Autómatas Celulares en modelos de propagación de incendios forestales Lida Niño Carlos Bermúdez Salomón Levy

Contenido Introducción Bases del estudio Modelo FireSolution Conclusiones

Introducción Modelo Matemático Aspectos Ecológicos Autómatas Celulares Anticipar gráficamente la propagación de un incendio forestal en distintos escenarios ambientales

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

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

Poco costo computacional. Permiten implementaciones rápidas. Bases del trabajo Propagación de un incendio superficial como un proceso discreto de igniciones, en una malla, regularmente espaciada (Green, 1990) Estado de una celda depende del estado de sus vecinas y del suyo propio, en el paso anterior. Autómatas Celulares Existe una cantidad finita de estados La vecindad de una celda se define a conveniencia del proceso que se quiere describir. Existen estándares. La regla de transición determina como cambia el estado de una celda y la influencia de las celdas vecinas. 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. Poco costo computacional. Permiten implementaciones rápidas.

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

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

Solution Fire

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.

Cuando un bosque se quema, algo tuyo se quema …

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

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.

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.