基于地震救援虚拟演练系统的虚拟地震灾害场景优化方法技术方案

本发明专利技术公开了基于地震救援虚拟演练系统的虚拟地震灾害场景优化方法，包括：步骤1，建立初级模型；步骤2，根据初级模型以三层不同细节度分别建立宏观灾区模型、搜索区域模型以及作业现场模型，不同细节度模型对应不同的演练任务，地震救援虚拟演练系统包括：地震救援演练情景设定子系统；地震救援演练仿真模拟子系统；地震救援演练效能评估子系统；步骤1包括：根据地震发生原理，建立地震动模型与仿真；根据烈度与建筑抗震结构原理，建立建筑损伤模型与仿真；根据突发事件行为学原理，建立受灾人行为模型与仿真；根据地震次生灾害理论，建立次生灾害模型与仿真；根据实际地震救援应急预案，建立部门协同救援模型与仿真。建立部门协同救援模型与仿真。建立部门协同救援模型与仿真。

【技术实现步骤摘要】
基于地震救援虚拟演练系统的虚拟地震灾害场景优化方法


[0001]本专利技术属于应急培训
，尤其涉及基于地震救援虚拟演练系统的虚拟地震灾害场景优化方法。

技术介绍

[0002]地震造成灾害性后果的地区也是人文景观最为集中的地区，使得井然有序的人文景观顿然面目全非，成为无序的混乱场面，破坏现场极其复杂，地震所引起的地表震动会损坏建筑及桥梁，中断电力及电信设备，甚至引起山崩、水灾、火灾及巨大的海啸，场景复杂多样，而地震破坏现场不规则实体之间的相互堆叠、覆盖、穿插与牵连，其结构极其复杂，因而，地震现场的每一部分都进行详细建模是不可行的，因此场景的优化变得不可能。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供基于地震救援虚拟演练系统的虚拟地震灾害场景优化方法，采用多层次模型优化方法将虚拟地震灾害场景进行优化。
[0004]本专利技术一方面提供了基于地震救援虚拟演练系统的虚拟地震灾害场景优化方法，包括：
[0005]步骤1，建立初级模型；
[0006]步骤2，根据初级模型以三层不同细节度分别建立宏观灾区模型、搜索区域模型以及作业现场模型，不同细节度模型对应不同的演练任务。
[0007]优选的，所述地震救援虚拟演练系统包括：
[0008]地震救援演练情景设定子系统，为救援演练提供地震灾害场景推演技术支持，所述地震救援演练情景设定子系统应用地震灾害情景推演技术预测灾害演变路径及发展趋势，通过随机情景出发实现灾害处置能力和现场应变力的训练，并通过对演练控制环节的干预增加演练多样性，所述地震救援演练情景设定子系统包括地震灾害救援情景要素、情景要素关联、情景出发模型、情景动态重构以及情景推演进程控制；
[0009]地震救援演练仿真模拟子系统，通过构建高逼真三维地震场景使用户沉浸在地震场景中，同时参演者以必要的设备与虚拟环境中的对象进行交互作用、相互影响，从而产生“沉浸”于等同真实环境的感受和体验，所述地震救援演练仿真模拟子系统包括地震时间设定、人员角色管理、演练任务设定、灾害场景管理、演练想定编辑、演练进程控制、灾情信息管理、演练处置实施、演练记录回放；
[0010]地震救援演练效能评估子系统，用于实现演练数据的统计分析、基于客观度的专项技能演练效能评价、不同角色任务达标性评价以及总体效果量化评估等业务功能；所述地震救援演练效能评估子系统包括演练数据统计模块、评估任务设置模块、评价指标管理模块、客观度分析模块、专项演练效能评估模块、任务达标性评估模块、演练综合量化评估模块以及动态效能分析模块。
[0011]优选的，所述步骤1包括：
[0012]步骤11，根据地震发生原理，建立地震动模型与仿真；
[0013]步骤12，根据烈度与建筑抗震结构原理，建立建筑损伤模型与仿真；
[0014]步骤13，根据突发事件行为学原理，建立受灾人行为模型与仿真；
[0015]步骤14，根据地震次生灾害理论，建立次生灾害模型与仿真；
[0016]步骤15，根据实际地震救援应急预案，建立部门协同救援模型与仿真。
[0017]优选的，所述步骤12包括：所述烈度与建筑抗震结构原理包括建筑物结构强度分析模型、地震地面运动模型以及结构破坏规则，其中地震地面运动模型以及结构破坏规则根据不同演练系统确定，而建筑物结构强度分析模型采用结构地震破坏概率矩阵及算法获得，建立建筑损伤模型与仿真。
[0018]优选的，所述步骤14包括：
[0019](1)有毒气体扩散模型：包括质点系模型粒子系统和流质系模型粒子系统，质点系模型粒子系统边界是不明确的，非连续动态变化的，其中的粒子有产生、运动、消亡的过程，用于模拟地震引起的地下水喷发、地震火灾以及烟雾；流质系模型粒子系统具有明确的、连续的、动态可变的边界，并且粒子一旦产生便处于运动而永不消亡，用于模拟水流、海啸波涛以及泥石流；
[0020](2)火灾模型：三维场景仿真通过处理信息输入、建模、行为分析和结果输出的仿真环节，通过定性模型推导火灾现场的模拟展示和数据描述，其中蔓延场景分为若干区间和时间段，对于蔓延范围内的建筑物依据结构类型和受影响情况确定房屋的蔓延起火概率，经过天气状况修正，通过随机参数生成确定该房屋是否被蔓延，并通过三维场景进行立体展示；场景再现从场景库调用脚本参数对建筑物进行起火渲染，并叠加到城市场景中生成火灾场景；对于易燃易爆、有毒有害气体采用高斯模型，包括适用于连续源气体扩散的高斯烟羽模型和适用于瞬时源气体扩散的高斯烟团模型；火灾模型提供各种模型的求解分析算法，包括确定发火位置、温度场及火风压计算、确定烟侵范围、风流紊乱、避灾最短路线、误差函数、三爆性质判定推理和自动绘图，根据火灾模型完成解算风网、求解最佳救灾与避灾路线、火灾模拟计算、控风计算等救灾决策的辅助指导工作；
[0021](3)水灾模型：包括危险性分析、易损性分析和水灾灾情评估。危险性分析包括受洪水威胁地区可能遭受洪水影响的强度和频度，强度用淹没范围、深度表示，频度用重现期表示；易损性用于表示承灾体遭受不同强度洪水的可能损失程度，用损失率表示；灾情分析包括基于危险性分析、易损性分析，依据DEM模型计算不同强度洪水可能造成的损失大小，包括：从危险性分析结果中确定承灾体所处位置可能遭受的洪水强度，从易损性分析结果确定承灾体该洪水强度下可能的损失率，将损失率乘以承灾体价值得到可能损失值，所有承灾体损失值累加得到总体损失值；
[0022](4)危化品泄漏模型：模拟三维场景中的泄漏地点，明确危化品种类，展示事故位置、事故发生时间、是否泄漏、有无火灾、泄漏原因、人员伤亡情况、道路堵塞情况、重点保护对象、隔离范围、防护范围、安全距离模拟数据和安全区域模拟数据；模型可结合模拟评价的对象、所涉及的危险介质的存储状态、周围的地理及气候条件、事故发生的机理及原因和演练要求进行选取，必要时针对模拟对象重新建模或对现有模型进行修正，描述泄漏云团扩散过程的数学模型中最常用的是描述易燃易爆、有毒有害气体的高斯模型；
[0023](5)地质灾害模型：描述灾害发生点的地形地貌特征，包括地形坡度、长度面积、规
模、坡面形态、地质组成、沟谷特征和植被特征，同时利用三维遥感图像，描述地质灾害的位置、类型、边界、规模、活动方式、稳定状态，并展示其对周边环境和人员活动区域的影响程度；所述地质灾害模型包括基于地质灾害的主要控制因素和诱发因素以及突发性地质灾害等级，根据地质环境、生态环境和人类活动方式、强度指标提供地质灾害预测结果。
[0024]优选的，所述步骤2中：
[0025]宏观灾区模型用于宏观层次了解形势，指派任务，搜索营救去的划分，宏观灾区模型采用三维表面模型；
[0026]搜索区域模型面向现场决策分析，包括指挥员受领任务、抵达现场、调查评估、场区划分与警示、人员安排与装备配置等虚拟训练过程的实现，搜索区域模型反映的地域为宏观灾区模型的一部分，根据训练想定生成模块制定的需要搜索人员查找受难者的区域，搜索区域模型采用三维实体模型本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于地震救援虚拟演练系统的虚拟地震灾害场景优化方法，其特征在于，包括：步骤1，建立初级模型；步骤2，根据初级模型以三层不同细节度分别建立宏观灾区模型、搜索区域模型以及作业现场模型，不同细节度模型对应不同的演练任务。2.根据权利要求1所述的基于地震救援虚拟演练系统的虚拟地震灾害场景优化方法，其特征在于，所述地震救援虚拟演练系统包括：地震救援演练情景设定子系统，为救援演练提供地震灾害场景推演技术支持，所述地震救援演练情景设定子系统应用地震灾害情景推演技术预测灾害演变路径及发展趋势，通过随机情景出发实现灾害处置能力和现场应变力的训练，并通过对演练控制环节的干预增加演练多样性，所述地震救援演练情景设定子系统包括地震灾害救援情景要素、情景要素关联、情景出发模型、情景动态重构以及情景推演进程控制；地震救援演练仿真模拟子系统，通过构建高逼真三维地震场景使用户沉浸在地震场景中，同时参演者以必要的设备与虚拟环境中的对象进行交互作用、相互影响，从而产生“沉浸”于等同真实环境的感受和体验，所述地震救援演练仿真模拟子系统包括地震时间设定、人员角色管理、演练任务设定、灾害场景管理、演练想定编辑、演练进程控制、灾情信息管理、演练处置实施、演练记录回放；地震救援演练效能评估子系统，用于实现演练数据的统计分析、基于客观度的专项技能演练效能评价、不同角色任务达标性评价以及总体效果量化评估等业务功能；所述地震救援演练效能评估子系统包括演练数据统计模块、评估任务设置模块、评价指标管理模块、客观度分析模块、专项演练效能评估模块、任务达标性评估模块、演练综合量化评估模块以及动态效能分析模块。3.根据权利要求1所述的基于地震救援虚拟演练系统的虚拟地震灾害场景优化方法，其特征在于，所述步骤1包括：步骤11，根据地震发生原理，建立地震动模型与仿真；步骤12，根据烈度与建筑抗震结构原理，建立建筑损伤模型与仿真；步骤13，根据突发事件行为学原理，建立受灾人行为模型与仿真；步骤14，根据地震次生灾害理论，建立次生灾害模型与仿真；步骤15，根据实际地震救援应急预案，建立部门协同救援模型与仿真。4.根据权利要求3所述的基于地震救援虚拟演练系统的虚拟地震灾害场景优化方法，其特征在于，所述步骤12包括：所述烈度与建筑抗震结构原理包括建筑物结构强度分析模型、地震地面运动模型以及结构破坏规则，其中地震地面运动模型以及结构破坏规则根据不同演练系统确定，而建筑物结构强度分析模型采用结构地震破坏概率矩阵及算法获得，建立建筑损伤模型与仿真。5.根据权利要求3所述的基于地震救援虚拟演练系统的虚拟地震灾害场景优化方法，其特征在于，所述步骤14包括：(1)有毒气体扩散模型：包括质点系模型粒子系统和流质系模型粒子系统，质点系模型粒子系统边界是不明确的，非连续动态变化的，其中的粒子有产生、运动、消亡的过程，用于模拟地震引起的地下水喷发、地震火灾以及烟雾；流质系模型粒子系统具有明确的、连续的、动态可变的边界，并且粒子一旦产生便处于运动而永不消亡，用于模拟水流、海啸波涛
以及泥石流；(2)火灾模型：三维场景仿真通过处理信息输入、建模、行为分析和结果输出的仿真环节，通过定性模型推导火灾现场的模拟展示和数据描述，其中蔓延场景分为若干区间和时间段，对于蔓延范围内的建筑物依据结构类型和受影响情况确定房屋的蔓延起火概率，经过天气状况修正，通过随机参数生成确定该房屋是否被蔓延，并通过三维场景进行立体展示；场景再现从场景库调用脚本参数对建筑物进行起火渲染，并叠加到城市场景中生成火灾场景；对于易燃易爆、有毒有害气体采用高斯模型，包括适用于连续源气体扩散的高斯烟羽模型和适用于瞬时源气体扩散的高斯烟团模型；火灾模型提供各种模型的求解分析算法，包括确定发火位置、温度场及火风压计算、确定烟侵范围、风流紊乱、避灾最短路线、误差函数、三爆性质判定推理和自动绘图，根据火灾模型完成解算风网、求解最佳救灾与避灾路线、火灾模拟计算、控风计算等救灾决策的辅助指导工作；(3)水灾模型：包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨玲，姚翔，王海良，王冠琼，许沁舒，高菁慧，孙虎，董炳燕，陶巨，
申请(专利权)人：新兴际华集团有限公司，
类型：发明
国别省市：