森林火災のシミュレーション

 岩手県 大船渡市の林野火災は、大分延焼を抑えつつあるそうで、鎮火宣言まではあと一息との事。
避難されておられる方々には、お見舞い申し上げます次第です。 

少々不謹慎ながらも、Python Extra for fx-CG50 で、森林火災のシミュレーションをやってみました。
大船渡市の林野火災が、ここまで大規模になる前から着手していたのですが、鎮火宣言が近い様子なので、公開したく思います。

森林火災のシミュレーションは、森林を縦横のセルに分割し、各セルは、以下の状態を表現します。

• flat ; 平地
• tree ; 樹木がある
• fire ; 火災延焼中
• burn ; 鎮火 (火災後、燃え尽き)
  

セル平面には、適当な割合を指定して、樹木を置くか、平地にするかを設定します。

ここでは、0.7の割合で、樹木を置いております。

rate=0.7

その後、何処か適当なセルを指定して、そこに火を置きます。
そうしたら、シミュレーション開始です。

シミュレーションは、つぎの手続きで進行します。

すべてのセルについて調査

1. 上下左右のいずれかに火災のセルがある
   → 調査中のセルに樹木がある場合、延焼として、火災セルに置き換える
2. 調査中セルが火災延焼中
   → 火災後に、樹木が燃え尽きたとして、鎮火セルに置き換える

重要なのは、Life Gameと同様、すべてのセルの状態更新は同時に行う、という点です。
そのため、セル平面は、ゲーム進行の前後で、2つ用意しておきます。

シミュレーションの処理としては、上記の処理を延々と繰り返すのですが、この過程で、火災セルが無くなったら、終了とできます。

この手続きを書き出したのが、以下のスクリプトです。

#

from gint import *
import random

size=8
wi=int(396/size)
he=int(224/size)
col=[C_RGB(31,31,31),C_RGB(0,31,0),C_RGB(31,0,0),C_RGB(0,0,0)]

flat = 0
tree = 1
fire = 2
burn = 3

grid_0=[[flat for j in range(he)] for i in range(wi)]
grid_1=[[flat for j in range(he)] for i in range(wi)]

rate=0.7

#  is fire near here ?
def firep(x,y):
  c=0
  for k in range(4):
    i=x+[0,1,0,-1][k]
    j=y+[-1,0,1,0][k]
    if (i!=x or j!=y)and i>=0 and j>=0 and i<wi and j<he:
      if grid_0[i][j]==fire:
        c+=1
  return c

#  evolve
def evl():
  for j in range(he):
    for i in range(wi):
      c=firep(i,j)
      if grid_0[i][j]==fire:
        grid_1[i][j]=burn
      elif grid_0[i][j]==tree and c>0:
        grid_1[i][j]=fire
      else:
        grid_1[i][j]=grid_0[i][j]

#  copy grid
def cpy():
  for j in range(he):
    for i in range(wi):
      grid_0[i][j]=grid_1[i][j]

# show field
def show():
  fire_sum = 0
  for j in range(he):
    for i in range(wi):
      fire_sum += 1 if grid_0[i][j] == fire else 0
      drect(i*size,j*size,(i+1)*size-1,(j+1)*size-1,col[grid_0[i][j]])
  dupdate()
  return True if fire_sum > 0 else False


# field gen
for j in range(he):
  for i in range(wi):
    if rate>random.random():
      grid_0[i][j]=tree

# ignition 
i=random.randrange(wi)
j=random.randrange(he)
grid_0[i][j]=fire

# show field
flg = True
while flg:
  flg = show()
  evl()
  cpy()


getkey()

 
セル平面をリストによって実現しているので、残念ながら「劇的に早い」というものでもありません。
画像の状態を読み出せるので、うまく利用すれば、速度の改善につながる変更も出来るかも知れませんが、まだ、着手しておりません。

樹木を配置する割合を 0.7 にしていますが、これが 0.8, 0.9 と上がると、ほとんどのセルが火災に見舞われ、焦土と化します。
そこで、0.3, 0.4 と小さい値にすると、火災の延焼は食い止められるのですが、植樹して樹木を育てる、その収量も減ってしまい、寂しい事になってしまいます。

この辺り、色々と替えて、実行してみてください。