MATLAB元胞自动机森林火灾传播模拟系统

资 源 简 介

本项目基于MATLAB实现森林火灾动态传播模拟，通过二维元胞自动机构建森林空间，模拟树木生长、火灾蔓延及灰烬转化过程。支持调节树木密度、传播概率和初始火源等参数，适用于火灾行为研究和教学演示。

详 情 说 明

基于元胞自动机的森林火灾动态传播模拟系统

项目介绍

本项目利用元胞自动机模型，构建了一个森林火灾动态传播的计算机模拟系统。系统能够在二维网格空间中模拟森林区域，并依据设定的物理规则（如树木密度、火源位置、传播概率等）动态展现火灾的蔓延过程。通过可视化和统计分析，可为火灾防控、应急策略研究提供直观的数据支持和参考依据。

功能特性

• 元胞空间建模：构建二维网格空间，每个元胞可处于空地、树木、燃烧树木或灰烬四种状态之一。
• 火灾传播模拟：实现基于概率的火灾传播规则，燃烧树木会以一定概率引燃相邻的树木，并在燃烧后转变为灰烬状态。
• 参数灵活调节：支持用户自定义网格尺寸、初始森林密度、火灾传播概率、初始火源位置以及模拟总时长等关键参数。
• 动态过程可视化：实时显示火灾蔓延的动态过程，生成模拟动画。
• 数据统计与分析：自动计算并绘制燃烧面积随时间变化曲线，生成包含总燃烧面积、最大蔓延速度等指标的统计报告，并输出各时间步的状态数据文件。

使用方法

1. 参数设置：运行程序前，在指定位置（如脚本文件开头）修改模拟参数，包括网格行数与列数、初始森林密度、火灾传播概率、初始火源坐标以及模拟时间步总数。
2. 运行模拟：执行主程序文件，系统将开始模拟计算。
3. 结果查看：模拟结束后，系统将自动展示火灾蔓延的动态动画、燃烧面积变化曲线图，并在命令行窗口或指定文件中输出统计报告。状态矩阵数据也会被保存以供进一步分析。

系统要求

• 操作系统：Windows / macOS / Linux
• 软件环境：需要安装 MATLAB（推荐 R2016a 或更高版本）
• 硬件建议：无特殊要求，但处理超大网格或长时间模拟时建议拥有较大内存。

文件说明

主程序文件集成了系统的核心功能。它负责初始化模拟所需的二维元胞空间，根据用户设定的密度参数随机生成森林，并确定初始火源位置。在模拟循环中，该文件依据元胞自动机的传播规则（如摩尔邻域或冯·诺依曼邻域）更新每个时间步的元胞状态，实现了火灾的动态传播过程。同时，它控制着整个模拟流程，包括动态可视化渲染、关键数据（如燃烧面积）的实时统计与记录，并在模拟结束后生成可视化图表和文本统计报告。