[发明专利]一种基于环境模拟和眼动交互的洪水灾害感知系统及方法

说明书

本发明提供一种基于环境模拟和眼动交互的洪水灾害感知系统及方法，涉及自然灾害技术领域，包括洪水场景模拟模块，用于构建和模拟洪水灾害场景和人群个体，其中人群个体包括化身个体和智能体个体；可视化与交互模块，用于动态加载洪水灾害场景和人群个体，并对用户形成洪水灾害场景的沉浸式全景效果；用户数据采集模块，用于采集用户的眼球位置、眼球注视方向和时间戳数据，根据所述眼球位置、所述眼球注视方向和所述时间戳数据获取用户的认知数据，并将所述认知数据进行记录和输出，本发明提供一个真实互动的洪水动态场景，进而可以开展人在真实性洪水场景中的渐进感知和行为决策实验。

技术领域

本发明涉及自然灾害技术领域，尤其涉及一种基于环境模拟和眼动交互的洪水灾害感知系统及方法。

背景技术

水灾害平均每年给中国造成约千亿元的直接经济损失。而损失的产生不仅受到技术层面和基础设施等因素的影响，更受制于人为因素的作用，尤其是人们对洪灾的感知能力，将会直接或间接地影响公众对灾害的应对行为。因此城市洪涝灾害脆弱性评估和防灾减灾等领域，需要深入认识洪灾风险感知，以及人在真实性洪灾过程和疏散场景中的决策反应行为。

目前国内外关于洪水灾害事件中的心理和行为决策，主要关注人群在洪水灾害中的各种社会因素、心理因素和物理因素对于人群疏散行为的影响，包括历史上的洪水经验以及对实际洪水灾情的感知等因素。

由于洪水灾害的难以重现性和难以验证性，目前的研究主要是采用问卷调查或多因子建模分析的方式，无法开展人在真实性洪水场景中的渐进感知和行为决策实验，使得研究结论相比实际环境分析和应用仍有距离。

发明内容

本发明提供一种基于环境模拟和眼动交互的洪水灾害感知系统及方法，用以解决现有技术中洪水灾害的难以重现性和难以验证性的缺陷，实现提供一个真实互动的洪水动态场景，进而可以开展人在真实性洪水场景中的渐进感知和行为决策实验。

本发明提供一种基于环境模拟和眼动交互的洪水灾害感知系统，包括：

洪水场景模拟模块，用于构建和模拟洪水灾害场景和人群个体，其中人群个体包括化身个体和智能体个体，用户当前操纵的个体为所述化身个体，其余的个体为所述智能体个体；

可视化与交互模块，用于动态加载洪水灾害场景和人群个体，并对用户形成洪水灾害场景的沉浸式全景效果，用户操纵化身个体在洪水灾害场景中移动；

用户数据采集模块，用于采集用户的眼球位置、眼球注视方向和时间戳数据，根据所述眼球位置、所述眼球注视方向和所述时间戳数据获取用户的认知数据，并对所述认知数据进行记录和输出。

根据本发明提供的一种基于环境模拟和眼动交互的洪水灾害感知系统，所述洪水场景模拟模块为基于离散化的转换构建的元胞自动机模型，洪水场景模拟模块的所述元胞自动机模型由当前时刻元胞格网的洪水状态获得新时刻的元胞格网的洪水状态。

根据本发明提供的一种基于环境模拟和眼动交互的洪水灾害感知系统，洪水场景模拟模块的元胞自动机模型的属性参数包括洪水灾害参数和人群个体参数，所述洪水灾害参数包括地面坡度、洪水水深和洪水流速，所述人群个体参数包括势能、移动方向θ和人群分布密度，所述势能包括格网总势能、地面属性势能、疏散方向势能和人群密度势能，所述格网总势能为所述地面属性势能、所述疏散方向势能和所述人群密度势能累加得到。

根据本发明提供的一种基于环境模拟和眼动交互的洪水灾害感知系统，所述地面属性势能分洪水淹没地面和洪水未淹没地面两种情况，地面属性势能的计算方式为公式（1），所述公式（1）为：

（1）