIS概述
• 2.2 ArcObjects开发
• 2.3 ArcGIS Server技术
• 2.3.1 ArcGIS Server简介
• 2.3.2 ArcGIS Server系统结构
• 2.3.3 ArcGIS Server的特点
• 2.3.4 ArcGIS Server开发关键技术
• 2.4 本章小结
• 3 林火蔓延模型的建立及其在计算机中的实现
• 3.1 林火蔓延的原理
• 3.2 林火蔓延的影响因子
• 3.2.1 可燃物类型及其含水率
• 3.2.2 风
• 3.2.3 地形
• 3.2.4 温度和湿度
• 3.3 几种常见的林火蔓延模型
• 3.3.1 基于能量守恒定律的Rothermel模型
• 3.3.2 澳大利亚的McArthur模型
• 3.3.3 加拿大林火蔓延模型
• 3.3.4 王正非的林火蔓延模型
• 3.4 蔓延模型在计算机中的实现
• 3.4.1 边界插值算法
• 3.4.2 边界外延算法
• 3.4.3 迷宫算法
• 3.4.4 Huygen原理算法
• 3.5 蔓延模型及实现方法的选择
• 3.5.1 王正非林火蔓延模型的选用依据
• 3.5.2 王正非模型中参数的确定
• 3.5.3 王正非模型在系统中的实现
• 3.6 本章小结
• 4 林火扑救辅助决策
• 4.1 影响扑火速度的因素
• 4.2 如何选择扑火方式和扑火时机
• 4.3 林火扑救辅助决策
• 4.3.1 扑火力量计算的数学模型
• 4.3.2 扑火时间计算的数学模型
• 4.3.3 最优扑火路径计算
• 4.4 本章小结
• 5 系统的设计与实现
• 5.1 系统的开发环境
• 5.2 系统的逻辑结构
• 5.3 系统的功能设计
• 5.4 系统的数据库设计
• 5.4.1 基础数据库
• 5.4.2 防火专题数据库
• 5.4.3 蔓延结果数据库
• 5.5 系统功能模块的实现
• 5.5.1 基本地图操作
• 5.5.2 综合查询
• 5.5.3 火点定位
• 5.5.4 林火蔓延
• 5.5.5 辅助决策
• 5.5.6 业务分析
• 5.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢