基于森林火灾的生物迁移仿真研究综述

森林火灾给大自然和人类社会造成了无法估计的危害，随着计算机技术的发展，越来越多的学者尝试用各种方法对森林火灾蔓延模型进行仿真模拟研究，以实现森林火灾蔓延的科学模拟。但目前的研究中并没有考虑到受火灾影响的森林生物的迁移行为，导致所建立的森林火灾蔓延模拟系统并不符合现实世界森林火灾蔓延的复杂性。本文对各种生物迁移算法以及森林火灾蔓延的仿真模拟技术进行了综述，重点分析了生物地理学优化算法、生存迁移算法、基于元胞自动机、基于Agent和基于传染病SIR模型的森林火灾蔓延模型的研究进展。

生物迁移命题是由达尔文[1]提出来的。他在《物种起源》中指出生命的变化遵循着时间上的演化和空间上的迁移，两者并行不悖、彼此相随，每个物种都有自己的一个也是唯一的起源中心，在条件允许的情况下，他会从这个中心迁移到他力所能及的地区去生存。迁移，与其说是生物体本身的一种能力， 不如说是环境给予的一种机会。只要限制迁移的障碍被消除，迁移的能量就会立即释放出来，迁移就会随机发生。迁移创造和维持着自然生态系统中丰富的生物群落。生物界中形成的生物迁移的机理使它们能够调整自己、适应外界环境的变化，并在环境中生存。从模拟达尔文生物进化论的自然选择和遗传学机理建立的遗传算法开始，研究自然界规律并构建仿生算法，解决工程问题，一直是群体智能优化算法的研究基础。随后提出的利用蚂蚁觅食规律的蚁群算法和利用鸟群的捕食行为规律及社会行为的粒子群算法等都在工程和科研领域得到了广泛的研究和认可。

因此，研究生物迁移的机理并对其进行仿真，也必定会给工程领域带来很多富有成效的智能技术和方法。

森林资源是地球上最重要的资源之一，是生物多样化的基础，但频频发生的森林火灾导致严重的野生动植物伤亡，对动植物的生存环境也造成了破坏，使得森林系统的生态失去平衡，被世界公认为八大自然灾害之一。由于森林火灾给大自然和人类社会造成了无法估计的危害，这使得人们需要迫切地去认识火灾发生及蔓延的规律，以便在森林火灾发生时，能够快速准确地模拟和预测火势的蔓延和发展。随着计算机技术的发展，越来越多的学者在森林火灾研究领域大力开展了森林火灾蔓延的仿真模拟研究， 但目前的研究仅仅只考虑了森林中的植被、地形、风力等因素，而对受森林火灾影响的生物迁移的仿真模拟研究却寥寥无几，这是导致目前所建立的森林火灾蔓延模拟系统并不符合现实世界森林火灾蔓延的复杂性的原因之一。由于森林火灾对生物栖息地的严重破坏，这必然会引起大量的生物迁移行为，而通过借鉴对生物的迁移过程进行模拟的各种仿真优化算法，获得森林火灾中生物的迁移路线与生物多样性的变化，以此实现基于森林火灾的生物迁移的仿真模拟，获得更真实的森林火灾蔓延模拟系统，对森林火灾防火和火灾预测具有重大实际意义。

本文对各种生物迁移算法进行了综述，重点分析了生物地理学优化算法和生存迁移算法，也对各种森林火灾蔓延的仿真模拟技术的研究进展和趋势进行了综述，重点分析了基于元胞自动机、基于Agent、基于传染病SIR 模型的森林火灾蔓延模型的仿真模拟的进展。