江輝仙，聶名萱，吳 娟，吳 廣

(1.福建師范大學(xué) 地理科學(xué)學(xué)院，福建 福州 350007；2.福建省陸地災(zāi)害監(jiān)測(cè)評(píng)估工程技術(shù)研究中心，福建 福州 350007)

基于避災(zāi)人口預(yù)測(cè)的城市綜合體應(yīng)急疏散仿真試驗(yàn)*

江輝仙1,2，聶名萱1，吳 娟1，吳 廣1

(1.福建師范大學(xué) 地理科學(xué)學(xué)院，福建 福州 350007；2.福建省陸地災(zāi)害監(jiān)測(cè)評(píng)估工程技術(shù)研究中心，福建 福州 350007)

以福州市萬(wàn)達(dá)廣場(chǎng)作為城市綜合體研究案例，在區(qū)域范圍內(nèi)選取臨時(shí)避災(zāi)點(diǎn)，確定城市綜合體內(nèi)大型商場(chǎng)出口和居住樓宇疏散點(diǎn)等疏散單元及預(yù)測(cè)相應(yīng)人口數(shù)量，構(gòu)建適應(yīng)人口分布的避災(zāi)場(chǎng)所應(yīng)急疏散分配模型并驗(yàn)證其有效性；設(shè)計(jì)城市綜合體應(yīng)急疏散仿真試驗(yàn)系統(tǒng)，為受災(zāi)民眾快速準(zhǔn)確地到達(dá)指定的避災(zāi)點(diǎn)提供最快、最安全的路徑導(dǎo)航方案。該研究可為城市災(zāi)害性事件的虛擬演練和應(yīng)急救援提供決策輔助支持。

應(yīng)急疏散；路徑；城市綜合體；避災(zāi)點(diǎn)；動(dòng)態(tài)分配

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，城市化進(jìn)程的加快，城市化規(guī)模和人口數(shù)量越來(lái)越大，不斷新建起了各種類型城市綜合體，如中央商務(wù)區(qū)建筑群、大劇院、體育場(chǎng)館等。這些城市綜合體一般具有人群高度集中，地處繁華區(qū)域等多重性質(zhì)。一旦發(fā)生緊急事件(如地震、火災(zāi)、危險(xiǎn)品泄漏等)，必將威脅到建筑物內(nèi)的人員安全，因此安全高效的疏散顯得尤為重要[1]。在突發(fā)事件發(fā)生過(guò)程中，疏散的行為不當(dāng)會(huì)造成許多人員傷亡，較大的自然或人為災(zāi)害發(fā)生時(shí)，還往往伴隨著眾多的次生災(zāi)害。災(zāi)害類型不同，其性質(zhì)和范圍大小，會(huì)帶來(lái)不同程度的危險(xiǎn)，在避災(zāi)所分析過(guò)程中，疏散撤離過(guò)程也是錯(cuò)綜復(fù)雜的，也應(yīng)區(qū)別分析。

本文以中國(guó)地產(chǎn)商業(yè)的典型代表萬(wàn)達(dá)廣場(chǎng)城市綜合體作為研究案例，根據(jù)應(yīng)急避災(zāi)時(shí)的人口數(shù)量預(yù)測(cè)，結(jié)合分析研究區(qū)范圍內(nèi)避災(zāi)空間服務(wù)能力，分析各應(yīng)急避災(zāi)場(chǎng)所服務(wù)范圍內(nèi)的人口數(shù)量，科學(xué)合理地將所有預(yù)計(jì)受災(zāi)人員進(jìn)行有效分配，尋求一定條件下滿足的最優(yōu)疏散路徑解決方案，并最終快速疏散到相應(yīng)的避災(zāi)點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)在突發(fā)事件發(fā)生后，信息正面、及時(shí)、有效的傳播，方便相關(guān)部門進(jìn)行緊急救援工作，將損失降低到最低點(diǎn)。通過(guò)對(duì)城市綜合體應(yīng)急避災(zāi)疏散過(guò)程所涉及到交叉學(xué)科領(lǐng)域相關(guān)模型和方法進(jìn)行分析，在避災(zāi)路徑規(guī)劃以及應(yīng)急避災(zāi)點(diǎn)動(dòng)態(tài)分配方面探討[2]，針對(duì)越來(lái)越復(fù)雜的城市結(jié)構(gòu)的災(zāi)害應(yīng)急避災(zāi)問(wèn)題，最大化融合各種災(zāi)害或仿真信息，兼顧災(zāi)難區(qū)域復(fù)雜多變的狀況，提供應(yīng)急避災(zāi)最優(yōu)動(dòng)態(tài)分配方案，使救援人員與物資最快的到達(dá)救援地點(diǎn)，以保證城市居民的生命財(cái)產(chǎn)安全。

1 基于城市綜合體應(yīng)急疏散情景分析

1.1 問(wèn)題的描述

城市綜合體區(qū)域內(nèi)人口居住密集，生活工作等各種功能完善，包含有商業(yè)賣場(chǎng)、廣場(chǎng)、居民區(qū)、公共綠地、公園等各種建筑和場(chǎng)所。在如此密集人口情景下，面對(duì)突發(fā)性各種災(zāi)害事件，如地震、火災(zāi)、毒氣泄露、恐怖襲擊等事件，受災(zāi)個(gè)體將表現(xiàn)更加敏感脆弱，處于該區(qū)域的所有人員都將成為受災(zāi)體。因此，決策者應(yīng)在盡可能短的時(shí)間內(nèi)制定出相應(yīng)應(yīng)急疏散方案,能夠安全、快速、有效的將受災(zāi)人員進(jìn)行疏散并實(shí)施救援。

如何選擇合適疏散規(guī)劃方案將商業(yè)綜合體區(qū)域內(nèi)預(yù)估人口進(jìn)行快速的逃生到合適避災(zāi)點(diǎn)？即將研究區(qū)內(nèi)的避災(zāi)人員以疏散點(diǎn)為單元分配到一個(gè)或多個(gè)避災(zāi)場(chǎng)所[3]。

1.2 樣本的選擇

本文以福州倉(cāng)山萬(wàn)達(dá)廣場(chǎng)商業(yè)圈以及周邊的5個(gè)小區(qū)為研究樣本區(qū)，總面積約30 hm2，包含了城市生態(tài)所具有的公園、綠地、操場(chǎng)。研究樣本區(qū)所涉及到道路網(wǎng)有金港路、浦上大道、金榕南路和金州南路等五條大道的部分路段，以及其它縱橫交錯(cuò)的次級(jí)道路；同時(shí)包含能作為臨時(shí)避災(zāi)點(diǎn)的1個(gè)公園、1個(gè)學(xué)校操場(chǎng)、1個(gè)廣場(chǎng)、2塊綠地區(qū)域。如圖1所示。

1.3 預(yù)測(cè)人口數(shù)據(jù)空間化

人口流量數(shù)據(jù)采用概率預(yù)測(cè)方法，通過(guò)比較各種概率預(yù)測(cè)方法的適用性，選取出針對(duì)其研究區(qū)最佳的人口預(yù)測(cè)方法。根據(jù)樣本研究區(qū)特征，可以將受災(zāi)人員分為以下幾種類型。(1)萬(wàn)達(dá)廣場(chǎng)商業(yè)圈人口數(shù)據(jù)。其中人員構(gòu)成主要包括商場(chǎng)顧客、店鋪導(dǎo)購(gòu)、辦公人員以及商場(chǎng)管理人員等。商場(chǎng)人口數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)主要通過(guò)三種方式：①獲取商場(chǎng)3～5 km范圍內(nèi)居民區(qū)的人口數(shù)據(jù)的比例值；②通過(guò)商場(chǎng)面積和店鋪數(shù)目獲取數(shù)據(jù)；③通過(guò)實(shí)地調(diào)研咨詢相關(guān)管理人員獲得數(shù)據(jù)值。再由三者平均求得商場(chǎng)人口數(shù)據(jù)，分別統(tǒng)計(jì)出商場(chǎng)4個(gè)出口的人流量。(2)居住小區(qū)人口數(shù)據(jù)。人口普查是世界各國(guó)廣泛采用的一種搜集人口資料的科學(xué)方法，是獲取基本人口數(shù)據(jù)的主要渠道[4]?？蓪?duì)居住小區(qū)人口預(yù)測(cè)使用人口普查數(shù)據(jù)。特別是含有性別、年齡等屬性信息，能夠?yàn)楸転?zāi)人口預(yù)測(cè)提供切實(shí)可靠的參考價(jià)值。(3)街道人流量數(shù)據(jù)。通過(guò)不同時(shí)間段實(shí)地調(diào)研來(lái)獲取一個(gè)平均人口流量數(shù)據(jù)。

在突發(fā)事件應(yīng)急疏散研究中，如何設(shè)計(jì)更加貼近真實(shí)受災(zāi)人員分布的空間位置模型，這是人口數(shù)據(jù)空間化需要研究的一個(gè)重要問(wèn)題。本文采用多元回歸建模方法獲取研究分區(qū)域內(nèi)以100 m的格網(wǎng)形成人口空間數(shù)據(jù)，并以流的形式儲(chǔ)存在于路網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)中。

1.4 情景設(shè)計(jì)

城市綜合體區(qū)域內(nèi)大型商場(chǎng)及周邊配套小區(qū)內(nèi)建筑密度大、樓層高、人員密集，且能作為避災(zāi)區(qū)域的地點(diǎn)比較缺乏。本文對(duì)選取的原則、方式、影響因子以及評(píng)價(jià)方法進(jìn)行綜合分析，采用層次分析法對(duì)臨時(shí)應(yīng)急避災(zāi)點(diǎn)進(jìn)行適宜性分級(jí)，并排除不可作為臨時(shí)應(yīng)急避災(zāi)點(diǎn)的位置及場(chǎng)所。最后，將規(guī)劃出的應(yīng)急避災(zāi)點(diǎn)輸入矢量化路網(wǎng)交通網(wǎng)絡(luò)中，同時(shí)把避災(zāi)點(diǎn)面積作為臨時(shí)避災(zāi)所容量的一個(gè)重要衡量因素。以格網(wǎng)單元形式把分布于道路網(wǎng)中社區(qū)單元樓或商場(chǎng)出口的節(jié)點(diǎn)作為疏散單元，綜合分析得到基于道路網(wǎng)的避災(zāi)點(diǎn)最優(yōu)分配方案。

把試驗(yàn)所獲取的避災(zāi)點(diǎn)最優(yōu)分配方案實(shí)現(xiàn)過(guò)程進(jìn)行可視化仿真模擬。即通過(guò)設(shè)計(jì)一個(gè)針對(duì)城市綜合體類型災(zāi)害應(yīng)急疏散的分析模擬和仿真演示系統(tǒng)，對(duì)應(yīng)急避災(zāi)疏散過(guò)程中所涉及到的模型和影響因子的綜合分析，將疏散模擬與仿真技術(shù)相結(jié)合，從二維和三維兩個(gè)方面對(duì)應(yīng)急疏散結(jié)果進(jìn)行可視化表現(xiàn)。運(yùn)用該系統(tǒng)，模擬者可以進(jìn)行地圖操作來(lái)定位避災(zāi)點(diǎn)和應(yīng)急避災(zāi)點(diǎn)的人員動(dòng)態(tài)分配，并根據(jù)計(jì)算分析結(jié)果制定詳細(xì)的路徑規(guī)劃方案，從而在仿真演示中，針對(duì)演示過(guò)程出現(xiàn)的問(wèn)題來(lái)改進(jìn)疏散規(guī)劃方案[5]。

2 基于應(yīng)急疏散路徑的避災(zāi)空間分配

2.1 路徑規(guī)劃

路經(jīng)規(guī)劃就是把現(xiàn)實(shí)空間中的評(píng)價(jià)對(duì)象進(jìn)行空間概化，轉(zhuǎn)換為空間幾何數(shù)據(jù)點(diǎn)、線等矢量數(shù)據(jù)，將相關(guān)的影響因子引入到路徑中，采用科學(xué)計(jì)算的方式獲得某幾個(gè)點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)的線路規(guī)劃相關(guān)問(wèn)題，并獲取最優(yōu)方案應(yīng)用到現(xiàn)實(shí)生活中。

2.1.1 應(yīng)急避災(zāi)路徑空間模型構(gòu)建

應(yīng)急避災(zāi)路徑空間模型包括從各個(gè)疏散點(diǎn)到臨時(shí)避災(zāi)場(chǎng)所的所有路網(wǎng)組成的網(wǎng)絡(luò)。其中起始點(diǎn)為疏散點(diǎn)，包含居民樓、城市綜合體商場(chǎng)出口等，中間結(jié)點(diǎn)主要為路網(wǎng)叉路點(diǎn)，終點(diǎn)為研究區(qū)范圍內(nèi)的臨時(shí)避災(zāi)點(diǎn)。起始點(diǎn)主要屬性數(shù)據(jù)為每個(gè)疏散點(diǎn)受災(zāi)人口數(shù)目，終點(diǎn)主要屬性數(shù)據(jù)是每個(gè)臨時(shí)避災(zāi)點(diǎn)能夠安置人員數(shù)目，路網(wǎng)所構(gòu)成的線段屬性各種影響因子權(quán)重值疊加。具體實(shí)現(xiàn)如圖2所示。

2.1.2 路徑分析影響因子確定

網(wǎng)絡(luò)路徑中連接各個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)(主要有疏散點(diǎn)、臨時(shí)避災(zāi)點(diǎn)、路網(wǎng)交叉路口)的線段是各種大小的交通道路，抽象為線段。其中每條線段權(quán)重主要有以下幾個(gè)影響因子疊加而成。

(1)道路長(zhǎng)度

道路長(zhǎng)度作為路徑分析的主要指標(biāo)，反映該路段的直線距離，值與疏散時(shí)間成反比。

(2)道路寬度

反映該路段在某一時(shí)刻并排通過(guò)的人員數(shù)量的最大值。疏散時(shí)間與路段寬度成正比，該路段越寬，單位時(shí)間內(nèi)能夠通過(guò)人數(shù)越多。

(3)道路坡度

(4)路段滯留時(shí)間

路段滯留時(shí)間是指?jìng)€(gè)體從到達(dá)該路口開(kāi)始到完全通過(guò)該路段所花費(fèi)的時(shí)間，疏散人員在每條路線段都有行走滯留時(shí)間，即人員從進(jìn)入該路段到走出該路段的時(shí)間。反映出兩個(gè)交叉口之間路段每個(gè)時(shí)間段可通過(guò)人數(shù)值。滯留時(shí)間與路段長(zhǎng)度成正比，與速度和寬度成反比。

圖1 樣本區(qū)示意圖

圖2 研究區(qū)網(wǎng)絡(luò)空間模型

2.2 空間分配

2.2.1 算法描述

一個(gè)合理的疏散模型路徑規(guī)劃需要涉及到空間數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)表達(dá)、路徑算法、權(quán)重影響因子、方案優(yōu)化策略等諸多關(guān)鍵問(wèn)題。本文路徑求解算法采用迪杰斯特拉算法(Dijkstra)。Dijkstra算法是由荷蘭計(jì)算機(jī)科學(xué)家迪杰斯特拉(Dijkstra)于1959 年提出的，是從一個(gè)頂點(diǎn)到其余各頂點(diǎn)的最短路徑算法，解決的是有向圖中最短路徑問(wèn)題[6]。該算法可以計(jì)算從起點(diǎn)到終點(diǎn)之間的最短路徑，基本原理以起點(diǎn)為中心逐條向外遍歷，當(dāng)每次遍歷搜索一個(gè)距離最短的經(jīng)過(guò)點(diǎn)，實(shí)時(shí)更新與其相鄰的點(diǎn)的距離，一直搜索到終點(diǎn)目標(biāo)。

2.2.2 分配模型構(gòu)建原理

(1)條件假設(shè)

①應(yīng)急疏散時(shí)間是以第一個(gè)人開(kāi)始疏散到最后一個(gè)人進(jìn)入其分配災(zāi)點(diǎn)這個(gè)時(shí)間段，所以要保證疏散距離最長(zhǎng)的疏散點(diǎn)總長(zhǎng)度盡可能小。

②每個(gè)避災(zāi)點(diǎn)空間區(qū)域范圍限制，安置人數(shù)有一個(gè)最大容納量，因此每個(gè)避災(zāi)點(diǎn)動(dòng)態(tài)分配避災(zāi)人員不超過(guò)能容納最大量。

式中：M表示需求價(jià)格彈性系數(shù)矩陣。從式(6)易推導(dǎo)出在分時(shí)電價(jià)機(jī)制下電動(dòng)汽車代理商在峰、谷、平時(shí)段的等效充值需求可以描述為式(7)所示的一個(gè)關(guān)于分時(shí)電價(jià)的函數(shù)[16]：

③疏散路線不能重復(fù)或呈現(xiàn)返回。在分配方案中，保證每個(gè)疏散點(diǎn)行進(jìn)到所分配的避災(zāi)點(diǎn)，不能與其他疏散點(diǎn)產(chǎn)生重復(fù)路線或相反方向，從而產(chǎn)生碰撞及擁堵。

④每一個(gè)避災(zāi)點(diǎn)有多條疏散路徑，但每條路徑有容量限制；

⑤在疏散的過(guò)程中滿足先到避災(zāi)點(diǎn)，先進(jìn)避災(zāi)點(diǎn)的原則。

圖3 基于道路網(wǎng)的單元替換原理圖

(2)分配模型構(gòu)建原理

避災(zāi)場(chǎng)所動(dòng)態(tài)分配過(guò)程中，對(duì)于每一個(gè)疏散點(diǎn)分配所在臨時(shí)避災(zāi)點(diǎn)，設(shè)定以下兩個(gè)條件：①VB≤VBmax；②VB>VBmax,且dBjlast>dBa，式中jlast表示已經(jīng)被分配到避難所B的疏散單元中距離避難所B最遠(yuǎn)的疏散單元。條件①表示避災(zāi)點(diǎn)B仍有空可容納避災(zāi)人數(shù)，可直接疏散到當(dāng)前避災(zāi)點(diǎn)B。條件②表示空間單元a比已經(jīng)分配給避難所B的疏散單元jlast距離避難所B更近，應(yīng)優(yōu)先被分配到避難所B。上述兩個(gè)條件只要有一個(gè)條件滿足要求，疏散單元a即可直接被分配到避災(zāi)點(diǎn)B。對(duì)于每個(gè)疏散單元j，按照其與每一避難所i距離遠(yuǎn)近dij進(jìn)行排序，尋找最近的避災(zāi)點(diǎn)；如果最近避難所滿足條件，則直接將疏散單元j分配給到距離最短的避災(zāi)點(diǎn)，若不滿足條件，則采用單元替換的方法對(duì)當(dāng)前分配方案進(jìn)行調(diào)整；這樣通過(guò)幾次回溯調(diào)整保證疏散總長(zhǎng)度距離最小，滿足每個(gè)避災(zāi)點(diǎn)分配到的疏散單元在網(wǎng)絡(luò)空間上連續(xù)[7]。

當(dāng)某一疏散單元離其最近避災(zāi)點(diǎn)不滿足直接分配條件時(shí)，則基于道路網(wǎng)利用空間單元替換方法對(duì)分配方案進(jìn)行調(diào)整。過(guò)程如圖3所示。

圖3中三個(gè)避難所：S1、S2和S3，按照距離遠(yuǎn)近均被分配有若干疏散單元。圖3a中B8未被分配，其與三個(gè)避難所的最短距離關(guān)系為：dS2B8tska+tsfb對(duì)待選擇替換單元是否可作為替換單元進(jìn)行替換進(jìn)行查找判斷。如果不等式成立，則進(jìn)行單元替換；否則直接跳過(guò)，繼續(xù)查找[1]。

2.2.3 基于應(yīng)急疏散路徑的避災(zāi)空間分配

本文以福州市倉(cāng)山區(qū)萬(wàn)達(dá)廣場(chǎng)這個(gè)城市綜合體(包含周邊部分居住社區(qū))作為研究區(qū)域范圍，以每棟樓或每個(gè)商場(chǎng)出口作為一個(gè)疏散單元，把受災(zāi)人員作為一個(gè)集體進(jìn)行研究，利用道路網(wǎng)數(shù)據(jù)、社區(qū)單元樓空間分布及樓宇人口調(diào)查數(shù)據(jù)、萬(wàn)達(dá)廣場(chǎng)疏散點(diǎn)及疏散人口數(shù)據(jù)進(jìn)行避災(zāi)動(dòng)態(tài)分配，從總行程距離、連續(xù)性、疏散過(guò)程時(shí)間以及容量等四個(gè)方面進(jìn)行綜合分析驗(yàn)證動(dòng)態(tài)分配方案有效性。采用空間單元替換的應(yīng)急避災(zāi)點(diǎn)動(dòng)態(tài)分配不僅能夠有效避免避災(zāi)點(diǎn)容量超限問(wèn)題，還能夠做到在避災(zāi)容量不超限情況下的總行程距離最小化使疏散總時(shí)間最小，使得分配方案更加的科學(xué)合理，如圖4所示。

3 應(yīng)急疏散仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 總體設(shè)計(jì)

從地理學(xué)的空間視角出發(fā)，確定研究區(qū)中能作為應(yīng)急避災(zāi)場(chǎng)所的空間位置。通過(guò)對(duì)研究區(qū)域內(nèi)受災(zāi)人口、避災(zāi)點(diǎn)和疏散點(diǎn)三者之間分配模型的梳理，研究城市綜合體應(yīng)急疏散路徑導(dǎo)航路徑優(yōu)化等問(wèn)題，按照系統(tǒng)論的研究思路設(shè)計(jì)城市綜合體應(yīng)急疏散路徑導(dǎo)航系統(tǒng)。該系統(tǒng)針對(duì)城市突發(fā)事件中災(zāi)害模擬應(yīng)急疏散仿真演示，分析計(jì)算在滿足基本理想值下多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)最優(yōu)疏散路徑方案，實(shí)現(xiàn)在系統(tǒng)中進(jìn)行基本地圖查詢、避災(zāi)所在地圖上空間定位、三維場(chǎng)景模擬、最優(yōu)路徑分析，以及應(yīng)急避災(zāi)所的人口動(dòng)態(tài)分配，并根據(jù)計(jì)算分析結(jié)果制定路徑導(dǎo)航實(shí)現(xiàn)仿真演示。在針對(duì)仿真模擬過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行，最終實(shí)現(xiàn)基于unity3D發(fā)布的程序通過(guò)過(guò)程數(shù)據(jù)控制疏散模擬。

3.2 實(shí)現(xiàn)流程

實(shí)現(xiàn)流程圖如圖5所示。

3.3 主要模塊示例

基于Unity 3D中嚴(yán)肅游戲引擎設(shè)計(jì)城市綜合體應(yīng)急疏散路徑導(dǎo)航系統(tǒng)，如圖6所示。該模塊主要由三維展示和二維模擬兩部分組成，其中三維展示主要實(shí)現(xiàn)對(duì)研究區(qū)域內(nèi)三維場(chǎng)景的瀏覽，二維模擬采用微觀建模方法中的Agent技術(shù)不斷產(chǎn)生行人、載人車輛等智能體模擬真實(shí)災(zāi)害場(chǎng)景中人群疏散路徑，如圖7所示[8]。

根據(jù)疏散區(qū)域內(nèi)的所有受災(zāi)體和臨時(shí)避災(zāi)點(diǎn)空間分布，綜合各類影響因素計(jì)算其權(quán)重值，獲得所有受災(zāi)人員最佳的避災(zāi)點(diǎn)分配方案以及相對(duì)應(yīng)的受災(zāi)人員的緊急疏散路徑。在模擬驗(yàn)證中，可以及時(shí)更新受災(zāi)區(qū)域內(nèi)的路況通達(dá)信息，及時(shí)修正分配結(jié)果以及路徑規(guī)劃方案。其后，把避災(zāi)所分配以及路徑規(guī)劃方案作為模擬數(shù)據(jù)導(dǎo)入系統(tǒng)，進(jìn)行仿真模擬，驗(yàn)證其結(jié)果，并針對(duì)模擬過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行改進(jìn)[7]。疏散仿真試驗(yàn)采用預(yù)案數(shù)據(jù)控制的方式進(jìn)行模擬，通過(guò)增加時(shí)間節(jié)點(diǎn)指定不同時(shí)間段場(chǎng)景設(shè)置以及相應(yīng)的模擬對(duì)象的屬性、位置等信息的設(shè)定，使用圖像表達(dá)的形式在系統(tǒng)界面進(jìn)行實(shí)時(shí)的演示。即不同時(shí)間段受災(zāi)人員空間位置不同，有些疏散點(diǎn)的受災(zāi)人員被分成了幾個(gè)部分遵循不同的路徑規(guī)劃方案進(jìn)行疏散，整個(gè)過(guò)程中不同疏散點(diǎn)的疏散人員在路口相遇，可以從圖中清晰地看到道路網(wǎng)中人流集中的路段與位置，如圖8所示。如發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，改進(jìn)參數(shù)數(shù)據(jù)，直到達(dá)到合適效果后，再根據(jù)系統(tǒng)的最終結(jié)果，生成實(shí)際的預(yù)案腳本，用于后續(xù)演習(xí)指導(dǎo)。

圖4 分配方案可視化

圖5 實(shí)現(xiàn)技術(shù)流程圖

圖6 系統(tǒng)主界面

圖7 三維場(chǎng)景瀏覽

圖8 疏散過(guò)程仿真試驗(yàn)

4 總結(jié)

針對(duì)錯(cuò)綜復(fù)雜的大型建筑體災(zāi)害應(yīng)急處置問(wèn)題，本文以福州市倉(cāng)山區(qū)萬(wàn)達(dá)廣場(chǎng)城市綜合體為研究單元，從應(yīng)急避災(zāi)路徑影響因子出發(fā)，分析并構(gòu)建應(yīng)急避災(zāi)網(wǎng)絡(luò)路徑模型，采用空間單元替換的方法對(duì)研究區(qū)域內(nèi)從應(yīng)急疏散到避災(zāi)點(diǎn)之間人口和路徑動(dòng)態(tài)分配，模擬實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證其方法有效性；利用模擬仿真技術(shù)構(gòu)建適應(yīng)人口分布的避災(zāi)點(diǎn)應(yīng)急疏散路徑導(dǎo)航系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)分區(qū)域進(jìn)行疏散，得出最優(yōu)避災(zāi)路徑，對(duì)大型商場(chǎng)及其周邊應(yīng)急避災(zāi)疏散的過(guò)程分析以及仿真展示。該研究可快速高效地為城市災(zāi)害性事件的虛擬演練、應(yīng)急救援提供數(shù)據(jù)驗(yàn)證和決策輔助支持，對(duì)于城市防災(zāi)減災(zāi)有重要意義。當(dāng)然，群體人員應(yīng)急疏散必定是一個(gè)非常復(fù)雜的問(wèn)題，各種因素如人的心理素質(zhì)、道路人流量限制以及生活習(xí)慣等都會(huì)影響應(yīng)急避難方式的選取及路徑規(guī)劃方案的制定，進(jìn)而對(duì)應(yīng)急避難疏散帶來(lái)很大的難度[9]。

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Abstract:This article takes Fuzhou Wanda Plaza as a case to study urban complex, and it selects the temporary refuge in the region, and then determine the unit of evacuation and the corresponding population forecast for exports in the large-scale shopping malls and residential buildings of urban complex. It also constructs allocated models of emergency evacuation for the prevention of disaster which corresponds with the population distribution and verifies its effectiveness. Besides, it designs a system of simulation test about urban complex emergency evacuation for the affects people quickly and accurately reach the designated refuge, which provides the fastest and safest way of navigation program. This research can provide decision and support for virtual drill emergency rescue of urban catastrophic events.

Key words:emergency evacuation; path guidance; urban complex; refuge; space allocation

A Simulation Experiment of Urban Complex Emergency EvacuationBased on the Forecast of Disaster-evaded Population

JIANG Huixian1, 2, NIE Minxuan1, WU Juan1and WU Guang1

(1.SchoolofGeographicalSciences,FujianNormalUniversity,Fuzhou350007,China; 2.FujianProvincialEngineeringResearchCenterforMonitoringAndAssessingTerrestrialDisasters,Fuzhou350007,China)

江輝仙，聶名萱，吳娟，等. 基于避災(zāi)人口預(yù)測(cè)的城市綜合體應(yīng)急疏散仿真試驗(yàn)[J]. 災(zāi)害學(xué)，2017，32(4)：184-188,213. [JIANG Huixian and WU Guang. A Simulation Experiment of Urban Complex Emergency Evacuation Based on the Forecast of Disaster-evaded Population[J]. Journal of Catastrophology，2017，32(4)：184-188,213.

10.3969/j.issn.1000-811X.2017.04.031.]

X43

A

1000-811X(2017)04-0184-06

2017-03-30

2017-06-12

國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(2016YFC0502905)；福建省科技廳公益類項(xiàng)目(2015R1034-6)

江輝仙(1975-)，福建仙游人，副教授，研究方向?yàn)樘摂M地理環(huán)境.E-mail: jhx155@163.com

10.3969/j.issn.1000-811X.2017.04.031