面向火灾动态疏散的三维建筑信息模型

基于三维建筑空间表达,充分结合建筑防火专题语义信息,建立了面向建筑物内部空间划分与通达性分析的一体化语义描述,并结合防火部件层次的动态特征,发展面向室内火灾动态疏散过程的三维建筑信息模型,从而辅助火灾应急疏散的三维空间逃生分析。基于实验构建的三维建筑信息模型及其基于语义的动态联通网络,证明了其在室内火灾动态疏散中的特殊价值。     

实时威胁态势感知的室内火灾疏散路径动态优化方法

如何在火灾态势迅速演变的复杂室内环境下选择安全有效的疏散路线是正确引导人群疏散、减少人员伤亡的重要保障。传统静态寻径方法难以顾及火灾态势演变过程,导致疏散决策的盲目性和滞后性突出。本文提出了一种实时威胁态势感知的室内火灾疏散路径动态优化方法,充分利用实时接入的火场状态和室内建筑环境状态等火灾威胁态势场信息,动态调整和优化疏散路径。该方法建立了室内火灾实时威胁态势信息在语义空间的统一表示模型,并对多源、多尺度火灾传感器观测数据在语义空间进行统一建模,从实时接入的动态观测数据中提取室内火灾三维威胁态势信息,用于约束疏散路径的动态优化。模拟试验证明,本方法可根据火灾态势演变准确可靠地动态调整疏散路径,从而显著提高应急疏散的精准性。     

一种自动提取室内通行网络的方法

针对当前从建筑物设计图中提取通行结点网络的方式存在人工干预过多和效率较低等问题,该文提出了一种自动化构建室内通行网络的方案。在总结当前以CityGML LOD4格式存储的建筑物通行数据存在的各类典型问题之后,进行对应性的数据错误修正和补全;然后结合室内可通行空间特点,引入正交多边形分割算法和邻近关系分析算法,完成室内通行网络提取。实验结果证明,该方法所提取的基于CityGML LOD4文件的基本通行结点网络,能够在保持空间定性连通关系的基础上融合空间定量属性,满足人员室内路径规划应用的多重需求。     

顾及步行习惯的室内导航网络及其生成算法

室内导航网络是实现室内路径规划和导航的基础。针对现有室内导航网络存在拓扑连通结构不合理、生成路径几何形态不自然等问题,本文依据人类长期以来形成的“抄近路”习性及“避碰”安全需求,提出了一种符合人行走习惯的室内导航网络及其自动生成算法。该导航网络将室内可通行空间划分为普通房间和走廊,普通房间内网络映射为房间结点与门结点的直线连接;形状复杂的走廊空间则依据空间尺度和凹凸性被细分为狭窄走廊空间和开阔走廊空间,狭窄走廊空间以中轴线作为路线,开阔走廊空间则将门结点和通道口结点连接形成完全图;最后将房门结点连接到走廊路线,形成完整室内导航网络。试验结果表明:该模型及其生成算法能够依据室内空间尺度对复杂通行空间进行合理分区,生成与空间特征一致的导航网络结构,使得规划生成的最短路径形态更符合人们的行走习惯。     

地铁网络可达性时空演化及空间形态分析

针对广州地铁网络的可达性空间特征及产生的区域响应,该文基于图及可达性测度模型,结合GIS技术,探讨其时空发育状况、拓扑结构、可达性演变与区域差异特征。结果显示,广州地铁网络与商住区的空间扩张过程在时空上吻合;广州地铁网络逐步演化为回路网络,但拓扑结构存在不足;时间可达性重心从政治中心向商业中心转移,可达性从商业中心向四周区域辐射,并随距离逐渐衰弱;可达性空间模式存在着明显的区域差异,换乘站点对所在区域的可达性作用显著;潜力可达性空间分布形态呈现双中心特征,且在空间分异上与城市交通发展水平相呼应。通过对广州地铁网络进行可达性演化和空间特征分析,既为交通可达性研究提供实践经验,也为地铁网络发展决策提供理论参考。     

顾及地标可视性的室内导航路径优化算法

提出了一种构建室内行人通行网络的方法,利用矢量建筑图自动构建室内建筑、地标的可视关系,建立行人导航通行规则,支持室内导航路径规划。实验结果表明,此方法能够有效描述室内行人通行规则,并满足拓扑网络构建的实时性需求,减少大规模存储与维护室内路网的压力。在此基础上提出了一种多目标导航路径优化算法,该算法时间开销较低,能够实时地进行路径规划,得到的最优路径与最短路径相比具有更高的地标可见性和覆盖率。     

一种针对室内可通行空间数据的集成空间关系多层次索引

室内路径规划涉及的可通行空间数据有着海量性和空间集聚性特点,因而我们需要采用高效的空间索引对其进行组织。本文为了解决诸如R树在内的传统索引对于室内可通行空间数据组织的不足,设计了一种融合空间关系的多层次空间索引。实验结果证明,采用这种方法构成的索引能够在对应的空间操作测试中展现出较R树更加优越的性能。所以,这种在空间索引内集成空间关系的尝试能够有效降低包含室内可通行空间结点的最小外接矩形的覆盖空间,并提高对于通行空间的检索效率。     

基于GIS的商业综合体火灾疏散模型研究

针对传统的火灾疏散模型可视化模拟运行周期长、算法复杂、计算效率较低和不易实现数据的动态更新等问题,提出了一种基于GIS的商业综合体火灾疏散可视化模型,利用GIS空间分析分别对商业综合体内部环境和疏散路径进行可视化建模,通过ModelBuilder可视化建模工具封装建模步骤,并结合ArcGIS Sever组件将模型发布为GeoProcessor服务,采用C#面向对象编程语言调用服务,结合ArcGIS Engine组件开发疏散系统并验证模型的实用性,结果表明:在假设空间人流均匀分布的情况下,随机生成的9个疏散人员在单层18 464.70 m~2,6个疏散出口的建筑空间当中,逃生疏散最多用时51.56 s,对商业综合体火灾疏散具有一定的指导意义。     

增强地理环境中过程可视化方法——以人群疏散模拟为例

结合增强现实技术的发展,在虚拟地理环境发展的基础上,提出了“增强地理环境”的概念和虚实融合框架;主要研究了虚拟地理过程与三维打印模型沙盘融合的关键计算与可视化技术,具体包括虚拟地理空间与现实地理空间的坐标匹配、遮挡处理等算法,并以学校火灾人群疏散为案例,实现了人群疏散模拟虚实融合的增强地理环境可视化原型系统。通过系统测试和人员体验调查统计分析,证明了增强地理环境可视化技术的可行性和人群疏散模拟应用交互展示的创新性。     

一种面向室内导航的通行区域模型及其自动提取算法

面向室内位置服务中路径规划与导航的应用需求，提出一种基于栅格空间的通行区域模型及其自动提取算法。首先，在栅格模型基础上引入了相邻栅格和途经栅格，结合具体示例阐述了通行区域模型的基本原理；然后，根据室内地图数据特征，通过室内栅格模型初始化、通行区域初次提取和邻域融合，设计了通行区域的自动提取算法；最后，选取西单大悦城一楼室内地图数据进行了不同栅格尺度的通行区域自动提取和路径规划试验。结果表明，该算法针对走廊内存在障碍等复杂室内环境具有较好的适用性，并且通行区域模型相比网络模型的路径规划结果更加符合复杂室内环境的路径行走特征。