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V Congreso de la Unimet, 2006 Autómatas Celulares en modelos de propagación de incendios forestales Lida Niño Carlos Bermúdez Salomón Levy.

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1 V Congreso de la Unimet, 2006 Autómatas Celulares en modelos de propagación de incendios forestales Lida Niño Carlos Bermúdez Salomón Levy

2 V Congreso de la Unimet, 2006 Contenido Introducción Bases del estudio Modelo FireSolution Conclusiones

3 V Congreso de la Unimet, 2006 Introducción Anticipar gráficamente la propagación de un incendio forestal en distintos escenarios ambientales Modelo Matemático Aspectos Ecológicos Autómatas Celulares

4 V Congreso de la Unimet, 2006 Bases del trabajo Aspectos Ecológicos Existen numerosas variables ambientales en un incendio superficial El factor que influye de modo más determinante es la velocidad local del viento La propagación es más rápida en la dirección que sopla el viento y de mayor pendiente topográfica Zona homogénea, en el tiempo y el espacio, el frente de fuego se propaga circularmente Incendios forestales pueden ser: de copa, de superficie o subterráneos. La vegetación combustible, usualmente, es heterogénea

5 V Congreso de la Unimet, 2006 Bases del trabajo Modelo Matemático Relaciones físico-químicas, Forma del frente de incendio Rata de Propagación superficial Uso de técnicas determinísticas Uso de técnicas estocásticas PDE Métodos numéricos Téc Vectorial Combos de vegetación

6 V Congreso de la Unimet, 2006 Bases del trabajo Autómatas Celulares Propagación de un incendio superficial como un proceso discreto de igniciones, en una malla, regularmente espaciada (Green, 1990) La vecindad de una celda se define a conveniencia del proceso que se quiere describir. Existen estándares. Poco costo computacional. Permiten implementaciones rápidas. Estado de una celda depende del estado de sus vecinas y del suyo propio, en el paso anterior. Karafyllidis y Thanailakis, 1997 concibieron un modo de reflejar la influencia del viento y de la pendiente topográfica, en un modelo de propagación de incendios superficiales. Existe una cantidad finita de estados La regla de transición determina como cambia el estado de una celda y la influencia de las celdas vecinas.

7 V Congreso de la Unimet, 2006 Modelo A Modelo Ajustado Ajuste en la regla de transición: adjudicar peso a influencia de las celdas esquineras Variables que toma en cuenta Tipos de vegetación combustible, vel y dir viento, topografía y humedad Mantener patrones de continuidad en la propagación

8 V Congreso de la Unimet, 2006 Implementación del Modelo Ajustado Ajuste en la regla de transición en proporción a los píxeles de la esquina Base: Modelo Ajustado Uso de patrón de colores para los estados de las celdas. Importan píxeles! Escalamiento de velocidad del viento, humedad y velocidad relativa de combustión de la vegetación Solution Fire Es posible cambiar condiciones ambientales en plena corrida Paleta de vegetación según PNEA Lectura de imágenes satelitales e identificación de tipos de vegetación Uso de velocidades relativas de combustión, según Inparques

9 V Congreso de la Unimet, 2006 Solution Fire

10 V Congreso de la Unimet, 2006 Conclusiones El desarrollo de un sistema para representar la propagación de incendios forestales superficiales mediante autómatas celulares bidimensionales, con factores ambientales variables como la topografía, el tipo de combustible vegetal, vientos variables y niveles de humedad, es posible. Las modificaciones propuestas al modelo matemático de I. Karafyllidis y A. Thanailakis, permiten lograr una representación computarizada acorde al comportamiento real de un incendio forestal, cuando se utiliza un patrón de colores para representar los estados de cada celda. Los autómatas celulares son una herramienta eficaz para representar sistemas dinámicos complejos, como los incendios forestales, con condiciones que pueden variar en pleno proceso. Para fines de entrenamiento de personal que combate incendios o de comprensión del comportamiento de un incendio, la herramienta es altamente adecuada. Para fines de anticipar la propagación de un incendio sobre un terreno en tiempo real, el modelo y la herramienta permite una adecuación, mediante el escalamiento de las velocidades de propagación en relación con el área cubierta por la malla.

11 V Congreso de la Unimet, 2006 Cuando un bosque se quema, algo tuyo se quema …

12 V Congreso de la Unimet, 2006 Autómatas Celulares Retícula: Los autómatas celulares poseen un numero finito de estados, donde cada uno de éstos son representados en una celda, un conglomerado de celdas es lo que se denomina retícula. Vecindad: La vecindad de una celda (i, j) es el conjunto de celdas que influencian su estado para el paso siguiente. Usualmente, son las celdas que rodean la celda (i, j) en un cierto radio. Tipos de vecindades estándar: Moore Von Neumann

13 V Congreso de la Unimet, 2006 Modelo de K & T Modelo de Karafyllidis y Thanailakis Este modelo matemático permite determinar el comportamiento del frente de fuego en un período determinado de tiempo, sobre un terreno delimitado tomando en cuenta el tipo de combustible, topografía, viento y condiciones climáticas.

14 V Congreso de la Unimet, 2006 Modelo Ajustado Modelo Propuesto Para la visualización de los autómatas en FireSolution se utiliza una retícula de 128 x 96 celdas, representadas por un área de dibujo con una resolución de 640 x 480 píxeles; es decir que cada celda tiene una medida de 5 píxeles por lado. El contacto que tiene la celda en estudio con su vecina en diagonal es de un píxel, esto equivale al 20% del lado de la celda.


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