森林火灾,是指失去人为控制,在林地内自由蔓延和扩展,对生态环境和人类生产生活都带来一定危害和损失的林火行为。森林火灾受许多自然因素影响,是一个非常复杂的自然现象。林火行为的发生具有突发性强、破坏力大、处置救助困难的特点,所以要在短时间内判断林火的发展趋势,并根据现场的状况及时采取相应的应急处置,这就要求无论是决策者还是参与者都能够熟练地掌握火场环境和应急处置流程。科学证明,及时有效的开展林火扑救培训工作是防火减灾的重要措施。现实中,由于这一类自然灾害的特殊性质,往往无法为救援人员提供真实的模拟训练环境。而虚拟现实技术的出现,为解决林火扑救培训这一难题提供了可能。本论文在对林火发生和发展规律等研究的基础上,选用了适合我国国情的林火蔓延模型,充分考虑了林火蔓延因子(风速、风向、地形坡度)的影响,通过将林火蔓延数学模型与粒子系统技术相结合,使理论成果在实践中得到应用,实现了林火在三维空间的蔓延动态模拟。同时,在已有林火扑救数学模型的基础上,推导出适用于空地合作式扑救战术的扑救模型。最后,通过虚拟现实手段,研究实现了以林火三维模拟结果和空陆协作扑救模型为基础的林火扑救培训系统,根据灾害想定,快速生成科学、逼真的林火灾害三维虚拟场景,让参与培训人员身临其境地了解救援环境,进而开展救援策略和方法的研讨。本课题的研究和开发,使得参与者能直观地了解火灾现场情况及灭火方案的实施效果,通过预演多种扑救战术,培养参与者对火场环境中应急处置流程的熟练度,以及提高决策者应对不同情况的指挥、协调和决策能力,为防灾减损和应急预案的制定和修正提供可视化的科学依据。