Eine Methode zur Identifizierung von Brandherden und Ausbreitungsdauern aus Brandnarben mit Hilfe genetischer Algorithmen
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Zusammenfassung:
Ein kritischer Forschungsbereich bei der Modellierung von Waldbränden, der oft übersehen wird, ist die Aufgabe, herauszufinden, wo ein Waldbrand ausgebrochen ist und wie lange er gebrannt hat. Eine Literaturrecherche ergab, dass es keine automatisierten Methoden gibt, um den Ort der Entzündungspunkte und die Ausbreitungsdauer eines Waldbrandes anhand einer Brandnarbe zu bestimmen.
In diesem Beitrag wird eine neuartige Methode namens Wildfire Source Genetic Algorithm (WSGA) beschrieben, mit der die Zündpunkte und die Ausbreitungsdauer eines Flächenbrandes anhand der Brandnarbe des Flächenbrandes und der Umweltbedingungen geschätzt werden können, die als Eingabe für einen vorwärtsgerichteten Flächenbrandsimulator verwendet werden.In diesem Beitrag werden zwanzig von einem Flächenbrandsimulator erzeugte Brandnarben zur Validierung des WSGA verwendet, da deren Zündpunkte und Ausbreitungsdauern bekannt sind. Der WSGA erzeugt Sätze von Zündpunkten und Ausbreitungsdauern, die dann simuliert und mit den eingegebenen Brandnarben verglichen werden.
Die Zündpunkte und Ausbreitungsdauern der WSGA-gesäten Brandnarben, die der eingegebenen Brandnarbe am ähnlichsten sind, werden mit Hilfe eines genetischen Algorithmus iterativ verändert, um Waldbrände zu säen, die der eingegebenen Brandnarbe am ähnlichsten sind.
Die Zündpunkte und die Ausbreitungsdauer der am besten passenden WSGA-gesäten Brandnarbe werden mit der eingegebenen Brandnarbe verglichen, indem zwei in dieser Arbeit entwickelte Fehlermessungen, der relative Abstandsfehler und der relative Simulationsdauerfehler, ausgewertet werden.
Die WSGA wies einen relativen Entfernungsfehler auf, der zwischen dem 0- und 1,25-fachen des Durchmessers der eingegebenen Brandnarbe lag, wobei geringere Fehler mit größeren Waldbränden verbunden waren. Die WSGA wies einen relativen Simulationsdauerfehler auf, der zwischen dem 0,0006- und 0,49-fachen der Ausbreitungsdauer der eingegebenen Brandnarbe lag.
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