结合Huygens原理的GIS山火蔓延模拟系统

论文摘要

山火是一种危害十分严重的环境灾害,而山火蔓延是一个十分复杂的过程。本文分析了国内外山火研究的发展情况。对山火蔓延的影响因子进行了详细地论述,着重对主要影响因子进行分析。以对比择优的方式,研究了山火蔓延模型和山火蔓延模拟的主流技术和方法,最终选择了Rothermel计算模型和Huygens模拟方法。结合矢量数据和栅格数据两种不同数据结构的各自优势,形成“分离式栅格矢量一体化”数据方法。用现代化软件工程的方式、面向对象的编程技术C#、GIS(地理信息系统)二次开发和主流的编程工具Visual Studio开发了GIS山火蔓延模拟系统。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.1.1 山火蔓延
• 1.1.2 GIS 技术和山火蔓延
• 1.2 国内外发展现状
• 1.2.1 国外发展
• 1.2.2 国内发展
• 1.3 本课题的目标、研究内容及技术路线
• 1.3.1 目标
• 1.3.2 论文创新点
• 1.3.3 研究内容
• 1.3.4 技术路线
• 1.3.5 本章小结
• 第2章 山火蔓延影响因子
• 2.1 概述
• 2.2 主要的几种影响因子
• 2.2.1 可燃物
• 2.2.2 坡度与坡向
• 2.2.3 风速与风向
• 2.2.4 其他因子
• 2.3 本章小结
• 第3章 山火蔓延模型的研究
• 3.1 概述
• 3.2 几种主流模型的介绍
• 3.2.1 McArthur 模型
• 3.2.2 加拿大的国家林火蔓延模型
• 3.2.3 王正非模型
• 3.2.4 反应－扩散方程模型
• 3.2.5 Rothermel 模型
• 3.3 Rothermel 模型的优势
• 3.3.1 Rothermel 模型的历史性
• 3.3.2 Rothermel 模型的功能
• 3.3.3 Rothermel 模型的适用范围
• 3.3.4 Rothermel 模型的计算方式
• 3.4 本章小结
• 第4章 可视化模拟方式的探究
• 4.1 概述
• 4.2 元胞自动机原理
• 4.2.1 元胞自动机
• 4.2.2 地理元胞自动机
• 4.3 Huygens 原理介绍
• 4.4 Huygens 原理的优势
• 4.5 Huygens 原理的缺点
• 4.5.1 拓扑关系复杂
• 4.5.2 投影变换
• 4.5.3 Huygens 原理的有效性
• 4.6 GIS 技术对Huygens 原理缺点的处理
• 4.6.1 GIS 空间拓扑
• 4.6.2 火场边界平滑化
• 4.6.3 插值及控制点的优化
• 4.6.4 本章小结
• 第5章 矢量数据与栅格数据的联合
• 5.1 矢量数据结构介绍
• 5.1.1 矢量数据结构编码的基本内容
• 5.1.2 矢量数据编码方法
• 5.2 栅格数据结构介绍
• 5.2.1 栅格数据的取值方法
• 5.2.2 栅格数据编码方法
• 5.3 矢量数据、栅格数据的比较与联合
• 5.3.1 矢量数据、栅格数据的优缺点
• 5.3.2 矢量数据、栅格数据的联合
• 5.4 本章小结
• 第6章 系统实现与实例应用
• 6.1 系统设计目标
• 6.2 系统设计环境
• 6.2.1 硬件环境
• 6.2.2 编程语言
• 6.2.3 GIS 二次开发组件库ArcGIS Engine
• 6.3 程序流程图
• 6.4 功能模块
• 6.4.1 显示模块
• 6.4.2 计算模块
• 6.4.3 数据库模块
• 6.4.4 空间分析模块
• 6.5 界面设计
• 6.5.1 全局界面
• 6.5.2 菜单和工具栏
• 6.5.3 模拟效果图
• 6.5.4 参数输入和统计结果
• 6.6 GIS 开发关键技术
• 6.6.1 GIS 基本功能
• 6.6.2 着火点的点击输入
• 6.6.3 蔓延边界的生成
• 6.6.4 SDE 空间数据库
• 6.7 本章小结
• 第7章 总结和展望
• 7.1 论文总结
• 7.2 问题与不足
• 7.2.1 效率
• 7.2.2 精确性
• 7.2.3 完整性
• 7.3 展望
• 参考文献
• 致谢