消防科学与技术 ›› 2026, Vol. 45 ›› Issue (5): 132-142.
罗肖龙2, 王正1, 吴昊2, 纪杰1, 丁龙1
Luo Xiaolong2, Wang Zheng1, Wu Hao2, Ji Jie1, Ding Long1
摘要: 由于林火蔓延预测模型的火线状态和输入参数不可避免地存在误差和不确定性,导致林火蔓延预测结果与实际蔓延结果之间通常会出现较大偏差。基于数据同化的卡尔曼滤波方法在降低模型状态误差方面具有动态估计的优势,本文结合集合转换卡尔曼滤波(Ensemble Transform Kalman Filter,ETKF)算法,提出了基于多层感知器(Multi-Layer Perceptron,MLP)神经网络的火线位置-燃料参数双估计方法。该方法利用连续两次观测到的火线位置数据,通过ETKF和MLP算法分别在不同预测周期和燃料调节因子分辨率下对火线位置状态和燃料参数进行估计,旨在降低模型状态和模型参数的不确定性。本文结合万平方米尺度的计划烧除试验和历史火灾案例,对双估计方法进行了验证。结果表明,双估计算法能够有效降低火线状态和模型参数误差,采用双估计方法预测的火线位置更接近实际观测的火线位置。预测周期对双估计方法降低火蔓延模型误差具有重要影响,预测周期越长,双估计方法相比单估计方法在火线位置预测精度上的提升越大。在历史火灾案例中,双估计算法的火线位置预测结果整体表现良好,验证了本文算法在实际场景下的预测性能。