大连理工大学王鑫获国家专利权
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龙图腾网获悉大连理工大学申请的专利一种融合激光雷达探测与微气象判定的森林火灾蔓延自动预报方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN120748111B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-11-07发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202511153032.X,技术领域涉及:G08B17/00;该发明授权一种融合激光雷达探测与微气象判定的森林火灾蔓延自动预报方法是由王鑫;吴东佑;金宏春设计研发完成,并于2025-08-18向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种融合激光雷达探测与微气象判定的森林火灾蔓延自动预报方法在说明书摘要公布了:本发明属于气象安全技术领域,公开了一种融合激光雷达探测与微气象判定的森林火灾蔓延自动预报方法。该方法通过激光雷达系统实现林区火点的高时空分辨率实时监测,并基于雷达回波数据反演火点周边颗粒物浓度、风速、风向等微气象要素,形成实时微气象判定机制。判定结果自动驱动WRF‑SFIRE数值火灾蔓延模拟,结合高分辨率数值天气预报数据,进行火灾蔓延趋势的自动预测与动态更新。整体构建“火点探测—微气象判定—自动触发模拟—趋势预报输出”的闭环智能预报流程,显著提升森林火灾早期发现与蔓延趋势预报能力。
本发明授权一种融合激光雷达探测与微气象判定的森林火灾蔓延自动预报方法在权利要求书中公布了:1.一种融合激光雷达探测与微气象判定的森林火灾蔓延自动预报方法,其特征在于,通过以下模块实现: 1激光雷达火点实时探测模块; 1.1火点初筛判定; 设置强度阈值Ithresh,配合空间连续性因子Cs判断火点候选区域;若激光雷达的连续多个探测信号满足IIthresh,Cs0.8,认定探测的区域为火点候选区域; 1.2动态回波滤波器组: 使用小波滤波+自适应卡尔曼滤波组合处理探测信号,剔除非目标扰动; 1.3火点坐标反演与三维构建: 利用激光雷达测距+扫描角度,实时定位火点位置; 火点位置为Lat,Lon,AltTime的三维火点集,形成“时间-空间-强度”联合数据流,实时传输至基于雷达反演的微气象判定模块; 2基于雷达反演的微气象判定模块,依赖激光雷达在扫掠过程中捕获的回波多普勒频移数据,通过反演算法获取火点周边颗粒物浓度、风速和风向; 2.1多普勒频移反演风速: 利用激光脉冲与气溶胶粒子的相对运动产生的多普勒频移,通过下式解算径向风速: ; 其中,为激光频率,为光速,为目标回波信号相对于发射激光的多普勒频移; 2.2风速风向判定条件设定: 风速阈值:径向风速V2.5ms; 风向稳定性:风向变化标准差25°; 水平剪切:,其中,为沿某一空间方向的距离坐标; 若同时满足上述3项中至少2项,即判定该区域具备“触发条件”; 2.3火点-风场叠加决策算法: 将“触发条件”对应区域的中心即火点中心作为判定点; 引入火点方向-风向一致性因子: ; 其中,风向角,为坡向角; 判断风向是否与火势坡度方向一致,0.5认为具有火蔓延动力; 2.4判定输出机制: 对激光雷达反演的输出量包括是否触发、颗粒物浓度、风速、风向、时效、空间坐标; 判定结果立即发送至自动触发的WRF-SFIRE数值模拟模块,作为是否启动火灾蔓延模拟的开关; 3自动触发的WRF-SFIRE数值模拟模块; 自动触发WRF-SFIRE数值模拟模块集成有WRF-SFIRE火灾蔓延模拟软件; 3.1自动触发判断:根据步骤2.2设定的“触发条件”判断是否达到火势发展的触发门槛,并自动激活数值模拟过程:下载GFS的气象预报数据,采用WPS处理下载的GFS的气象预报数据,形成驱动WRF-SFIRE的初始场文件,然后根据起火点的经纬度位置设置WRF-SFIRE的namelist.input中的相关参数,启动模式模拟; 3.2气象驱动数据获取:调取高分辨率数值天气预报数据,提取未来数小时至数天的气象要素,包括风速、风向、气温和相对湿度,用于驱动火灾蔓延模拟; 3.3火源位置初始化:以激光雷达探测获得的火点作为初始火源位置,结合当前及未来气象驱动数据,启动WRF-SFIRE数值模拟模块,对火势的空间蔓延路径、边界位置、蔓延速率及火势强度演变过程进行数值模拟;WRF-SFIRE数值模拟模块的namelist.input文件中的起火点位置信息由fire_ignition_start_lon1,fire_ignition_start_lat1参数设置; 3.4动态滚动模拟:采用循环滚动机制,每隔设定时间间隔重新获取GFS的气象预报数据并更新模拟结果,实现火灾演变的动态追踪与预报; 4火灾蔓延预警与自动发布模块; 以自动触发的WRF-SFIRE数值模拟模块模拟结果为核心,包含模拟结果解析单元、风险区域识别单元、预警信息生成单元及自动发布接口单元; 1接收自动触发的WRF-SFIRE数值模拟模块输出的火势的空间蔓延路径、边界位置、蔓延速率及火势强度演变过程,按预设时效生成可视化的栅格图层; 2结合地形、植被、道路、人口分布,识别潜在受影响区域; 3根据蔓延速率、火势强度与影响范围,划分预警等级并生成结构化预警信息; 4将可视化的栅格图层及对应预警信息推送至预警平台及管理终端,实现快速响应与发布。
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