CN115577830A - 火势蔓延范围预测方法、装置、计算机设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种火势蔓延范围预测方法、装置、计算机设备及存储介质，包括：确定起火点位置信息以及起火点的当前风向；基于所述起火点位置信息确定第一方向预设距离内的地势信息；基于所述地势信息、起火点位置信息以及当前风向与第一方向的夹角确定预设时间内火势沿第一方向的蔓延距离；基于所述蔓延距离确定所述火势蔓延范围。能够预测任意方向的火势蔓延范围，既可以预测火势在某个或某几个方向上的蔓延范围，也可以选取多个方向全面预测火势的蔓延范围，使得可预测的火势蔓延范围更加全面、灵活。另一方面，上述火势蔓延范围预测方法也具有较小的运算量，能够快速、准确地预测火势蔓延范围，为火灾的控制和救援提供了重要的参考依据。
Description
技术领域
本申请涉及火势预测技术领域，特别是涉及一种火势蔓延范围预测方法、装置、计算机设备及存储介质。
背景技术
当火灾事件发生后，如果不进行及时处置可能会造成次生衍生灾害，而准确预测火势的蔓延范围对火灾事件的及时处置具有重要的指导意义。
在传统的火灾应对方案中，通常采用人工监控、视频监控或卫星监控等手段发现着火点，随后对燃烧区域进行指挥救援或制定应对方案。但火灾事件本身具有难以控制的特点，尤其对于森林火灾来说更是一个极其复杂的自然现象，具有很强的突发性。然而在相关技术中，缺少一种快速、准确预测火势蔓延的有效手段，导致不能在短时间内准确判断火势的蔓延趋势，并及时采取相应的决策措施，影响火灾控制和救援的效率。
因此，现有技术中亟需一种能够准确预测火势蔓延范围的方法，为火灾的控制和救援提供参考依据。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够准确预测火势蔓延范围的火势蔓延范围预测方法、装置、计算机设备及存储介质。
第一方面，本申请提供了一种火势蔓延范围预测方法，所述方法包括：
确定起火点位置信息以及起火点的当前风向；
基于所述起火点位置信息确定第一方向预设距离内的地势信息；
基于所述地势信息、起火点位置信息以及当前风向与第一方向的夹角确定预设时间内火势沿第一方向的蔓延距离；
基于所述蔓延距离确定所述火势蔓延范围。
在其中一个实施例中，所述基于所述地势信息、起火点位置信息以及当前风向与第一方向的夹角确定预设时间内火势沿第一方向的蔓延距离包括：
基于所述所述地势信息、起火点位置信息以及当前风向与第一方向的夹角确定预设时间内火势沿第一方向的蔓延速度；
基于所述预设时间以及所述蔓延速度确定所述蔓延距离。
在其中一个实施例中，所述基于所述地势信息、起火点位置信息以及当前风向与第一方向的夹角确定预设时间内火势沿第一方向的蔓延速度还包括：
基于所述起火点位置信息以及气象环境参数确定初始蔓延速度，所述气象环境参数包括温度、湿度、风力等级中的至少一个；
基于所述初始蔓延速度、地势信息、起火点位置信息以及当前风向与第一方向的夹角确定预设时间内火势沿第一方向的蔓延速度。
在其中一个实施例中，所述基于所述蔓延距离确定所述火势蔓延范围包括：
确定N个第一方向预设时间内的蔓延距离；
基于N个所述蔓延距离，确定预设时间内的火势蔓延范围。
在其中一个实施例中，地势信息还包括坡形，所述基于所述起火点位置信息确定第一方向预设距离内的地势信息包括：
基于所述起火点位置信息确定第一方向预设距离内的海拔信息；
基于所述海拔信息确定所述坡形，所述坡形包括上坡、下坡以及平坡。
在其中一个实施例中，地势信息还包括坡度，所述基于所述海拔信息确定所述坡形包括：
基于所述起火点的海拔、预设距离以及所述海拔信息确定所述坡度；
基于所述坡度确定所述坡形。
在其中一个实施例中，所述地势信息还包括植被类型及对应的可燃系数。
第二方面，本申请提供了一种火势蔓延范围预测装置，所述装置包括：
信息获取模块，用于确定起火点位置信息以及起火点的当前风向；
地势信息确定模块，用于基于所述起火点位置信息确定第一方向预设距离内的地势信息；
蔓延距离确定模块，用于基于所述地势信息、起火点位置信息以及当前风向与第一方向的夹角确定预设时间内火势沿第一方向的蔓延距离；
蔓延范围确定模块，用于基于所述蔓延距离确定所述火势蔓延范围。
第三方面，本申请提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述第一方面中任一项所述的方法的步骤。
第四方面，本申请提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面中任一项所述的方法的步骤。
上述火势蔓延范围预测方法、装置、计算机设备及存储介质，通过确定起火点位置信息以及起火点的当前风向；基于所述起火点位置信息确定第一方向预设距离内的地势信息；基于所述地势信息、起火点位置信息以及当前风向与第一方向的夹角确定预设时间内火势沿第一方向的蔓延距离；基于所述蔓延距离确定所述火势蔓延范围。由于将当前风向与第一方向的夹角作为预测方法的重要参数，而第一方向可以是以起火点位置为基点设置的任意方向，所以本申请提供的火势蔓延范围预测方法可以预测任意方向的火势蔓延范围。既可以针对不同火势情况和受灾情况按需预测火势在某个或某几个方向上的蔓延范围，也可以选取多个方向全面预测火势的蔓延范围，使得可预测的火势蔓延范围更加全面、灵活。另一方面，本申请提供的火势蔓延范围预测方法在充分考虑了地势信息和起火点位置信息的前提下，也保证了较小的运算量，快速、准确地预测火势蔓延范围，为火灾的控制和救援提供了重要的参考依据。
本申请的一个或多个实施例的细节在以下附图和描述中提出，以使本申请的其他特征、目的和优点更加简明易懂。
附图说明
图1为一个实施例中火势蔓延范围预测方法的应用环境图；
图2为一个实施例中火势蔓延范围预测方法的流程示意图；
图3为一个实施例中第一方向、坡向和当前风向示意图；
图4为一个实施例中火势蔓延行为的三维示意图；
图5为另一个实施例中火势蔓延范围预测方法的流程示意图；
图6为一个实施例中火势蔓延范围预测装置的结构框图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
除另作定义外，本申请所涉及的技术术语或者科学术语应具有本申请所属技术领域具备一般技能的人所理解的一般含义。在本申请中的“一”、“一个”、“一种”、“该”、“这些”等类似的词并不表示数量上的限制，它们可以是单数或者复数。在本申请中所涉及的术语“包括”、“包含”、“具有”及其任何变体，其目的是涵盖不排他的包含；例如，包含一系列步骤或模块(单元)的过程、方法和系统、产品或设备并未限定于列出的步骤或模块(单元)，而可包括未列出的步骤或模块(单元)，或者可包括这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或模块(单元)。在本申请中所涉及的“连接”、“相连”、“耦接”等类似的词语并不限定于物理的或机械连接，而可以包括电气连接，无论是直接连接还是间接连接。在本申请中所涉及的“多个”是指两个或两个以上。“和/或”描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。通常情况下，字符“/”表示前后关联的对象是一种“或”的关系。在本申请中所涉及的术语“第一”、“第二”、“第三”等，只是对相似对象进行区分，并不代表针对对象的特定排序。
以下所使用的术语“模块”、“单元”等为可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管在以下实施例中所描述的装置较佳地以硬件来实现，但是软件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。
本申请实施例提供的火势蔓延范围预测方法，可以应用于如图1所示的应用环境中。其中，终端102通过网络与服务器104进行通信。数据存储系统可以存储服务器104需要处理的数据。数据存储系统可以集成在服务器104上，也可以放在云上或其他网络服务器上。本申请实施例中，可以由终端102确定起火点位置信息以及起火点的当前风向，如从与终端102连接的起火点位置附近的监控设备获取等，也可以是由服务器104获取起火点位置信息以及起火点的当前风向，如服务器104通过卫星监控设备获取等。在其他实施例中，还可以是由终端102或服务器104任意一端获取起火点位置信息以及起火点的当前风向之后发送至另外一端。基于所述起火点位置信息确定第一方向预设距离内的地势信息；基于所述地势信息、起火点位置信息以及当前风向与第一方向的夹角确定预设时间内火势沿第一方向的蔓延距离；基于所述蔓延距离确定所述火势蔓延范围，上述三个步骤可以由终端102或服务器104任意一端执行，也可以由其中一端执行其中一个步骤，另一端执行其他步骤，本申请对终端102和服务器104各自执行哪种和多少种步骤不作限制。确定火势蔓延范围后，可以由终端102或服务器104任意一端将预测结果发送至救援组织或火灾处置组织，以提供制定救援或应对策略的参考依据。其中，终端102可以但不限于是各种个人计算机、笔记本电脑、智能手机、平板电脑等。服务器104可以用独立的服务器或者是多个服务器组成的服务器集群来实现。
在一个实施例中，如图2所示，提供了一种火势蔓延范围预测方法，以该方法应用于图1所示的应用环境为例进行说明，包括以下步骤：
S101：确定起火点位置信息以及起火点的当前风向。
本申请实施例中，所述起火点位置信息包括起火点的经度、维度和海拔数据信息。所述起火点的当前风向包括以起火点为坐标原点、地理方向为标准确定的风向信息，如南偏西50度等。在另一些实施例中，所述起火点的当前风向还包括以起火点为坐标原点，正北方向沿顺时针旋转到风向所经过的角度信息，可以理解的，以此方式确定的风向为大于等于0度且小于360度的一个角度值。本申请对此不作具体限制。
本申请实施例中，所述确定起火点位置信息包括通过监控设备、航拍等方式确定地理位置信息，基于所述地理位置信息和第三方地图软件确定位置信息。所述确定起火点位置信息还包括通过GPS定位系统、卫星定位系统等直接确定起火点位置信息。所述确定起火点的当前风向包括通过起火点当地环境监测站获取风向，还可以包括通过风向仪、第三方天气插件等方式获取当前风向。本申请对确定起火点位置信息以及起火点的当前风向的方式不作具体限定。
S103：基于所述起火点位置信息确定第一方向预设距离内的地势信息。
本申请实施例中，所述第一方向包括以起火点为原点指向的任意预设方向。例如，所述预设方向可以基于起火点指向距离最近的建筑物方向设置，以便确定火势是否会对所述建筑物造成影响。所述预设方向也可以为随机方向或根据实际需要设置的任意方向。所述第一方向可以包括以起火点为坐标原点、地理方向为标准确定的方向信息，如北偏东20度等。在另一些实施例中，所述第一方向也可以包括以起火点为坐标原点，正北方向沿顺时针旋转到预设方向所经过的角度信息，可以理解的，以此方式确定的第一方向为大于等于0度且小于360度的一个角度值。在其他实施例中，所述第一方向还可以包括以起火点为原点指向的任意沿坡方向。
本申请实施例中，所述预设距离包括以起火点为原点、所述第一方向指向的任意预设距离。所述预设距离可以是水平距离，也可以是起火点至所述预设距离终点的直线距离。例如，所述预设距离可以包括起火点与第一方向上最近建筑物的水平距离或直线距离。所述预设距离也可以为随机水平距离或直线距离，还可以为根据实际需要设置的任意水平距离或直线距离。所述地势信息包括坡形信息；坡度信息；植被类型及对应的可燃系数中的任意一个或多个。其中，所述坡形信息包括上坡、下坡或平坡。所述坡度信息包括起火点与所述预设距离终点直线距离与水平距离的夹角。
本申请实施例中，所述基于所述起火点位置信息确定第一方向预设距离内的地势信息包括，基于所述起火点位置信息确定第一方向预设距离终点位置信息，基于所述预设距离终点位置信息和/或所述起火点位置信息确定所述地势信息。其中，所述确定预设距离终点位置信息的方法可以参考上述步骤S101中确定起火点位置信息的方法，此处不再赘述。所述基于所述预设距离终点位置信息和/或所述起火点位置信息确定所述地势信息包括，基于起火点与预设距离终点的海拔高低或海拔高度差确定所述地势信息，还可以包括基于植被类型可燃系数对照表确定所述地势信息。
S105：基于所述地势信息、起火点位置信息以及当前风向与第一方向的夹角确定预设时间内火势沿第一方向的蔓延距离。
本申请实施例中，确定当前风向和第一方向后可以得到二者的夹角。可以理解的，在不同的运算方法中所述夹角可以有不同的形式，例如所述夹角可以为大于等于0度小于360度的角度值，也可以为大于等于0度小于180度的角度值，本申请对此不作限制。在确定所述地势信息、起火点位置信息以及当前风向与第一方向的夹角的后，可以确定预设时间内火势沿第一方向的蔓延距离。所述蔓延距离为火势在预设时间内蔓延方向上的距离，所述蔓延方向可以包括与所述第一方向均为沿坡的直线方向。在其他实施例中，当所述第一方向为水平方向时，所述蔓延方向为所述第一方向在坡上的投影方向。在另一些实施例中，也可以基于所述地势信息、起火点位置信息以及当前风向与第一方向的夹角确定火势沿第一方向的蔓延速度，基于预设时间与所述蔓延速度确定火势沿第一方向的蔓延距离。
另外，在传统的火势蔓延预测方法中，通常只能在五个或八个方向上进行火势蔓延预测，其主要技术缺陷是预测方向较少且固定，当蔓延范围较大或极大时，其预测精度会明显减弱。另一方面，针对复杂地形如上下两个方向均为上坡时的沟壑地形或四面均为上坡时的山坳地形时，选择适用公式时需要变换视角方向重新计算风向角，这无疑增加了算法的复杂程度。而本申请实施例中基于所述地势信息、起火点位置信息以及当前风向与第一方向的夹角确定预设时间内火势沿第一方向的蔓延距离，基于当前风向与第一方向的夹角可以对任意方向的火势蔓延进行预测，且不需要变换视角方向只需计算夹角，一方面减少了运算的复杂程度，另一方面可以灵活选择需要预测的方向。
S107：基于所述蔓延距离确定所述火势蔓延范围。
本申请实施例中，所述火势蔓延范围包括火势沿第一方向在预设时间内的蔓延距离。在想要确定火势在某个方向上的蔓延范围，或需要预测火势是否会对某点造成影响时，可以通过设置第一方向来获取在第一方向上预设时间内的蔓延距离，基于所述蔓延距离确定蔓延范围进而确定火势是否会波及某方向或某目标点。在其他一些实施例中，所述火势蔓延范围还包括基于多个第一方向上预设时间内的蔓延距离所确定的蔓延面积或蔓延边界。本申请实施例也可以通过预测多个第一方向上预设时间内的蔓延距离，通过终点连线的方式确定火势蔓延的面积范围或边界范围，进而从影响面或影响边界的角度预测火势的波及范围。
上述火势蔓延范围预测方法、装置、计算机设备及存储介质，通过确定起火点位置信息以及起火点的当前风向；基于所述起火点位置信息确定第一方向预设距离内的地势信息；基于所述地势信息、起火点位置信息以及当前风向与第一方向的夹角确定预设时间内火势沿第一方向的蔓延距离；基于所述蔓延距离确定所述火势蔓延范围。由于将当前风向与第一方向的夹角作为预测方法的重要参数，而第一方向可以是以起火点位置为基点设置的任意方向，所以本申请提供的火势蔓延范围预测方法可以预测任意方向的火势蔓延范围。既可以针对不同火势情况和受灾情况按需预测火势在某个或某几个方向上的蔓延范围，也可以选取多个方向全面预测火势的蔓延范围，使得可预测的火势蔓延范围更加全面、灵活。另一方面，本申请提供的火势蔓延范围预测方法在充分考虑了地势信息和起火点位置信息的前提下，也保证了较小的运算量，快速、准确地预测火势蔓延范围，为火灾的控制和救援提供了重要的参考依据。
为了方便本领域技术人员理解本申请实施例提供的技术方案，下面通过具体的实施例结合附图说明本申请各个实施例提供的火势蔓延范围预测方法。
为便于运算，本申请实施例中将第一方向、坡向、当前风向在同一坐标系内表示，如图3所示，设定正北方向为0度，正北方向顺时针旋转的角度α表示第一方向，正北方向沿顺时针旋转的角度β表示当前风向，坡向与当前风向夹角为θ。
因第一方向上的不同地势信息有可能会对火势蔓延范围造成不同影响，因此确定地势信息并基于地势信息进行火势蔓延范围预测可以使预测结果更加精确。本申请实施例中，地势信息还包括坡形，基于所述起火点位置信息确定第一方向预设距离内的地势信息包括：
S201：基于所述起火点位置信息确定第一方向预设距离内的海拔信息。
S203：基于所述海拔信息确定所述坡形，所述坡形包括上坡、下坡以及平坡。
本申请实施例中，如图4所示，起火点为O点，预设距离为OD，D点为预设参考点，预设距离OD在坡向上的投影距离为r′，坡向为O点沿r′所指向的水平方向，第一方向为OE方向，h′为D点海拔信息，h0为O点海拔信息，风向与坡向的夹角为θ。在一些实施例中，可以基于第一方向预设距离内的海拔信息，即D点的海拔h′与O点的海拔h0的差值h(h＝h′-h0)来确定所述坡形。即当h＞0时为上坡，h＜0时为下坡，h＝0时为平坡。在其他实施例中，较小的海拔差h也可以认为O点与D点之间的坡形为平坡。如设置海拔差阈值s，s为正数，当h≥s时确定为上坡，当h≤(-s)时确定为下坡，当(-s)<h<s时确定为平坡。通过对坡形参数的引入，可以有效提升火势蔓延范围的精确度，也使得预测结果更加符合实际。
本申请实施例中，还提供一种基于所述海拔信息确定所述坡形的方法。地势信息还包括坡度，所述基于所述海拔信息确定所述坡形包括：
S301：基于所述起火点的海拔、预设距离以及所述海拔信息确定所述坡度。
S303：基于所述坡度确定所述坡形。
本申请实施例中，如图4所示，还可以基于坡度角Φ确定坡形。根据上述步骤S201-步骤S203，可以确定D点的海拔h′与O点的海拔h0差值h(h＝h′-h0)。则坡度角的正切值tanΦ可以由式(1)得到：
tanΦ＝h/r′＝(h′-h0)/r′ (1)
可以理解的，在一些实施例中，当tanΦ＞0时为上坡，tanΦ＜0时为下坡，tanΦ＝0时为平坡。在其他一些实施例中，可以设置坡度角阈值q，q为正值，当坡度角Φ大于等于坡度角阈值q(即tanΦ≥tanq)时，确定坡形为上坡。当坡度角Φ小于等于坡度角阈值q(即tanΦ≤tanq)时，确定坡形为下坡。当(-q)＜Φ＜q(即tan(-q)<tanΦ<tanq)时，确定坡形为平坡。
为准确预测火势蔓延距离，本申请实施例提供一种基于所述地势信息、起火点位置信息以及当前风向与第一方向的夹角确定预设时间内火势沿第一方向的蔓延距离的方法：
S401：基于所述所述地势信息、起火点位置信息以及当前风向与第一方向的夹角确定预设时间内火势沿第一方向的蔓延速度。
S403：基于所述预设时间以及所述蔓延速度确定所述蔓延距离。
本申请实施例中，当前风向对火势蔓延的增益效果，可以视为其在第一方向的分量的增益效果。如图4所示，当坡型为上坡时，第一方向在水平方向上的分量与坡向相同，则坡向与当前风向的夹角θ作为第一方向与当前风向的夹角。第一方向与当前风向的夹角θ可由式(2)确定：
则所述火势沿第一方向的蔓延速度R可以由式(3)确定：
R＝R0·Ks·exp[0.1783Vcosθ]·exp[3.533(tanΦ)1.2] (3)
其中，R为火势沿第一方向的蔓延速度，R0为起火点初始蔓延速度，Ks为植被类型对应的可燃系数，V为当前风速，Vcosθ为当前风速在坡向上的投影，坡度角的正切值tanΦ可以由式(1)得到。
由式(3)可以看出，本申请实施例在确定火势沿第一方向的蔓延速度R时，还考虑了起火点初始蔓延速度R0和植被类型对应的可燃系数Ks。所述可燃系数Ks为本申请实施例中所述地势信息中的一种，可以通过植被类型可燃系数对照表得到。可以理解的，如果有其他可以参考的能够影响火势蔓延速度的系数也可以作为参数对式(3)进行修正，因此并不代表仅包含上述影响因素，也并不代表缺少上述任一影响因素便无法实现本申请实施例提供的方法，本申请加入如R0、Ks等计算因子是为了更加准确地预测火势蔓延的范围，而不应理解为不可替代的影响因素。在得到火势沿第一方向的蔓延速度R后，基于所述预设时间以及所述蔓延速度R即可确定所述蔓延距离。
本申请实施例提供一种确定起火点初始蔓延速度R0的方法，基于所述地势信息、起火点位置信息以及当前风向与第一方向的夹角确定预设时间内火势沿第一方向的蔓延速度还包括：
S501：基于所述起火点位置信息以及气象环境参数确定初始蔓延速度，所述气象环境参数包括温度、湿度、风力等级中的至少一个。
S503：基于所述初始蔓延速度、地势信息、起火点位置信息以及当前风向与第一方向的夹角确定预设时间内火势沿第一方向的蔓延速度。
本申请实施例中，初始蔓延速度R0可以由式(4)确定：
R0＝0.0299T+0.047W+0.009(100-H)-0.304 (4)
其中，T为温度，W为风力等级，H为湿度。可以理解的，本申请实施例中由式(4)确定的初始蔓延速度R0考虑了温度、风力等级和湿度三个影响因素，但在实际运算中并不代表缺一不可，也不代表仅有上述三个影响因素，可以仅考虑三个影响因素中的任意一个或任意两个，也可以由其他公式或映射关系确定初始蔓延速度R0，本申请对此不作限制。
下面基于不同的坡形对火势蔓延速度的不同影响，推导本申请实施例中不同坡形下的火势蔓延速度计算方法。
本申请实施例中，由于第一方向为自定义方向，所以以第一方向为基准，基于起火点沿第一方向的坡如是上坡，则将坡向定义为与第一方向相同。反之，基于起火点沿第一方向的坡如是下坡，则将坡向定义为与第一方向相反。当坡形为上坡时，第一方向与坡向相同，第一方向与当前风向的夹角θ可由式(2)确定，再基于式(3)可以得到式(5)，由式(5)确定上坡火势蔓延速度Rup：
Rup＝R0·Ks·exp[0.1783Vcos(β-α)]·exp[3.533[(h′-h0)/r′]1.2] (5)
本申请实施例中，当坡形为下坡时，第一方向与坡向相反，则第一方向与当前风向的夹角θ为坡向的反方向与当前风向的夹角，此时第一方向的反方向为α+180度。所以，下坡时第一方向与当前风向的夹角θ可由式(6)确定：
由式(3)可知，地势信息的影响因子exp[-3.533(tanΦ)1.2]中，坡度角Φ取值为绝对值。因为下坡时计算得tanΦ≤tan(-q)<0，其值已带符号。所以可写为exp[3.533(tanΦ)1.2]。由此，可以由式(7)确定下坡火势蔓延速度Rdown：
Rdown＝R0·Ks·exp[-0.1783Vcos[β-(α+180°)％360]]·exp[3.533[(h′-h0)/r′]1.2] (7)
其中，在式(6)和式(7)中，“％”为取余符号，如x％y，表示x除以y所得的余数。
本申请实施例中，当坡形为平坡时，可以忽略地势信息的影响因子，只需将当前风向的增益效果投影到第一方向即可。所以地势信息的增益部分(exp[3.533(tan(Φ·x)]1.2)为常数1，当前风向的增益由原投影到坡向的分量变为投影到第一方向的分量Vcosα。则可以由式(8)可推导出式(9)确定平坡火势蔓延速度Rflat：
Rflat＝R0·Ks·exp[0.1783Vcos(β-α)] (9)
本申请实施例中，基于上述三种坡形下的火势蔓延速度，可以得到任意第一方向上火势蔓延速度的一般公式组(10)如下：
其中，Rup为上坡火势蔓延速度，Rdown为下坡火势蔓延速度，Rflat为平坡火势蔓延速度，R0为初始蔓延速度，Ks为植被可燃系数，V为当前风速，α为第一方向，β为当前风向，h′为火势在第一方向上预设参考点的海拔，h0为起火点海拔，r′为初始火点到参考点的水平距离，Φ为坡度角，q为坡度角阈值，tanΦ由式(1)确定。q可以根据实际情况设定，如可设置为2度。
本申请实施例中，一方面通过考虑地势信息、风向信息和植被可燃系数等影响因素，有效提高了火势蔓延范围预测的准确度。另一方面可以预测任何方向的火势蔓延范围，使蔓延范围预测具有更强的灵活性和全面性。本申请实施例提供的蔓延速度确定方法，不仅运算量小提高了预测的速度，还加入了动态预设参考点作为地形计算的变量，能够更精确且动态地计算蔓延过程中的蔓延速度，进而确定蔓延范围，极大地减小了蔓延过程中因地形变化而产生的预测误差。
本申请实施例中，在确定火势蔓延距离后，还提供一种基于所述蔓延距离确定所述火势蔓延范围的方法，所述基于所述蔓延距离确定所述火势蔓延范围包括：
S601：确定N个第一方向预设时间内的蔓延距离。
S603：基于N个所述蔓延距离，确定预设时间内的火势蔓延范围。
本申请实施例中，基于步骤S107中的说明，所述火势蔓延范围包括火势沿第一方向在预设时间内的蔓延距离，还包括基于多个第一方向上预设时间内的蔓延距离所确定的蔓延面积或蔓延边界。本申请实施例可以通过预测多个第一方向上的蔓延距离确定火势蔓延影响的面积和边界。在任意方向上，将模拟蔓延预设时间t分割为m份，每时间段为t1，t2，t3…tm，则在a方向上t1时段内，以O为起火点，D为参考点，可根据式(10)确定该时段蔓延速度Ra1，则火势蔓延距离La1＝Ra1t1。进而可得到t1时段后，火势蔓延的终点Oa1。在a方向上t2时段内，以Oa1为起火点，Da1为参考点，可根据式(10)确定该时段火势蔓延速度Ra2，则火势蔓延距离La2＝Ra2t2。进而可得到t2时段后，火势蔓延的终点Oa2。同样的，在tm时段内，以Oa(m-1)为起火点，Da(m-1)为参考点，可根据式(10)得到该时段火势蔓延速度Ram，则火势蔓延距离Lam＝Ramtm。进而可得到tm时段后，火势蔓延的终点Oam。那么a方向火势蔓延路径为O、Oa1、Oa2…Oam，同理b方向蔓延路径为O、Ob1、Ob2…Obm，任意方向的蔓延路径为O、On1、On2…Onm。
本申请实施例中，可以使用多线程技术并行计算a、b…N方向的蔓延路以提高预测速度。根据以上任意方向的蔓延路径，连接t1时段后的所有的路径点可以确定t1时段后蔓延边界为Oa1、Ob1、Oc1…ON1，t2时段后蔓延边界为Oa2、Ob2、Oc2…ON2，tm时段后蔓延边界为Oam、Obm、Ocm…ONm。再使用动态效果依次显示t1，t2，t3…tm各时段的火势蔓延边界，即可呈现出火势在各个方向上总的蔓延范围。如图4所示，预设时间t为1分钟时和预设时间t为2分钟时分别对应的火势蔓延边界为对应的虚线范围。
本申请实施例中，借助多线程技术可以并行计算火势在各个方向上蔓延的路径、距离或范围，可以以极短的预测时间准确呈现出火势的波及范围，为火灾应对和火灾救援提供了重要参考依据。
下面结合图5描述本申请提供的火势蔓延范围预测方法，如图5所示：
S701：获取环境监测数据、实时起火点经纬度，初始化蔓延模型；
S703：根据环境数据，计算起火点初始蔓延速度；
S705：基于任意方向速度公式(10)，并行计算a、b…N方向蔓延速度，其中a、b…N为第一方向；
S707：计算a、b…N方向每个时段蔓延路径点；
S709：依次连接每方向在同时刻的路径点，并按时刻顺序，依次渲染蔓延边界，输出动态蔓延行为。
应该理解的是，虽然如上所述的各实施例所涉及的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，如上所述的各实施例所涉及的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
基于同样的发明构思，本申请实施例还提供了一种用于实现上述所涉及的火势蔓延范围预测方法的火势蔓延范围预测装置。该装置所提供的解决问题的实现方案与上述方法中所记载的实现方案相似，故下面所提供的一个或多个火势蔓延范围预测装置实施例中的具体限定可以参见上文中对于火势蔓延范围预测方法的限定，在此不再赘述。
在一个实施例中，如图6所示，提供了一种火势蔓延范围预测装置800，包括：信息获取模块801、地势信息确定模块802、蔓延距离确定模块803和蔓延范围确定模块804，其中：
信息获取模块801，用于确定起火点位置信息以及起火点的当前风向；
地势信息确定模块802，用于基于所述起火点位置信息确定第一方向预设距离内的地势信息；
蔓延距离确定模块803，用于基于所述地势信息、起火点位置信息以及当前风向与第一方向的夹角确定预设时间内火势沿第一方向的蔓延距离；
蔓延范围确定模块804，用于基于所述蔓延距离确定所述火势蔓延范围。
在一个实施例中，蔓延距离确定模块803还用于：
基于所述所述地势信息、起火点位置信息以及当前风向与第一方向的夹角确定预设时间内火势沿第一方向的蔓延速度；
基于所述预设时间以及所述蔓延速度确定所述蔓延距离。
在一个实施例中，蔓延距离确定模块803还用于：
基于所述起火点位置信息以及气象环境参数确定初始蔓延速度，所述气象环境参数包括温度、湿度、风力等级中的至少一个；
基于所述初始蔓延速度、地势信息、起火点位置信息以及当前风向与第一方向的夹角确定预设时间内火势沿第一方向的蔓延速度。
在一个实施例中，蔓延范围确定模块804还用于：
确定N个第一方向预设时间内的蔓延距离；
基于N个所述蔓延距离，确定预设时间内的火势蔓延范围。
在一个实施例中，地势信息确定模块802还用于：
基于所述起火点位置信息确定第一方向预设距离内的海拔信息；
基于所述海拔信息确定所述坡形，所述坡形包括上坡、下坡以及平坡。
在一个实施例中，地势信息确定模块802还用于：
基于所述起火点的海拔、预设距离以及所述海拔信息确定所述坡度；
基于所述坡度确定所述坡形。
上述火势蔓延范围预测装置800中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任一项所述的火势蔓延范围预测方法的步骤。
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一项所述的火势蔓延范围预测方法的步骤。
需要说明的是，本申请所涉及的用户信息(包括但不限于用户设备信息、用户个人信息等)和数据(包括但不限于用于分析的数据、存储的数据、展示的数据等)，均为经用户授权或者经过各方充分授权的信息和数据。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、磁带、软盘、闪存、光存储器、高密度嵌入式非易失性存储器、阻变存储器(ReRAM)、磁变存储器(Magnetoresistive Random Access Memory，MRAM)、铁电存储器(Ferroelectric Random Access Memory，FRAM)、相变存储器(Phase Change Memory，PCM)、石墨烯存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)或外部高速缓冲存储器等。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，SRAM)或动态随机存取存储器(Dynamic RandomAccess Memory，DRAM)等。本申请所提供的各实施例中所涉及的数据库可包括关系型数据库和非关系型数据库中至少一种。非关系型数据库可包括基于区块链的分布式数据库等，不限于此。本申请所提供的各实施例中所涉及的处理器可为通用处理器、中央处理器、图形处理器、数字信号处理器、可编程逻辑器、基于量子计算的数据处理逻辑器等，不限于此。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种火势蔓延范围预测方法，其特征在于，所述方法包括：
确定起火点位置信息以及起火点的当前风向；
基于所述起火点位置信息确定第一方向预设距离内的地势信息；
基于所述地势信息、起火点位置信息以及当前风向与第一方向的夹角确定预设时间内火势沿第一方向的蔓延距离；
基于所述蔓延距离确定所述火势蔓延范围。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述地势信息、起火点位置信息以及当前风向与第一方向的夹角确定预设时间内火势沿第一方向的蔓延距离包括：
基于所述所述地势信息、起火点位置信息以及当前风向与第一方向的夹角确定预设时间内火势沿第一方向的蔓延速度；
基于所述预设时间以及所述蔓延速度确定所述蔓延距离。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述地势信息、起火点位置信息以及当前风向与第一方向的夹角确定预设时间内火势沿第一方向的蔓延速度还包括：
基于所述起火点位置信息以及气象环境参数确定初始蔓延速度，所述气象环境参数包括温度、湿度、风力等级中的至少一个；
基于所述初始蔓延速度、地势信息、起火点位置信息以及当前风向与第一方向的夹角确定预设时间内火势沿第一方向的蔓延速度。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述蔓延距离确定所述火势蔓延范围包括：
确定N个第一方向预设时间内的蔓延距离；
基于N个所述蔓延距离，确定预设时间内的火势蔓延范围。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，地势信息还包括坡形，所述基于所述起火点位置信息确定第一方向预设距离内的地势信息包括：
基于所述起火点位置信息确定第一方向预设距离内的海拔信息；
基于所述海拔信息确定所述坡形，所述坡形包括上坡、下坡以及平坡。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，地势信息还包括坡度，所述基于所述海拔信息确定所述坡形包括：
基于所述起火点的海拔、预设距离以及所述海拔信息确定所述坡度；
基于所述坡度确定所述坡形。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述地势信息还包括植被类型及对应的可燃系数。
8.一种火势蔓延范围预测装置，其特征在于，所述装置包括：
信息获取模块，用于确定起火点位置信息以及起火点的当前风向；
地势信息确定模块，用于基于所述起火点位置信息确定第一方向预设距离内的地势信息；
蔓延距离确定模块，用于基于所述地势信息、起火点位置信息以及当前风向与第一方向的夹角确定预设时间内火势沿第一方向的蔓延距离；
蔓延范围确定模块，用于基于所述蔓延距离确定所述火势蔓延范围。
9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。
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