清華新聞網(wǎng)11月21日電 當(dāng)前，全球極端氣候變化與城市化快速發(fā)展導(dǎo)致災(zāi)害發(fā)生頻率和強(qiáng)度不斷增加，對(duì)生態(tài)環(huán)境、社會(huì)經(jīng)濟(jì)和人員安全造成巨大的威脅。在此背景下，深入研究災(zāi)害發(fā)生、發(fā)展演化規(guī)律，構(gòu)建精細(xì)化的預(yù)測(cè)分析模型是輔助政府應(yīng)急管理部門(mén)開(kāi)展精準(zhǔn)防控、科學(xué)處置的關(guān)鍵。清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院王飛副教授團(tuán)隊(duì)著力研究災(zāi)害模型建模方法，提供多類(lèi)型、全流程、立體化的災(zāi)害演化態(tài)勢(shì)分析智能服務(wù)，助力提升城市應(yīng)急管理現(xiàn)代化能力。
災(zāi)害模型群
面向“多災(zāi)種、大應(yīng)急”的國(guó)家應(yīng)急管理現(xiàn)代化建設(shè)需求，研究團(tuán)隊(duì)重點(diǎn)針對(duì)復(fù)雜場(chǎng)景中災(zāi)害建模分析的難點(diǎn)，提出了一種面向多災(zāi)種耦合分析的災(zāi)害模型服務(wù)鏈系統(tǒng)優(yōu)化方法，解決了傳統(tǒng)多災(zāi)種模型設(shè)計(jì)復(fù)雜度高、模型復(fù)用性差的問(wèn)題。同時(shí)，團(tuán)隊(duì)研發(fā)了一套面向靈活互操作的多災(zāi)種建模的災(zāi)害管理系統(tǒng)，提供一種全災(zāi)種模型服務(wù)范式，形成災(zāi)害模型接口規(guī)范，提升了單類(lèi)型災(zāi)害模型交互性、互操作性。通過(guò)構(gòu)建災(zāi)害模型服務(wù)鏈DMSC（Disaster Model Service Chain）自適應(yīng)編排與優(yōu)化算法，解決了災(zāi)害節(jié)點(diǎn)編排困難、鏈?zhǔn)絻?yōu)化復(fù)雜度高等問(wèn)題。
面向多災(zāi)種耦合的災(zāi)害管理系統(tǒng)框架
團(tuán)隊(duì)還針對(duì)突發(fā)性強(qiáng)、破壞性大的森林火災(zāi)進(jìn)行深入研究，分析不同環(huán)境條件下的火焰燃燒規(guī)律與蔓延特征，提出了一種基于深度學(xué)習(xí)與變尺度圖網(wǎng)絡(luò)的森林火災(zāi)蔓延預(yù)測(cè)模型，解決了傳統(tǒng)模型中精準(zhǔn)地描述野火蔓延細(xì)節(jié)的不足。團(tuán)隊(duì)提出了圖邊異質(zhì)性約束算法，自適應(yīng)地調(diào)整和優(yōu)化不規(guī)則圖網(wǎng)絡(luò)（Irregular Graph Network，IGN）的節(jié)點(diǎn)密度和分布，保證圖邊上坡度和植被的同質(zhì)性。并提出了一種基于深度學(xué)習(xí)的網(wǎng)絡(luò)WFDNN（WildFire Deep Neural Network）預(yù)測(cè)林火在圖邊上蔓延的時(shí)長(zhǎng)、火焰長(zhǎng)度、火線(xiàn)強(qiáng)度等關(guān)鍵特征參數(shù)。通過(guò)真實(shí)林火數(shù)據(jù)的案例驗(yàn)證，團(tuán)隊(duì)提出的IGN模型實(shí)現(xiàn)了有競(jìng)爭(zhēng)性的預(yù)測(cè)效果，為林火預(yù)測(cè)領(lǐng)域提供了一種新穎和更為有效的研究路徑。
基于深度學(xué)習(xí)和變尺度圖網(wǎng)絡(luò)的森林火災(zāi)蔓延模型
應(yīng)用場(chǎng)景：森林—城鎮(zhèn)交界域的火災(zāi)蔓延預(yù)測(cè)態(tài)勢(shì)分析
上述研究成果以“面向互操作性的多災(zāi)種建模：用于災(zāi)害模型服務(wù)鏈的災(zāi)害管理系統(tǒng)”（Toward Interoperable Multihazard Modeling: A Disaster Management System for Disaster Model Service Chain）、“一種基于不規(guī)則圖網(wǎng)絡(luò)的森林火災(zāi)蔓延分析模型”（Modeling Wildfire Spread with an Irregular Graph Network）和“面向森林火災(zāi)的應(yīng)急管理信息化關(guān)鍵技術(shù)”為題，近期分別發(fā)表在《國(guó)際災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)科學(xué)學(xué)報(bào)》（International Journal of Disaster Risk Science），《火災(zāi)》（Fire）和《中國(guó)安全科學(xué)學(xué)報(bào)》上。
清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院王飛副教授為上述論文的通訊作者，清華大學(xué)工程物理系2021級(jí)博士研究生姜文宇為上述論文的第一作者，論文作者還包括清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院2020級(jí)碩士生鄭欣欣、王婷。該研究成果獲得了廣東省應(yīng)急領(lǐng)域重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和深圳市學(xué)科布局等項(xiàng)目的支持。
論文鏈接：
https://link.springer.com/article/10.1007/s13753-022-00450-1
https://www.mdpi.com/2571-6255/5/6/185
http://www.cssjj.com.cn/CN/10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2022.09.2693
供稿：深圳國(guó)際研究生院
題圖設(shè)計(jì)：趙存存
編輯：李華山
審核：郭玲
