用python写一段程序,需求1:读取excel中的x与y轴坐标值以及对应的高度。需求2:赋予每个坐标点3种状态,初始状态为0 需求3:读取excel表格中的风速风向数据,根据给定的计算公式计算蔓延因子 需求4:给定初始起火点,即状态从0到1,给定初始速度,乘以蔓延因子得到八个方向上的蔓延速度,乘以时间步长5分钟,得到新的蔓延范围 结束计算时间为1800分钟

时间: 2023-11-28 10:04:39 浏览: 31
以下是基于Pandas库和xlrd库的程序实现,读取excel中的x与y轴坐标值以及对应的高度,并赋予每个坐标点3种状态,初始状态为0。 ```python import pandas as pd import xlrd # 读取Excel中的x与y轴坐标值以及对应的高度 file_path = 'data.xlsx' data = xlrd.open_workbook(file_path) sheet = data.sheet_by_index(0) x = sheet.col_values(0)[1:] y = sheet.col_values(1)[1:] h = sheet.col_values(2)[1:] # 赋予每个坐标点3种状态,初始状态为0 df = pd.DataFrame({'x': x, 'y': y, 'h': h}) df['state1'] = 0 df['state2'] = 0 df['state3'] = 0 print(df.head()) ``` 下面是计算蔓延因子的程序实现,读取excel表格中的风速风向数据,根据给定的计算公式计算蔓延因子。 ```python # 读取Excel表格中的风速风向数据 wind_data = pd.read_excel(file_path, sheet_name='wind', header=0) # 根据给定的计算公式计算蔓延因子 k1 = 0.864 k2 = 0.092 k3 = 0.044 k4 = 0.0 k5 = 0.0 k6 = 0.0 k7 = 0.0 k8 = 0.0 alpha = 0.01 beta = 0.1 gamma = 0.7 for i in range(len(wind_data)): wind_speed = wind_data.loc[i, 'wind_speed'] wind_direction = wind_data.loc[i, 'wind_direction'] if wind_speed >= 0.5: k4 = k1 * (wind_speed ** alpha) * ((1 - beta) ** wind_speed) * ((1 - gamma) ** (wind_speed ** 2)) k5 = k1 * (wind_speed ** alpha) * ((1 - beta) ** (wind_speed ** 2)) * ((1 - gamma) ** wind_speed) k6 = k2 * (wind_speed ** alpha) k7 = k3 * (wind_speed ** alpha) k8 = k1 * (wind_speed ** alpha) * ((1 - beta) ** (wind_speed ** 2)) * ((1 - gamma) ** (wind_speed ** 2)) print('k1:', k1) print('k2:', k2) print('k3:', k3) print('k4:', k4) print('k5:', k5) print('k6:', k6) print('k7:', k7) print('k8:', k8) ``` 最后,给定初始起火点,即状态从0到1,给定初始速度,乘以蔓延因子得到八个方向上的蔓延速度,乘以时间步长5分钟,得到新的蔓延范围并结束计算时间为1800分钟的程序实现。 ```python import math # 给定初始起火点,即状态从0到1 df.loc[df.index[(df['x'] == 20) & (df['y'] == 20)], 'state1'] = 1 # 给定初始速度 v = 20 # 乘以蔓延因子得到八个方向上的蔓延速度,乘以时间步长5分钟,得到新的蔓延范围 for t in range(1, 181): for i in range(len(df)): if df.loc[i, 'state1'] == 1: x0 = df.loc[i, 'x'] y0 = df.loc[i, 'y'] h0 = df.loc[i, 'h'] if math.isnan(h0): h0 = 0 for j in range(len(df)): if i != j: x1 = df.loc[j, 'x'] y1 = df.loc[j, 'y'] h1 = df.loc[j, 'h'] if math.isnan(h1): h1 = 0 dx = x1 - x0 dy = y1 - y0 distance = math.sqrt(dx ** 2 + dy ** 2) if distance <= 1000: cosine = dx / distance sine = dy / distance direction = math.degrees(math.acos(cosine)) if sine < 0: direction = 360 - direction if direction >= 337.5 or direction < 22.5: k = k1 elif direction >= 22.5 and direction < 67.5: k = k2 elif direction >= 67.5 and direction < 112.5: k = k3 elif direction >= 112.5 and direction < 157.5: k = k4 elif direction >= 157.5 and direction < 202.5: k = k5 elif direction >= 202.5 and direction < 247.5: k = k6 elif direction >= 247.5 and direction < 292.5: k = k7 else: k = k8 v1 = v * k * ((h0 + h1) / 2) ** (-1 / 4) dt = 5 dx1 = v1 * cosine * dt dy1 = v1 * sine * dt x2 = x0 + dx1 y2 = y0 + dy1 if x2 >= 0 and x2 <= 100 and y2 >= 0 and y2 <= 100: df.loc[df.index[(df['x'] == x2) & (df['y'] == y2)], 'state2'] = 1 df['state1'] = df['state2'] df['state2'] = 0 df['state3'] = 0 print('t:', t) print(df[df['state1'] == 1]) if df[df['state1'] == 1].empty: break ``` 程序执行完毕后,会输出每个时间步长上的蔓延范围。在这个实现中,由于我没有提供完整的数据,所以蔓延因子的计算可能有误,请根据具体情况自行调整。

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