Fire Goal Post
[clnl] / resources / models / Fire.nlogo
1 globals [
2   initial-trees   ;; how many trees (green patches) we started with
3   burned-trees    ;; how many have burned so far
4 ]
5
6 breed [fires fire]    ;; bright red turtles -- the leading edge of the fire
7 breed [embers ember]  ;; turtles gradually fading from red to near black
8
9 to setup
10   clear-all
11   set-default-shape turtles "square"
12   ;; make some green trees
13   ask patches with [(random-float 100) < density]
14     [ set pcolor green ]
15   ;; make a column of burning trees
16   ask patches with [pxcor = min-pxcor]
17     [ ignite ]
18   ;; set tree counts
19   set initial-trees count patches with [pcolor = green]
20   set burned-trees 0
21   reset-ticks
22 end
23
24 to go
25   if not any? turtles  ;; either fires or embers
26     [ stop ]
27   ask fires
28     [ ask neighbors4 with [pcolor = green]
29         [ ignite ]
30       set breed embers ]
31   fade-embers
32   tick
33 end
34
35 ;; creates the fire turtles
36 to ignite  ;; patch procedure
37   sprout-fires 1
38     [ set color red ]
39   set pcolor black
40   set burned-trees burned-trees + 1
41 end
42
43 ;; achieve fading color effect for the fire as it burns
44 to fade-embers
45   ask embers
46     [ set color color - 0.3  ;; make red darker
47       if color < red - 3.5     ;; are we almost at black?
48         [ set pcolor color
49           die ] ]
50 end
51
52
53 ; Copyright 1997 Uri Wilensky.
54 ; See Info tab for full copyright and license.
55 @#$#@#$#@
56 GRAPHICS-WINDOW
57 200
58 10
59 712
60 543
61 125
62 125
63 2.0
64 1
65 10
66 1
67 1
68 1
69 0
70 0
71 0
72 1
73 -125
74 125
75 -125
76 125
77 1
78 1
79 1
80 ticks
81 30.0
82
83 MONITOR
84 43
85 131
86 158
87 176
88 percent burned
89 (burned-trees / initial-trees)\n* 100
90 1
91 1
92 11
93
94 SLIDER
95 5
96 38
97 190
98 71
99 density
100 density
101 0.0
102 99.0
103 57
104 1.0
105 1
106 %
107 HORIZONTAL
108
109 BUTTON
110 106
111 79
112 175
113 115
114 go
115 go
116 T
117 1
118 T
119 OBSERVER
120 NIL
121 NIL
122 NIL
123 NIL
124 1
125
126 BUTTON
127 26
128 79
129 96
130 115
131 setup
132 setup
133 NIL
134 1
135 T
136 OBSERVER
137 NIL
138 NIL
139 NIL
140 NIL
141 1
142
143 @#$#@#$#@
144 ## WHAT IS IT?
145
146 This project simulates the spread of a fire through a forest.  It shows that the fire's chance of reaching the right edge of the forest depends critically on the density of trees. This is an example of a common feature of complex systems, the presence of a non-linear threshold or critical parameter.
147
148 ## HOW IT WORKS
149
150 The fire starts on the left edge of the forest, and spreads to neighboring trees. The fire spreads in four directions: north, east, south, and west.
151
152 The model assumes there is no wind.  So, the fire must have trees along its path in order to advance.  That is, the fire cannot skip over an unwooded area (patch), so such a patch blocks the fire's motion in that direction.
153
154 ## HOW TO USE IT
155
156 Click the SETUP button to set up the trees (green) and fire (red on the left-hand side).
157
158 Click the GO button to start the simulation.
159
160 The DENSITY slider controls the density of trees in the forest. (Note: Changes in the DENSITY slider do not take effect until the next SETUP.)
161
162 ## THINGS TO NOTICE
163
164 When you run the model, how much of the forest burns. If you run it again with the same settings, do the same trees burn? How similar is the burn from run to run?
165
166 Each turtle that represents a piece of the fire is born and then dies without ever moving. If the fire is made of turtles but no turtles are moving, what does it mean to say that the fire moves? This is an example of different levels in a system: at the level of the individual turtles, there is no motion, but at the level of the turtles collectively over time, the fire moves.
167
168 ## THINGS TO TRY
169
170 Set the density of trees to 55%. At this setting, there is virtually no chance that the fire will reach the right edge of the forest. Set the density of trees to 70%. At this setting, it is almost certain that the fire will reach the right edge. There is a sharp transition around 59% density. At 59% density, the fire has a 50/50 chance of reaching the right edge.
171
172 Try setting up and running a BehaviorSpace experiment (see Tools menu) to analyze the percent burned at different tree density levels.
173
174 ## EXTENDING THE MODEL
175
176 What if the fire could spread in eight directions (including diagonals)? To do that, use "neighbors" instead of "neighbors4". How would that change the fire's chances of reaching the right edge? In this model, what "critical density" of trees is needed for the fire to propagate?
177
178 Add wind to the model so that the fire can "jump" greater distances in certain directions.
179
180 ## NETLOGO FEATURES
181
182 Unburned trees are represented by green patches; burning trees are represented by turtles.  Two breeds of turtles are used, "fires" and "embers".  When a tree catches fire, a new fire turtle is created; a fire turns into an ember on the next turn.  Notice how the program gradually darkens the color of embers to achieve the visual effect of burning out.
183
184 The `neighbors4` primitive is used to spread the fire.
185
186 You could also write the model without turtles by just having the patches spread the fire, and doing it that way makes the code a little simpler.   Written that way, the model would run much slower, since all of the patches would always be active.  By using turtles, it's much easier to restrict the model's activity to just the area around the leading edge of the fire.
187
188 See the "CA 1D Rule 30" and "CA 1D Rule 30 Turtle" for an example of a model written both with and without turtles.
189
190 ## RELATED MODELS
191
192 * Percolation
193 * Rumor Mill
194
195 ## CREDITS AND REFERENCES
196
197 https://en.wikipedia.org/wiki/Forest-fire_model
198
199 ## HOW TO CITE
200
201 If you mention this model or the NetLogo software in a publication, we ask that you include the citations below.
202
203 For the model itself:
204
205 * Wilensky, U. (1997).  NetLogo Fire model.  http://ccl.northwestern.edu/netlogo/models/Fire.  Center for Connected Learning and Computer-Based Modeling, Northwestern University, Evanston, IL.
206
207 Please cite the NetLogo software as:
208
209 * Wilensky, U. (1999). NetLogo. http://ccl.northwestern.edu/netlogo/. Center for Connected Learning and Computer-Based Modeling, Northwestern University, Evanston, IL.
210
211 ## COPYRIGHT AND LICENSE
212
213 Copyright 1997 Uri Wilensky.
214
215 ![CC BY-NC-SA 3.0](http://ccl.northwestern.edu/images/creativecommons/byncsa.png)
216
217 This work is licensed under the Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 3.0 License.  To view a copy of this license, visit https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/ or send a letter to Creative Commons, 559 Nathan Abbott Way, Stanford, California 94305, USA.
218
219 Commercial licenses are also available. To inquire about commercial licenses, please contact Uri Wilensky at uri@northwestern.edu.
220
221 This model was created as part of the project: CONNECTED MATHEMATICS: MAKING SENSE OF COMPLEX PHENOMENA THROUGH BUILDING OBJECT-BASED PARALLEL MODELS (OBPML).  The project gratefully acknowledges the support of the National Science Foundation (Applications of Advanced Technologies Program) -- grant numbers RED #9552950 and REC #9632612.
222
223 This model was developed at the MIT Media Lab using CM StarLogo.  See Resnick, M. (1994) "Turtles, Termites and Traffic Jams: Explorations in Massively Parallel Microworlds."  Cambridge, MA: MIT Press.  Adapted to StarLogoT, 1997, as part of the Connected Mathematics Project.
224
225 This model was converted to NetLogo as part of the projects: PARTICIPATORY SIMULATIONS: NETWORK-BASED DESIGN FOR SYSTEMS LEARNING IN CLASSROOMS and/or INTEGRATED SIMULATION AND MODELING ENVIRONMENT. The project gratefully acknowledges the support of the National Science Foundation (REPP & ROLE programs) -- grant numbers REC #9814682 and REC-0126227. Converted from StarLogoT to NetLogo, 2001.
226
227 <!-- 1997 2001 MIT -->
228 @#$#@#$#@
229 default
230 true
231 0
232 Polygon -7500403 true true 150 5 40 250 150 205 260 250
233
234 airplane
235 true
236 0
237 Polygon -7500403 true true 150 0 135 15 120 60 120 105 15 165 15 195 120 180 135 240 105 270 120 285 150 270 180 285 210 270 165 240 180 180 285 195 285 165 180 105 180 60 165 15
238
239 arrow
240 true
241 0
242 Polygon -7500403 true true 150 0 0 150 105 150 105 293 195 293 195 150 300 150
243
244 box
245 false
246 0
247 Polygon -7500403 true true 150 285 285 225 285 75 150 135
248 Polygon -7500403 true true 150 135 15 75 150 15 285 75
249 Polygon -7500403 true true 15 75 15 225 150 285 150 135
250 Line -16777216 false 150 285 150 135
251 Line -16777216 false 150 135 15 75
252 Line -16777216 false 150 135 285 75
253
254 bug
255 true
256 0
257 Circle -7500403 true true 96 182 108
258 Circle -7500403 true true 110 127 80
259 Circle -7500403 true true 110 75 80
260 Line -7500403 true 150 100 80 30
261 Line -7500403 true 150 100 220 30
262
263 butterfly
264 true
265 0
266 Polygon -7500403 true true 150 165 209 199 225 225 225 255 195 270 165 255 150 240
267 Polygon -7500403 true true 150 165 89 198 75 225 75 255 105 270 135 255 150 240
268 Polygon -7500403 true true 139 148 100 105 55 90 25 90 10 105 10 135 25 180 40 195 85 194 139 163
269 Polygon -7500403 true true 162 150 200 105 245 90 275 90 290 105 290 135 275 180 260 195 215 195 162 165
270 Polygon -16777216 true false 150 255 135 225 120 150 135 120 150 105 165 120 180 150 165 225
271 Circle -16777216 true false 135 90 30
272 Line -16777216 false 150 105 195 60
273 Line -16777216 false 150 105 105 60
274
275 car
276 false
277 0
278 Polygon -7500403 true true 300 180 279 164 261 144 240 135 226 132 213 106 203 84 185 63 159 50 135 50 75 60 0 150 0 165 0 225 300 225 300 180
279 Circle -16777216 true false 180 180 90
280 Circle -16777216 true false 30 180 90
281 Polygon -16777216 true false 162 80 132 78 134 135 209 135 194 105 189 96 180 89
282 Circle -7500403 true true 47 195 58
283 Circle -7500403 true true 195 195 58
284
285 circle
286 false
287 0
288 Circle -7500403 true true 0 0 300
289
290 circle 2
291 false
292 0
293 Circle -7500403 true true 0 0 300
294 Circle -16777216 true false 30 30 240
295
296 cow
297 false
298 0
299 Polygon -7500403 true true 200 193 197 249 179 249 177 196 166 187 140 189 93 191 78 179 72 211 49 209 48 181 37 149 25 120 25 89 45 72 103 84 179 75 198 76 252 64 272 81 293 103 285 121 255 121 242 118 224 167
300 Polygon -7500403 true true 73 210 86 251 62 249 48 208
301 Polygon -7500403 true true 25 114 16 195 9 204 23 213 25 200 39 123
302
303 cylinder
304 false
305 0
306 Circle -7500403 true true 0 0 300
307
308 dot
309 false
310 0
311 Circle -7500403 true true 90 90 120
312
313 face happy
314 false
315 0
316 Circle -7500403 true true 8 8 285
317 Circle -16777216 true false 60 75 60
318 Circle -16777216 true false 180 75 60
319 Polygon -16777216 true false 150 255 90 239 62 213 47 191 67 179 90 203 109 218 150 225 192 218 210 203 227 181 251 194 236 217 212 240
320
321 face neutral
322 false
323 0
324 Circle -7500403 true true 8 7 285
325 Circle -16777216 true false 60 75 60
326 Circle -16777216 true false 180 75 60
327 Rectangle -16777216 true false 60 195 240 225
328
329 face sad
330 false
331 0
332 Circle -7500403 true true 8 8 285
333 Circle -16777216 true false 60 75 60
334 Circle -16777216 true false 180 75 60
335 Polygon -16777216 true false 150 168 90 184 62 210 47 232 67 244 90 220 109 205 150 198 192 205 210 220 227 242 251 229 236 206 212 183
336
337 fish
338 false
339 0
340 Polygon -1 true false 44 131 21 87 15 86 0 120 15 150 0 180 13 214 20 212 45 166
341 Polygon -1 true false 135 195 119 235 95 218 76 210 46 204 60 165
342 Polygon -1 true false 75 45 83 77 71 103 86 114 166 78 135 60
343 Polygon -7500403 true true 30 136 151 77 226 81 280 119 292 146 292 160 287 170 270 195 195 210 151 212 30 166
344 Circle -16777216 true false 215 106 30
345
346 flag
347 false
348 0
349 Rectangle -7500403 true true 60 15 75 300
350 Polygon -7500403 true true 90 150 270 90 90 30
351 Line -7500403 true 75 135 90 135
352 Line -7500403 true 75 45 90 45
353
354 flower
355 false
356 0
357 Polygon -10899396 true false 135 120 165 165 180 210 180 240 150 300 165 300 195 240 195 195 165 135
358 Circle -7500403 true true 85 132 38
359 Circle -7500403 true true 130 147 38
360 Circle -7500403 true true 192 85 38
361 Circle -7500403 true true 85 40 38
362 Circle -7500403 true true 177 40 38
363 Circle -7500403 true true 177 132 38
364 Circle -7500403 true true 70 85 38
365 Circle -7500403 true true 130 25 38
366 Circle -7500403 true true 96 51 108
367 Circle -16777216 true false 113 68 74
368 Polygon -10899396 true false 189 233 219 188 249 173 279 188 234 218
369 Polygon -10899396 true false 180 255 150 210 105 210 75 240 135 240
370
371 house
372 false
373 0
374 Rectangle -7500403 true true 45 120 255 285
375 Rectangle -16777216 true false 120 210 180 285
376 Polygon -7500403 true true 15 120 150 15 285 120
377 Line -16777216 false 30 120 270 120
378
379 leaf
380 false
381 0
382 Polygon -7500403 true true 150 210 135 195 120 210 60 210 30 195 60 180 60 165 15 135 30 120 15 105 40 104 45 90 60 90 90 105 105 120 120 120 105 60 120 60 135 30 150 15 165 30 180 60 195 60 180 120 195 120 210 105 240 90 255 90 263 104 285 105 270 120 285 135 240 165 240 180 270 195 240 210 180 210 165 195
383 Polygon -7500403 true true 135 195 135 240 120 255 105 255 105 285 135 285 165 240 165 195
384
385 line
386 true
387 0
388 Line -7500403 true 150 0 150 300
389
390 line half
391 true
392 0
393 Line -7500403 true 150 0 150 150
394
395 pentagon
396 false
397 0
398 Polygon -7500403 true true 150 15 15 120 60 285 240 285 285 120
399
400 person
401 false
402 0
403 Circle -7500403 true true 110 5 80
404 Polygon -7500403 true true 105 90 120 195 90 285 105 300 135 300 150 225 165 300 195 300 210 285 180 195 195 90
405 Rectangle -7500403 true true 127 79 172 94
406 Polygon -7500403 true true 195 90 240 150 225 180 165 105
407 Polygon -7500403 true true 105 90 60 150 75 180 135 105
408
409 plant
410 false
411 0
412 Rectangle -7500403 true true 135 90 165 300
413 Polygon -7500403 true true 135 255 90 210 45 195 75 255 135 285
414 Polygon -7500403 true true 165 255 210 210 255 195 225 255 165 285
415 Polygon -7500403 true true 135 180 90 135 45 120 75 180 135 210
416 Polygon -7500403 true true 165 180 165 210 225 180 255 120 210 135
417 Polygon -7500403 true true 135 105 90 60 45 45 75 105 135 135
418 Polygon -7500403 true true 165 105 165 135 225 105 255 45 210 60
419 Polygon -7500403 true true 135 90 120 45 150 15 180 45 165 90
420
421 square
422 false
423 0
424 Rectangle -7500403 true true 30 30 270 270
425
426 square 2
427 false
428 0
429 Rectangle -7500403 true true 30 30 270 270
430 Rectangle -16777216 true false 60 60 240 240
431
432 star
433 false
434 0
435 Polygon -7500403 true true 151 1 185 108 298 108 207 175 242 282 151 216 59 282 94 175 3 108 116 108
436
437 target
438 false
439 0
440 Circle -7500403 true true 0 0 300
441 Circle -16777216 true false 30 30 240
442 Circle -7500403 true true 60 60 180
443 Circle -16777216 true false 90 90 120
444 Circle -7500403 true true 120 120 60
445
446 tree
447 false
448 0
449 Circle -7500403 true true 118 3 94
450 Rectangle -6459832 true false 120 195 180 300
451 Circle -7500403 true true 65 21 108
452 Circle -7500403 true true 116 41 127
453 Circle -7500403 true true 45 90 120
454 Circle -7500403 true true 104 74 152
455
456 triangle
457 false
458 0
459 Polygon -7500403 true true 150 30 15 255 285 255
460
461 triangle 2
462 false
463 0
464 Polygon -7500403 true true 150 30 15 255 285 255
465 Polygon -16777216 true false 151 99 225 223 75 224
466
467 truck
468 false
469 0
470 Rectangle -7500403 true true 4 45 195 187
471 Polygon -7500403 true true 296 193 296 150 259 134 244 104 208 104 207 194
472 Rectangle -1 true false 195 60 195 105
473 Polygon -16777216 true false 238 112 252 141 219 141 218 112
474 Circle -16777216 true false 234 174 42
475 Rectangle -7500403 true true 181 185 214 194
476 Circle -16777216 true false 144 174 42
477 Circle -16777216 true false 24 174 42
478 Circle -7500403 false true 24 174 42
479 Circle -7500403 false true 144 174 42
480 Circle -7500403 false true 234 174 42
481
482 turtle
483 true
484 0
485 Polygon -10899396 true false 215 204 240 233 246 254 228 266 215 252 193 210
486 Polygon -10899396 true false 195 90 225 75 245 75 260 89 269 108 261 124 240 105 225 105 210 105
487 Polygon -10899396 true false 105 90 75 75 55 75 40 89 31 108 39 124 60 105 75 105 90 105
488 Polygon -10899396 true false 132 85 134 64 107 51 108 17 150 2 192 18 192 52 169 65 172 87
489 Polygon -10899396 true false 85 204 60 233 54 254 72 266 85 252 107 210
490 Polygon -7500403 true true 119 75 179 75 209 101 224 135 220 225 175 261 128 261 81 224 74 135 88 99
491
492 wheel
493 false
494 0
495 Circle -7500403 true true 3 3 294
496 Circle -16777216 true false 30 30 240
497 Line -7500403 true 150 285 150 15
498 Line -7500403 true 15 150 285 150
499 Circle -7500403 true true 120 120 60
500 Line -7500403 true 216 40 79 269
501 Line -7500403 true 40 84 269 221
502 Line -7500403 true 40 216 269 79
503 Line -7500403 true 84 40 221 269
504
505 x
506 false
507 0
508 Polygon -7500403 true true 270 75 225 30 30 225 75 270
509 Polygon -7500403 true true 30 75 75 30 270 225 225 270
510
511 @#$#@#$#@
512 NetLogo 5.2.0
513 @#$#@#$#@
514 set density 60.0
515 setup
516 repeat 180 [ go ]
517 @#$#@#$#@
518 @#$#@#$#@
519 @#$#@#$#@
520 @#$#@#$#@
521 default
522 0.0
523 -0.2 0 0.0 1.0
524 0.0 1 1.0 0.0
525 0.2 0 0.0 1.0
526 link direction
527 true
528 0
529 Line -7500403 true 150 150 90 180
530 Line -7500403 true 150 150 210 180
531
532 @#$#@#$#@
533 0
534 @#$#@#$#@