Page 116 - 《武汉大学学报（信息科学版）》2025年第6期

1138 武 汉 大 学 学 报 （信 息 科 学 版） 2025 年 6 月

of the model and the function of the platform were verified. Results: The influence of slope and wind direc‑
tion effect on wind field was analyzed by simulating the wind field in the region. It was found that the wind
speed and direction changed little in the open plain area on both sides of the river, the wind speed of the
upslope wind was lower, and the wind speed of the downslope wind was higher. At the same time, due to
the influence of wind direction and terrain, the wind speed in the valley plain region was higher than that in
the broad plain region when the trend was parallel to the wind direction, and it was also higher than when
the trend in the valley plain region was not parallel to the wind direction. Through the simulation of the
forest fire spread process and scope, it was found that the similarity between the fire spread prediction and
the actual fire area had significantly improved, especially as the secondary simulation results were more
similar. This verified the feasibility and effectiveness of the forest fire spread prediction model and predic‑
tion platform. Conclusions: The forecast platform overcame the limitations of static input and output in the
traditional forest fire simulation system, combining scene data to enhance the accuracy of spread prediction.
It met the actual needs of fire rescue and provided a robust decision-making support for forest fire preven‑
tion emergency command and rescue deployment.
Key words： forest fire； forecasting and forecasting； remote sensing satellite； forest fire burning spread pre‑
diction model； prediction platform； emergency rescue

在中国 2023 年共发生 328 起森林火灾，受害 定义了树冠火的 3 种类型，并提出了树冠火发生
面积约 4 000 万 m 2［1］ ，森林火灾是一种突 发性强、 的临界引燃模型。现有的森林火灾蔓延模拟系
破坏性大、波及范围广、火灾扑救困难的自然灾 统主要有美国农业部林业局开发的 BEHAVE 系
害，其直接导致了森林面积减少、空气污染、动植 统 ［18］ 、美国农业部开发的 FARSITE 和 FlamMap
物数量及多样性降低等危害，严重破坏了森林生 系统 ［19］ 、加拿大开发的用于林火发展模拟的 Pro‑
态系统的结构和功能 ［2-6］ 。森林火灾蔓延常受地 metheus 系统 ［20］ 、澳大利亚开发的灌木风险管理
［7］
形、气候、可燃物等众多因素的相互影响 ，局部 工 具 Phoenix 系 统 ［21］ 等 。 文 献［22-27］开 展 了 不
复杂的地形和突变的 气象条件极易导致火灾蔓 同坡度、风向及风速条件下地表火的火焰行为特
延方向与速度突变。目前，常规管理方式难以应 性实验研究，发现了爆发火现象，探讨了对流传
对突变复杂场景，因此优化森林火灾燃烧蔓延预 热对火蔓延模型的影响；文献［28-31］研究了不同
测系统，准确预报森林火灾蔓延范围，对森林消 倾斜角度、燃料载荷与风速条件下地表火火蔓延
防应急救援具有重大意义。 行为特性，建立了火焰前锋辐射传热预测模型，
目前，国内外学者针对火灾蔓延模型与预测 同时还对地表火引燃树冠火临界火蔓延模型开
系统展开了大量的研究。在火灾蔓延模型研究 展了一定研究；文献［32-33］研究了倾斜地表火火
方面，文献［8］建立了第一个火灾蔓延物理模型， 焰蔓延中火焰形态、质量损失速率的特性，探讨
把火的传播理解为相邻燃料层的连续引燃，依次 了地表火火焰模型的影响；文献［34］探讨了防御
起到热源和散热的作用；文献［9］提出了目前应 空间，以应对野火防控中的挑战。
用最广泛的 Rothermel 林火蔓延模型，并应用到 现有林火蔓延预测系统的应用大多为通过
美国国家火险等级系统当中，已成为美国国家火 初始火场范围、地形、可燃物、气象条件等数据，
险等级预报系统的重要依据；文献［10-11］对中国 只能输出确定的林火模拟结果 ［35-36］ 。但在模拟过
大兴安岭地区的火灾实验数据进行了回归分析， 程中，由于初始火线范围、地形和可燃物数据的
建立了适用于中国的林火蔓延计算模型，描述了 误差、气象条件变化等原因，可能会导致预测结
［6］
各要素对森林火行为的影响；文献［12］提出了可 果与真实火灾蔓延的误差增大 。文献［37］研究
以根据风速、地形、可燃物类型与性质等预测树 了卡尔曼滤波对森林火灾蔓延预测的优化作用；
冠火的蔓延速度、强度和规模等森林火行为的模 文献［38-39］研究了集合卡尔曼滤波算法的原理
型。基于加拿大森林火灾行为预测系统中的现 和流程，并基于 FARSITE 模型验证了集合卡尔
有模型，文献［13］提出了可以模拟火灾增长情况 曼 滤 波 对 森 林 火 灾 蔓 延 预 测 的 优 化 作 用 ；文 献
的 FARSITE 林 火 模 型 ，后 续 文 献［14-15］对 ［40］利用可见光红外成像辐射仪（visible infrared
FARSITE 模型也开展了一定研究；文献［16-17］ imaging radiometer suite，VIIRS）的火监测数据进