森林是自然界中最重要的生物库、能源库和蓄水库,对维护自然环境平衡和人类生存生活空间具有不可替代的作用。然而自森林诞生之日起,森林火灾就相伴而生,并且以其突发性强、涉及面广以及破坏性大等特点被联合国列为八大自然灾害之一。森林火灾不仅烧毁大量珍贵的森林资源、严重破坏生态平衡,更是严重威胁了人民生命财产安全,因此有效的预防和预测森林火灾的发生和发展成为目前世界各国普遍关注的问题。但是森林火灾是一个非常复杂的系统,要想对其进行精确的分析和模拟是非常困难的。森林火灾在蔓延的过程受到了来自外界包括地形、气象和可燃物等因素的影响。其中,地形以其复杂的拓扑结构不仅能够改变林火蔓延的速度还可以通过改变风速和风向来影响林火的蔓延范围。在林火蔓延模拟中,拓扑地形的构建和地形与火蔓延边界的关系也是研究的难点。虽然国内外学者在建立林火蔓延模型和模拟林火蔓延的方法和算法上已经取得了一定的成绩。但是目前为止仍然没有关于拓扑地形对林火蔓延模拟影响的深入研究。本文在前人研究的基础上,基于GIS平台,通过对地形拓扑结构的分析找到适合拓扑地形的林火蔓延数学模型以及模拟方法,通过构建三维地形实现林火在拓扑地形上的模拟。本文主要的研究内容如下：(1)概述了林火蔓延行为、蔓延机理以及影响林火蔓延的相关因素。本文假设在可燃物因素和气象因素不变的情况下,突出研究了具有拓扑结构的地形对林火蔓延的影响。(2)从地形自身的拓扑结构以及地形上要素之间的拓扑关系两个方面对拓扑地形进行详细阐述。拓扑是空间关系研究的重点,林火的蔓延是在一个具有拓扑结构的地面上,所以对这种蔓延的模拟要充分考虑到拓扑地形上的坡度、坡向以及障碍物对林火蔓延模拟的影响。(3)研究在拓扑地形上林火蔓延模拟的模型和方法。本文通过对两种主流模拟方法的比较,最终选择了基于波动理论的惠更斯方法。同时根据经典的数学模型的介绍和比较,选择了应用更加广泛的Rothermel模型,以此得到蔓延的速度公式。(4)林火蔓延惠更斯方法的研究。拓扑地形以地形复杂多变为特点,本文通过对比选用惠更斯方法,并且阐述了在拓扑地形上应用此方法的详细步骤及关键技术。(5)本文基于Arcgis平台,选取广州市为研究样区,初步实现了林火在拓扑地形上的蔓延模拟效果。在森林火灾模拟过程中,地形因素对林火蔓延模拟的影响是非常显著的,在本文的研究过程中,以气象因素与可燃物因素稳定为前提,突出了地形的拓扑结构以及地形上各要素的拓扑关系对林火蔓延模拟的影响,在生成的地形TIN上形象的模拟了火灾的蔓延,有一定的实际意义。