一种极端降水事件下人群安全疏散仿真方法技术

本发明专利技术公开了一种极端降水事件下人群安全疏散仿真方法，步骤S1：基于二维浅水模型，进行极端降水模拟，形成洪涝淹没数据；步骤S2：基于通讯公司获得手机信令数据，实现人群区域定位；步骤S3：基于洪涝淹没数据，进行风险分析，结合多目标方程确定最佳避难场所；步骤S4：采用ABM模型进行人群疏散模拟；步骤S5：确定受灾人群，通过人群分布数据确定人群，进行通知；并基于疏散模拟结果确定最佳疏散路线。本发明专利技术采用上述的一种极端降水事件下人群安全疏散仿真方法，该方法以基于主体的模型技术为基础，结合人群分布数据，实现洪涝灾害下城市人群疏散策略的快速准确形成。散策略的快速准确形成。散策略的快速准确形成。

【技术实现步骤摘要】
一种极端降水事件下人群安全疏散仿真方法


[0001]本专利技术涉及洪灾人群疏散
，尤其是涉及一种极端降水事件下人群安全疏散仿真方法。

技术介绍

[0002]全球气候变化下，洪涝灾害频发，在我国快速城市化进程中，城市中心区人口密集，极端降水严重威胁到人民生命安全。因此，在极端灾害下应急疏散策略对保障城市居民生命安全具有重要现实意义，建立系统的疏散策略，提升疏散效率，降低伤亡人数，是城市应对洪涝灾害的有效方式。
[0003]目前洪涝疏散研究方法可分为两大类，即演练与模拟，而演练无法进行大规模行动，且无法模真实环境，容易流于形式。因此模拟的方法更适用于洪涝人群疏散研究。当前已经有众多学者进行人群模拟研究，但是存在研究区域小，环境不真实等情况，且无法进行实时模拟与应急，没有与通讯技术进行连接。因此如何通过信息技术，结合计算机模拟，实现实时有效的洪涝灾害人群疏散研究，建立人群疏散策略是当前易受洪涝灾害影响的城市面临的巨大困难。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种极端降水事件下人群安全疏散仿真方法，采用ABM模型，结合通讯数据，实现受灾人群疏散策略的快速精确形成，能够确定疏散人群所需的疏散方式、疏散路径、最近疏散场所，大幅提高应急速度与准确度，并最大限度覆盖区域人群，改善了洪涝灾害应急的效率。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了一种极端降水事件下人群安全疏散仿真方法，包括以下步骤：
[0006]步骤S1：基于二维浅水模型，进行极端降水模拟，形成洪涝淹没数据；
[0007]步骤S2：基于通讯公司获得手机信令数据，实现人群区域定位；
[0008]步骤S3：基于洪涝淹没数据，进行风险分析，结合多目标方程确定最佳避难场所；
[0009]步骤S4：采用ABM模型进行人群疏散模拟；
[0010]步骤S5：确定受灾人群，通过人群分布数据确定人群，进行通知；并基于疏散模拟结果确定最佳疏散路线。
[0011]优选的，步骤S1具体包括：
[0012]步骤S11：基于BIGEMAP获取研究区域地理数据(路网信息、建筑轮廓信息、高程数据、行政边界数据)，借助GIS进行数据整合；
[0013]步骤S12：建立二维浅水模型，采用VISUAL STUDIO和CUDA进行极端降水模拟并形成洪涝淹没数据。
[0014]优选的，步骤S2具体包括：
[0015]步骤S21：通过通讯公司获取实时手机信令数据；
[0016]步骤S22：通过GIS进行数据处理，形成城市人群分布数据图。
[0017]优选的，步骤S3具体包括：
[0018]步骤S31：基于分布式水文模型洪涝淹没模拟数据，从危害和脆弱性两个维度建立洪涝风险评估指标体系；
[0019]步骤S32：所模拟的淹没数据可获取洪涝淹没深度、洪涝淹没面积、洪水流速等数据；研究区域内路网、河网密度可根据OSM地图获取形成GIS分布图；GDP、人口密度等可根据Resource and Environment Science and Data Center、World Pop人口等获取；
[0020]步骤S33：采用SPSS对数据进行处理，确定各指标权重；
[0021]步骤S34：基于计算公式计算洪涝危害和脆弱性得分，并获得客观风险得分，公式如下：
[0022][0023]Flood Risk＝Hazard
×
Vulnerability (2)
[0024]式(1)中，Hazard为风险，Vulnerability为脆弱性，ω为权重，I为指标数值；
[0025]式(2)中，Flood Risk为洪涝风险；
[0026]步骤S35：基于洪涝灾害客观风险得分，构建应急疏散场所选址优化模型；
[0027]步骤S36：垂直疏散场所获取，基于文献查阅等相关资料，结合区域实际特征选取垂直疏散场所。
[0028]优选的，步骤S4具体包括：
[0029]步骤S41：基础数据的获取与整合，基于步骤S1极端降水形成的洪涝淹没数据，结合人群数据、路网数据、疏散场所数据，通过GIS进行投影变换等统一坐标系；
[0030]步骤S42：模型基础参数设置，基于多智能体系统方法建立城市人群疏散模型，并进行参数设置；
[0031]步骤S43：垂直疏散场所设置，基于步骤S3所确立的垂直疏散场所数据，在ABM模型中进行设置；
[0032]步骤S44：模型模拟，在各人车比情况下进行人群疏散模拟。
[0033]优选的，步骤S5形成安全疏散策略，具体包括如下步骤：
[0034]步骤S51：基于人群疏散模型模拟结果，结合人群分布数据，确定受灾人群，通过通讯公司进行人群实时通知；
[0035]步骤S52：在通知信息中，将疏散路线及其可采取的疏散方式告知，并通知其最近的疏散场所，从而实现安全疏散。
[0036]优选的，在步骤S35中，洪灾应急疏散模型由目标函数和约束条件两部分组成：
[0037](a)目标函数：
[0038]minF1＝∑
i∈A
∑
j∈B
ω
i
d
ij
x
ij
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0039]maxF2＝∑
i∈A
∑
j∈B
ω
i
x
ij
p
i
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0040]maxF3＝M
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)
[0041](b)约束条件如下：
[0042][0043][0044][0045][0046][0047]式中：A为研究区域内需求点的集合，A＝{1，2，
…
，i，
…
，n}；B为应急疏散场所的集合，B＝{1，2，
…
，j，
…
，m}；y
j
为应急疏散场所j的0～1决策变量，若应急疏散场所j被选中取1，否则取0；x
ij
为需求点i对应应急疏散场所j的0～1决策变量，若需求点i被疏散场所j覆盖取1，否则取0；ω
i
为第i个需求点风险权重，ω
i
∈(0，1)；d
ij
为需求点i和应急疏散场所j间的距离，km；p
i
为第i个需求点的人口数量，
×
104人；D
j
是应急疏散场所j的最大服务范围，km；C
j
是应急疏散场所j的最大容量，
×
104人；M表示选中的应急疏散场所的最少个数。
[0048]优选的，步骤S42中的参数设置包括人群移动速度(包含绝大多数人群的正态分布速度设置)，汽车移动速度(设置汽车的最大移动速度)，人群伤亡临界条件(淹没时长与淹没深本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种极端降水事件下人群安全疏散仿真方法，其特征在于,包括以下步骤：步骤S1：基于二维浅水模型，进行极端降水模拟，形成洪涝淹没数据；步骤S2：基于通讯公司获得手机信令数据，实现人群区域定位；步骤S3：基于洪涝淹没数据，进行风险分析，结合多目标方程确定最佳避难场所；步骤S4：采用ABM模型进行人群疏散模拟；步骤S5：确定受灾人群，通过人群分布数据确定受灾人群，进行通知；并基于疏散模拟结果确定最佳的疏散路线。2.根据权利要求1所述的一种极端降水事件下人群安全疏散仿真方法，其特征在于，步骤S1具体包括：步骤S11：基于BIGEMAP获取研究区域地理数据，借助GIS进行数据整合；步骤S12：建立二维浅水模型，采用VISUAL STUDIO和CUDA进行极端降水模拟并形成洪涝淹没数据。3.根据权利要求1所述的一种极端降水事件下人群安全疏散仿真方法，其特征在于,步骤S2具体包括：步骤S21：通过通讯公司获取实时手机信令数据；步骤S22：通过GIS进行数据处理，形成城市人群分布数据图。4.根据权利要求1所述的一种极端降水事件下人群安全疏散仿真方法，其特征在于,步骤S3具体包括：步骤S31：基于分布式水文模型洪涝淹没模拟数据，从危害和脆弱性两个维度建立洪涝风险评估指标体系；步骤S32：根据所模拟的淹没数据获取洪涝淹没深度、洪涝淹没面积、洪水流速数据；根据OSM地图获取研究区域内路网、河网密度形成GIS分布图；根据Resource and Environment Science and Data Center、World Pop人口获取GDP、人口密度；步骤S33：采用SPSS对数据进行处理，确定各指标权重；步骤S34：基于如下计算公式计算洪涝危害和脆弱性得分，并获得客观风险得分：Flood Risk＝Hazard
×
Vulnerability (2)式(1)中，Hazard为风险，Vulnerability为脆弱性，ω为权重，I为指标数值；式(2)中，Flood Risk为洪涝风险；步骤S35：基于洪涝灾害客观风险得分，构建应急疏散场所选址优化模型；步骤S36：垂直疏散场所获取，基于文献查阅相关资料，结合区域实际特征选取垂直疏散场所。5.根据权利要求1所述的一种极端降水事件下人群安全疏散仿真方法，其特征在于,步骤S4具体包括：步骤S41：基础数据的获取与整合，基于步骤S1极端降水形成的洪涝淹没数据，结合人群数据、路网数据、疏散场所数据，通过GIS进行投影变换为统一坐标系；步骤S42：模型基础参数设置，基于多智能体系统方法建立城市人群疏散模型，并进行参数设置；
步骤S43：垂直疏散场所设置，基于步骤S3所确立的垂直疏散场所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王鹏，邱甲乐，贾玲，王路，王飞，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：