Realistyczny model wielokrotnych pożarów lasu

Las rośnie niezwykle powoli, a płonie szybko. Wzrost lasu liczymy latami, jego pożar w godzinach. Jeden rok to 365.5 * 24 h czyli... A może policzcie sami. Na serwetce. Ostatecznie na kalkulatorze w komórce ;-)
To oczywiste, jednak stanowi spory problem dla kogoś, kto chciałby stworzyć model biorący pod uwagę oba te procesy...
Jest to jednak wykonalne i w tym rozdziale właśnie taki model zrobimy.

    

Będziemy w zasadzie modyfikować poprzedni program, ale zmian będzie na tyle dużo, że równie dobrze możecie zacząć od początku. Czyli od deklaracji zmiennych:

 

Najważniejsze  jak zwykle na górze - najpierw obliczamy sobie dwie wartości week i year przeliczone na godziny, które będą nam się później przydawać. Godzina będzie naszą jednostką czasu. Przyjmiemy że jeden krok Monte Carlo modelu to jedna godzina.

W porządniejszych językach programowania zrobilibyśmy z nich wartości const, ale w Processingu to nie działa.
Następnie "oczywiście" długość boku "macierzy świata" czyli N, co oznacza że będziemy mieli 900000 drzew. A dalej...  Będzie już mniej oczywiście.

Czas w jakim pali się drzewo zależy od jego różnych czynników (jak na przykład  gatunek drzewa czy wilgoLightPtność), których tu nie będziemy wprowadzać, choćby dlatego, że na razie zakładamy las jednogatunkowy - monokulturę (która wbrew pozorom może być też naturalna). To co jednak na pewno wpływa na ten czas to masa drzewa. Dla uproszczenia założymy że jest to zależność liniowa. Parametr FireTimeDiv mówi nam jak wielkość drzewa w naszych umownych jednostkach przelicza się na czas, w którym drzewo płonie i może zapalić sąsiednie. Wartość 50 oznacza że drzewo ważące 100 umownych jednostek pali się 2 godziny, a ważące 200 pali się 4 godziny (czyli kroki M C). Warto od razu zwrócić uwagę na deklaracje MatureT=220 określającą maksymalną dopuszczalną masę drzewa. Moglibyśmy użyć jakiegoś bardzie zaawansowanego modelu wzrostu niż liniowy, ale na razie liniowy z "tresholdem" musi nam wystarczyć

IgnitionP czyli prawdopodobieństwo zapłonu od płonącego sąsiada, oraz InitP czyli początkowa liczba to parametry znane z poprzedniej wersji modelu. Kolejne są już nowe. GrowS określa o ile umownych jednostek drzewo przyrasta średnio na godzinę. Raczej robi to bardzo powoli (0.0005), jak widać... Z kolei SeedP określa jakie jest prawdopodobieństwo że w danej godzinie na pustym polu wykiełkuje nowe drzewo. To też mała wartość bo nie powinna być większa niż "kilka na rok". No i wreszcie LightP - prawdopodobieństwo że w danej godzinie dane drzewo się zapali - np. od uderzenia piorunem. To już jest naoprawdę malutkie.

Następnie mamy dwie zmienne związane z wizualizacją. Znane wam już z poprzednich programów S oraz is_burning , którego ważna rola w optymalizacji wyświetlania zostanie wyjaśniona dalej.

Pozostałe zmienne - Step, empty, alives etc... posłużą nam do zbierania podstawowych statystyk modelu.
No i jeszcze Log. To uchwyt do pliku w którym będziemy skłądować dane statystyczne do późniejszej obróbki.
Teraz nieco zmodyfikowany  setup():

Zmieniamy frameRate() tak żeby zmaksymalizować liczbę kroków Monte Carlo obrabianych w ciągu sekundy. Chcielibyśmy żeby czas w modelu płynął co najmniej z prędkością miesiąc modelu na sekundę naszego czasu. Na niektórych komputerach będzie to trudne, ale na innych być może "wyciśniecie" nawet dwa miesiące. Wywołania noSmooth() i noStroke() maksymalnie upraszczają wyświetlanie, co jak już wiecie z wcześniejszych przykładów (zwłaszcza noSmooth() ) mocno przyśpiesza działanie programu.
Wreszcie tworzymy nazwę pliku zawierającą nasze główne zmienne kontrolne, tworzymy plik Log o takiej nazwie, i zapisujemy do niego pierwszy wiersz będący nagłówkami kolumn danych.
Procedura draw() będzie miała jedną, za to bardzo istotną modyfikacje, dzięki której będziemy mogli obserwować zarówno pożary jak i wzrost drzew, nie nudząc się przy tym zbytnio.

Jak widzicie w każdym wywołaniu draw() uruchamiamy doMonteCarloStep(), ale doVisualisation() uzależniamy od warunku (w liniach 63-64).
Ten warunek pozwala nam wyświetlać każdy krok gdy trwa pożar i zmienna is_burning jest ustawiona na true w poprzednim kroku Monte Carlo, ALBO (||) gdy nie ma pożaru obserwować jedną klatkę na "miesiąc" wzrostu drzew.
Tyle informacji powinno wam już wystarczyć do podjęcia własnej próby implementacji modelu.

CIĄG DALSZY W NASTĘPNYM WPISIE