[发明专利]一种基于时空交互过程的突发事件人群应急疏散模拟方法

说明书

本发明提出一种基于时空交互过程的突发事件人群应急疏散模拟方法，包括基于统一的时空框架，构建突发事件与个体及个体之间的时空交互机制；基于时空交互机制分析，构建个体时空动态疏散行为，利用social force model模拟突发事件驱动下的人群疏散过程，并进行疏散评价指标分析。本发明方案实施简单方便，实用性强，模拟复杂地理场景下人群疏散行为，模拟结果可为突发事件下的应急疏散提供合理有效的决策参考；解决了相关技术存在的实用性低及实际应用不便的问题，能够提高用户体验，避免重大人力物力损失，具有重要的市场价值。

技术领域

本发明属于人群应急疏散计算机仿真模拟领域，涉及一种人群应急疏散模拟方法，尤其涉及一种基于态势与个体时空交互过程的人群应急疏散模拟方法。

背景技术

在公共群聚场所中一旦发生火灾、地震等重大突发安全事件，若没有应急疏散预案，则很可能会导致严重的安全隐患，对人群生命健康安全造成严重威胁。人群应急疏散模拟能为突发事件下的应急疏散预案设计提供参考，并能对设计的应急预案进行检查和验证，是降低突发事件安全风险的重要课题。

随着各种新型传感器监测技术、视频分析技术的快速发展和广泛应用，突发事件的发生位置和演化态势可以被实时感知和预测，进而为事件态势传播建模和人群疏散行为模拟提供了有效依据，而计算机仿真技术也因其可以再现特定的时空场景，已成为模拟复杂场景下人群行为的重要技术手段。

现有人群疏散模拟研究通常假设突发事件会快速传播至整个场景并驱动人群立即开始疏散。然而实际情况是，自由移动状态下的个体只有在某一时空位置感知由事件或疏散中人群传播的态势后才会做出疏散决策。因此，现有研究忽略了态势传播是一个时空动态过程，没有考虑态势与个体之间复杂的时空交互过程，最终导致在事件态势与个体驱动机制、人群疏散行为模拟等方面存在明显不足。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提出了一种基于时空交互过程的突发事件人群应急疏散模拟方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为一种基于时空交互过程的突发事件人群应急疏散模拟方法，包括以下步骤，

步骤1，基于统一的时空框架，构建突发事件与个体及个体之间的时空交互机制；

步骤2，基于步骤1的时空交互机制分析，构建个体时空动态疏散行为，利用socialforce model模拟突发事件驱动下的人群疏散过程，并进行疏散评价指标分析。

而且，步骤1包括以下子步骤，

步骤1.1，初始化人群疏散地理场景，包括按照预设的空间分辨率对地理场景进行空间剖分，构建栅格化地理场景，初始化人群个体的空间位置；

步骤1.2，构建原生事件态势感知有效时空域，实现如下，

根据突发事件类型和空间位置构建原生事件态势传播至地理场景各栅格位置的最早时间，得到原生事件态势最早感知曲面h(t)，其中，t表示某一时刻，p表示某一空间位置，p₀表示事件发生的空间位置，t₀表示事件发生时刻，v(t)表示原生事件态势传播速度，λ表示原生事件态势传播速度各向异性参数，Dis()表示空间距离函数；

对原生事件态势最早感知曲面h(t)进行邻域分析，求解每个栅格在其邻域范围内态势感知最早时间的最大值，代表在每个栅格位置处个体进行态势感知的最晚时间，由此得到的曲面称为原生事件态势最晚感知曲面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处的原生事件态势最晚感知时间，Neighbor(p,O)表示对某栅格位置p进行阶数为O的邻域分析，O＝ceil(V_max/R)，V_max表示个体运动最大速度，R表示地理场景的栅格分辨率，ceil()表示向上取整函数；