[發(fā)明專利]一種基于時(shí)空交互過(guò)程的突發(fā)事件人群應(yīng)急疏散模擬方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110292821.7
• 申請(qǐng)日: 2021-03-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112989614B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-08-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高飛;文思楊;趙雨慧;朱欣焰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20;G06Q10/04;G06Q10/06;G06Q50/26
• 代理公司: 武漢科皓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 嚴(yán)彥

本發(fā)明提出一種基于時(shí)空交互過(guò)程的突發(fā)事件人群應(yīng)急疏散模擬方法，包括基于統(tǒng)一的時(shí)空框架，構(gòu)建突發(fā)事件與個(gè)體及個(gè)體之間的時(shí)空交互機(jī)制；基于時(shí)空交互機(jī)制分析，構(gòu)建個(gè)體時(shí)空動(dòng)態(tài)疏散行為，利用social force model模擬突發(fā)事件驅(qū)動(dòng)下的人群疏散過(guò)程，并進(jìn)行疏散評(píng)價(jià)指標(biāo)分析。本發(fā)明方案實(shí)施簡(jiǎn)單方便，實(shí)用性強(qiáng)，模擬復(fù)雜地理場(chǎng)景下人群疏散行為，模擬結(jié)果可為突發(fā)事件下的應(yīng)急疏散提供合理有效的決策參考；解決了相關(guān)技術(shù)存在的實(shí)用性低及實(shí)際應(yīng)用不便的問(wèn)題，能夠提高用戶體驗(yàn)，避免重大人力物力損失，具有重要的市場(chǎng)價(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于人群應(yīng)急疏散計(jì)算機(jī)仿真模擬領(lǐng)域，涉及一種人群應(yīng)急疏散模擬方法，尤其涉及一種基于態(tài)勢(shì)與個(gè)體時(shí)空交互過(guò)程的人群應(yīng)急疏散模擬方法。

背景技術(shù)

在公共群聚場(chǎng)所中一旦發(fā)生火災(zāi)、地震等重大突發(fā)安全事件，若沒(méi)有應(yīng)急疏散預(yù)案，則很可能會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的安全隱患，對(duì)人群生命健康安全造成嚴(yán)重威脅。人群應(yīng)急疏散模擬能為突發(fā)事件下的應(yīng)急疏散預(yù)案設(shè)計(jì)提供參考，并能對(duì)設(shè)計(jì)的應(yīng)急預(yù)案進(jìn)行檢查和驗(yàn)證，是降低突發(fā)事件安全風(fēng)險(xiǎn)的重要課題。

隨著各種新型傳感器監(jiān)測(cè)技術(shù)、視頻分析技術(shù)的快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，突發(fā)事件的發(fā)生位置和演化態(tài)勢(shì)可以被實(shí)時(shí)感知和預(yù)測(cè)，進(jìn)而為事件態(tài)勢(shì)傳播建模和人群疏散行為模擬提供了有效依據(jù)，而計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)也因其可以再現(xiàn)特定的時(shí)空?qǐng)鼍埃殉蔀槟M復(fù)雜場(chǎng)景下人群行為的重要技術(shù)手段。

現(xiàn)有人群疏散模擬研究通常假設(shè)突發(fā)事件會(huì)快速傳播至整個(gè)場(chǎng)景并驅(qū)動(dòng)人群立即開(kāi)始疏散。然而實(shí)際情況是，自由移動(dòng)狀態(tài)下的個(gè)體只有在某一時(shí)空位置感知由事件或疏散中人群傳播的態(tài)勢(shì)后才會(huì)做出疏散決策。因此，現(xiàn)有研究忽略了態(tài)勢(shì)傳播是一個(gè)時(shí)空動(dòng)態(tài)過(guò)程，沒(méi)有考慮態(tài)勢(shì)與個(gè)體之間復(fù)雜的時(shí)空交互過(guò)程，最終導(dǎo)致在事件態(tài)勢(shì)與個(gè)體驅(qū)動(dòng)機(jī)制、人群疏散行為模擬等方面存在明顯不足。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種基于時(shí)空交互過(guò)程的突發(fā)事件人群應(yīng)急疏散模擬方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為一種基于時(shí)空交互過(guò)程的突發(fā)事件人群應(yīng)急疏散模擬方法，包括以下步驟，

步驟1，基于統(tǒng)一的時(shí)空框架，構(gòu)建突發(fā)事件與個(gè)體及個(gè)體之間的時(shí)空交互機(jī)制；

步驟2，基于步驟1的時(shí)空交互機(jī)制分析，構(gòu)建個(gè)體時(shí)空動(dòng)態(tài)疏散行為，利用socialforce model模擬突發(fā)事件驅(qū)動(dòng)下的人群疏散過(guò)程，并進(jìn)行疏散評(píng)價(jià)指標(biāo)分析。

而且，步驟1包括以下子步驟，

步驟1.1，初始化人群疏散地理場(chǎng)景，包括按照預(yù)設(shè)的空間分辨率對(duì)地理場(chǎng)景進(jìn)行空間剖分，構(gòu)建柵格化地理場(chǎng)景，初始化人群個(gè)體的空間位置；

步驟1.2，構(gòu)建原生事件態(tài)勢(shì)感知有效時(shí)空域，實(shí)現(xiàn)如下，

根據(jù)突發(fā)事件類型和空間位置構(gòu)建原生事件態(tài)勢(shì)傳播至地理場(chǎng)景各柵格位置的最早時(shí)間，得到原生事件態(tài)勢(shì)最早感知曲面h(t)，其中，t表示某一時(shí)刻，p表示某一空間位置，p₀表示事件發(fā)生的空間位置，t₀表示事件發(fā)生時(shí)刻，v(t)表示原生事件態(tài)勢(shì)傳播速度，λ表示原生事件態(tài)勢(shì)傳播速度各向異性參數(shù)，Dis()表示空間距離函數(shù)；

對(duì)原生事件態(tài)勢(shì)最早感知曲面h(t)進(jìn)行鄰域分析，求解每個(gè)柵格在其鄰域范圍內(nèi)態(tài)勢(shì)感知最早時(shí)間的最大值，代表在每個(gè)柵格位置處個(gè)體進(jìn)行態(tài)勢(shì)感知的最晚時(shí)間，由此得到的曲面稱為原生事件態(tài)勢(shì)最晚感知曲面g(t)，g(t)＝{p|t_p＝max(Neighbor(p,O))|p∈h(t)}，其中，t_p表示在某位置p處的原生事件態(tài)勢(shì)最晚感知時(shí)間，Neighbor(p,O)表示對(duì)某柵格位置p進(jìn)行階數(shù)為O的鄰域分析，O＝ceil(V_max/R)，V_max表示個(gè)體運(yùn)動(dòng)最大速度，R表示地理場(chǎng)景的柵格分辨率，ceil()表示向上取整函數(shù)；