森林火灾是在开放系统中自由蔓延的,受气候、可燃物、地形等诸多因素的影响和制约。森林中地形复杂,天气多变,致使林火的燃烧过程复杂而多变,具有很强的不确定性和不可预见性。由于森林火灾的原型重复实验几乎是不可能的,因此,计算机仿真在这一领域的应用就更有意义。林火扑救仿真是对已经存在或者是在一定条件下可能存在的森林火灾中,火的蔓延及扑火队伍在火场上扑火过程的预测或再现,是对扑火人员在指挥人员的命令下操作扑火装备完成扑火过程的仿真。仿真后进行统计分析,能够为科学的火场决策指挥提供可靠依据。林火扑救过程的模拟和仿真,具有提高灭火指挥员的灭火训练组织能力、培养指挥员的战术思想和战术意识,研究灭火战法,论证新式灭火机具的性能等一系列用途。复杂适应系统(Complex Adaptive System,简称CAS)理论,是目前最新的复杂性科学研究成果。该理论认为,系统是由相互作用的“适应性主体”构成的。主体在与其它主体的交互中,不断地“学习”或“积累经验”,并且根据学到的经验改变自身的结构和行为方式,以适应环境要求。本文将林火的蔓延以及林火的扑救作为复杂适应系统,致力于建立基于复杂适应系统理论的林火扑救仿真系统,实现林火蔓延、扑火主体的扑火行动以及扑火指挥的决策分析等功能的模拟。论文研究的主要内容包括以下几个方面：本文以复杂适应系统理论为理论基础,以森林火灾的性质和扑火活动的特点为依据,分析了林火的蔓延和扑救活动的复杂性,提出了林火扑救系统作为复杂适应系统所具有的特征,以此作为构建林火扑救仿真系统的理论基础。基于多主体技术,以不同层次的具有适应性的主体为基本单位,通过描述主体的行为和相互关系以及不同层次主体间的信息传递和作用机制,建立了林火扑救模型的整体框架,将林火扑救系统的主体划分为火主体,扑火主体和指挥主体。通过火主体模型模拟林火的蔓延,提出了基于能量守恒定律的林火蔓延理想模型,又以王正非的林火蔓延模型作为数学模型基础建立了基于CAS理论的林火蔓延仿真模型,采用遗传算法设计了用于生成指导火主体蔓延行为规则的算法,实现火主体的适应性行为。又分别建立了指挥主体模型和扑火主体模型,通过对两类主体的属性和行为的定义,模拟扑火主体的性能和活动。在仿真平台Repast S上开发完整的仿真程序。设计林火扑救仿真系统的整体架构,包括环境、主体类、行为类、可视化和数据统计。分别建立林火环境和主体之间的关系投影——网格关系投影、网络关系投影以及地理投影,建立各主体类的父类SimpleAgent,详细设计各主体类的属性和行为,建立仿真模型的初始化类,并运行模型。建立环境和主体的可视化、主体的数据集和图表,及配置、运行仿真。并用该系统完成了以东北林业大学帽儿山实验林场部分地区作为仿真区域的林火蔓延和扑救仿真试验。为提高扑火主体的性能,设计和研制一种新型的具有自走能力的履带式风力灭火机。设计了组成该履带式风力灭火机的各个部件,包括履带式自走装置、风机、固定架、风筒和把手。建立了各部件的三维实体模型,并试制样机,进行行走和灭火实验。