元胞自动机模拟森林大火：MATLAB源码解析

"元胞自动机是一种离散模型，常用于模拟复杂系统，如森林火灾。在森林火灾模拟中，元胞有树、火、空三种状态。树遇到火或闪电有概率燃烧，火最终会熄灭变为空地，空地有一定概率重新长出树。通过MATLAB源码可以实现这些规则，进而观察和分析森林火灾的演变过程。基础模型考虑相邻元胞影响，改进模型则可能包含对角位置的影响和风向因素。" 元胞自动机（Cellular Automata, CA）是一种计算模型，它通过简单的规则和局部交互来描述复杂的动态系统。在森林大火模拟中，元胞自动机模型将空间划分为一个个离散的网格，每个网格（元胞）可以处于三种状态之一：树、火或空地。这种模型能够帮助我们理解火势蔓延的模式和速度。 - **树的状态转换**： - 如果一棵树的相邻元胞（包括上下左右）中有火，那么这棵树在下一个时间步有概率燃烧起来。这个概率可以设定为一个特定值。 - 同时，考虑到闪电引发火灾的可能性，即使没有相邻的火源，一棵树也有极小的概率Plight因闪电而着火。 - **火的状态转换**： - 火在下一个时间步会自动转变为空地，表示火已熄灭。 - **空地的状态转换**： - 空地在下一个时间步有一定的概率Pgrowth长出新树，这反映了自然恢复的过程。 基础模型仅考虑相邻元胞的影响。但在实际模拟中，可以进一步增加复杂性，例如： - **考虑对角位置的火源**：在图b的模型中，树不仅受相邻四邻元胞影响，还考虑对角方向的火源，这使得火势扩散更为真实。 - **考虑风向**：图c展示了风向对火势传播的影响。例如，如果风吹向西方，火向东蔓延的概率降低，向西蔓延的概率增加，这模拟了风助火势的现象。 MATLAB源码能够实现这些规则，通过编程模拟不同条件下的森林火灾情景。通过迭代运行模型，我们可以观察火势的变化，分析火源、风向、树的生长概率等因素如何影响火势的扩散。这对于森林管理、火灾风险评估和应急响应策略的制定具有重要的理论和实践价值。