轻量化室内应急疏散信息发布系统研究

室内应急疏散信息对于室内发生紧急情况时的应急处置以及人员逃生非常重要。针对目前室内应急疏散信息存在现势性差、表达方式简单、发布范围小、发布不及时以及不易被关注等问题,设计并开发了一种基于WebGL网络三维可视化技术的轻量化室内应急疏散信息发布系统。该系统以建筑物室内三维模型、室内路径网络为数据源,采用一种多出口室内应急疏散路径规划算法进行逃生路径规划和疏散分区,基于WebGL来搭建轻量化信息发布平台。实验结果表明,该系统能够高效生动地发布室内应急疏散信息,且具有良好的跨平台性,大大提升了人们访问应急疏散信息的便捷性和对安全疏散信息的理解深度。     

视场角与观察角度对三维地图视觉信息加工的影响研究

传统地图符号视觉参量研究,主要是对地图颜色、形状、尺寸、方向等进行分析。本文通过眼动跟踪三维地图认知实验与眼动参数解析,建构了视场角和观察角度对于三维地图有效性和效率影响的评价指标体系,定量分析了2个参量对三维地图视觉信息加工的影响。实验结果表明：视场角对三维地图中垂直方向信息提取的有效性和实体形状信息提取的有效性影响显著;对实体间角度信息提取的效率影响边缘显著,而对垂直方向信息提取的效率、水平方向信息提取的有效性和效率、实体间角度信息提取的有效性、形状信息提取的效率影响不显著;观察角度对垂直方向信息、水平方向信息,以及实体间角度信息感知的效率和有效性的影响都不显著,但对实体形状信息感知的效率和有效性均有显著影响。该研究适用于三维地图适人化设计、表达与自动理解。     

尺度对人口地图空间分异规律认知的影响

人口地图是人们认知人口分布规律的重要工具,而不同尺度的人口地图造成了读图者对于人口空间分布规律的认知差异。本文通过眼动跟踪的省、县（市）不同尺度下人口地图认知实验,选取注视点数、注视时间、正确个数等眼动参数,进行差异性显著检验,并结合热点透视图,从空间分异规律的角度进行分析。结果表明,不同尺度的人口地图对于读图者的认知影响显著,读图者对人口空间分布特征及人口数量进行认知时,县（市）级尺度人口地图提供了更丰富、直观的空间分布信息,利于读图者对于人口空间分异规律的把握,平均注视点数更小,平均注视时间更短,每道题回答正确的被试个数更多,认知效率更高。本研究揭示了尺度对人口地图的认知影响规律,为多尺度人口地图制图设计与表达提供理论实验参考。     

基于认知实验选取地标的研究现状分析

认知实验作为研究人类认知世界的科学活动方式之一,地标是辅助人们进行日常寻路与导航的关键要素,从环境中提取合适的地标方法是空间认知研究领域的热点之一。本文从认知实验和面向导航的视角出发,在对国内外大量文献进行分析研究的基础上,系统综述了基于认知实验选取地标的研究进展。首先,介绍了目前主流的各种地图学认知实验方法在地标选取中的应用;其次对眼动实验作为定量探究导航中地标选取行为特点的新方法进行重点分析;最后,总结归纳了各种认知实验在地标选取中的优缺点及存在的问题,对指导今后的地标选取具有一定的借鉴价值打下基础。     

场认知方式、性别和惯用空间语对地理空间定向能力影响的实验研究

目前人们对空间定向能力影响因素的研究多关注性别与空间定向能力的关系,较少涉及场认知方式、惯用空间语等因素对空间定向能力的影响。本文以空间认知眼动实验的方式展开研究,通过国内版镶嵌图形测验（EFT）、问卷调查等途径获取被试的场认知方式、性别和惯用空间语等基本信息,使其在控制单一环境变量的虚拟三维空间中完成不同难度的定向任务。进而构建正确率和效率2个指标来衡量空间定向能力,通过统计分析确定空间定向能力的影响因素。研究结果表明：（1）不同场认知方式和不同惯用空间语人群的定向正确率和效率差异统计结果均不显著,场认知方式和惯用空间语对空间定向能力无显著影响;（2）不同性别人群之间定向效率无显著差异而正确率存在显著差异,性别对空间定向能力具有显著影响,男性的空间定向能力较女性更强。     

面向室内导航的分层认知路网优化方法

随着室内空间应用规模的增加以及室内定位技术的发展,面向大型场馆等室内空间的应急救援与导航成为室内GIS应用的研究热点,而室内路网构建是室内应急导航服务得以实现的关键技术。本文面向室内导航寻径的这一现实问题,以室内路网动态构建与优化作为研究对象,基于室内空间感知规律以及分层认知的方式,提出和构建了室内单元认知分层编码方法：① 将建筑物室内路网分为街道-建筑物、建筑物-楼层、楼层-区块、区块-房间等4个层次;② 为了满足语义分析的需求,在分析室内单元功能的基础上,引入“虚拟房间单元”,将室内封闭性空间和联系性空间统一剖分为房间单元;③ 依据室内建筑认知分层模型以及室内单元剖分结果,按照建筑物-楼层-分区-房间单元的顺序,从高级到低级的顺序进行连续分层编码。以国内某商业中心为例构建了室内分层认知路网,每一个层次都可以减少参与运算的结点和弧段数,简化了计算网络,从而提高了运算的效率,同楼层寻径时间约为55 ms,跨楼层的寻径时间约为100 ms左右。结果表明,该分层认知编码模型符合人们对室内路网的经验性层次认知,能够很好地刻画路网层次特征,能满足寻径计算的精度和效率的要求,为面向导航的室内应用奠定了基础。     

虚拟地理环境中沉浸式多人协同交互技术研究及实现

在VGE的发展过程中,自然高效的人机交互一直是其研究的核心内容之一,但在当前众多VGE应用案例中,用户仍然是基于传统的人机交互界面与VGE进行交流,这导致了：① 用户的沉浸感不高;② 多人在VGE中协同交互的需求无法得到有效满足。因此,为了实现VGE中的沉浸式多人协同交互,本文首先综述了VGE中人机交互技术研究和应用现状,并简要阐述了动作捕捉技术发展历程、基本原理及其在提高VGE用户交互沉浸感上的优势。在此基础上,对VGE中沉浸式多人协同交互系统进行了重点设计,主要包括分析了基于动作捕捉技术的沉浸式多人协同交互模式及其对应的交互动作语义,提出了多人协同冲突控制机制,以及着重介绍了VGE中沉浸式多人协同交互系统的结构和功能。最后,以北京大学为例开发了虚拟燕园辅助规划设计原型系统,并进行了实验。研究结果表明,沉浸式多人协同交互技术的交互效果受到用户认可,它在提高化身之间及化身与VGE之间的协同交互方面具有明显的优势,可应用于地学教育、城市规划、应急救援和军事指挥等领域,具有良好的应用前景。     

淳安县组织综合防灾减灾演练

5月16日,2014年淳安县防灾减灾演练在金峰乡安上村举行。这是淳安县第一次由多部门（应急办、防汛办、国土局、气象局、民政局、金峰乡政府）联合进行一次综合性防灾减灾的演练,安上村今日在家的村民几乎全部参加这次应急演练。这次演练主要由气象预警、地质灾害撤离、山洪防汛、民政救援四大块内容组成。通过对暴雨洪涝及其引发的地质灾害应急演练,进一步提高了部门的联动协作能力,使村民掌握了应急避险的正确方法,熟悉了灾后紧急疏散的程序和逃生线路,确保在灾害来临时,最大程度减轻损失。通过这次演练,同时也检验了基层乡镇干部在灾害来临时的应急能力,应急队伍的协调能力,进一步提高了受灾群众的防灾自救意识。从而能迅速、高效、有序做好防灾和应急处置工作,最大限度减轻灾害造成的损失,切实维护人民生命财产的安全。     

从地理信息系统到虚拟地理环境的认知转变

自20世纪60年代初以来,地理信息系统引领了地理信息的分析与服务。然而,由于地理学家对于地理过程开展多维模拟的需求,同时许多大型工程需要对于不同方案的后果事先开展模拟评估,为此中国学者们在世纪相交之际开始了对于虚拟地理环境的探索。本文从地理信息系统到虚拟地理环境的认识上的转变着手,分析了虚拟地理环境的演进过程、当前的阶段定位与挑战,着重探讨了虚拟地理环境研究的新态势：基于虚拟地理环境的地理空间认知研究、虚拟地理环境与实验地理学新方向、大数据背景下的虚拟地理认知实验方法和虚拟地理环境与地理知识工程,并给出最新研究思路。     

天津港区土地利用时空格局变化与驱动力分析

 本文以Landsat TM多光谱影像为主要数据源,获取了天津港区1987-2010年4期土地利用数据,引入单一土地利用类型动态度、综合土地利用类型动态度、转移矩阵和土地类型空间格局重心4种土地利用变化指数模型,在GIS支持下定量地分析了天津港区1987-2010年土地利用类型转换的方向、程度、时空格局差异和扩张模式。结果表明:1987-1995年天津港的建设处于改革开发之后的探索阶段,土地利用类型变化的程度不高;1995-2003年天津港稳步拓展,港口区域建设用地向北迅速扩张;2003-2010年天津港步入以港区外迁为特征的专业化发展阶段,土地利用类型剧烈变化。20多年来,天津港在空间形态上呈现沿海岸线先向北向陆,后向南向海的扩张模式,侵占水田、滩涂和填海造陆是天津港港口建设用地扩张的主要途径,同时区域还存在大量非理性的圈海养殖和围海造田现象。研究认为港口专业化发展、宏观和微观政策,以及个体目标驱动是影响天津港区土地利用时空格局变化的主要因素,关注生态、经济与区域的和谐发展,通过优化港口功能布局,加快以生态安全为目标的土地利用结构调整,是实现港口可持续发展的必经之路。本文对于充分认识港口发展规律,保护宝贵的港口岸线资源和合理规划港口区域土地资源都具有重要的意义。     

虚拟地理环境中基于多模式的多人动作捕捉方法

虚拟地理环境对人类理解、探索地理现象以及发现地理现象之间的联系起到很重要的作用。在基于VR技术的虚拟地理环境中更高效,更自然的交互对虚拟地理环境系统的可用性以及理解、探索地理现象的效率至关重要。当前,人机交互中更自然便捷的交互依赖于动作捕捉技术,而现有的基于单种捕捉模式的动作捕捉方式,易受到遮挡、定位漂移等的影响,捕捉精度受到限制,并只能捕捉单个人的动作,不能满足虚拟地理环境对动作捕捉技术提出的特殊需求。针对单种模式的动作捕捉设备应用于虚拟地理环境受到的限制,本文分析了虚拟地理环境系统中的交互需求以及其对动作捕捉技术提出的特殊需求,创新性的提出了一种基于多种动作捕捉模式以捕捉多人动作的方法。本文方法集中于如何融合基于多种模式的多台设备的动作数据,描述了多人动作捕捉框架及其涉及到的技术,在动作捕捉效果上具有明显提升,能够捕捉多人动作,并开发了原型系统对此方法进行了验证。     

基于高斯两步移动搜寻法的村镇避难场所可达性研究

避难场所可达性是指避难场所与受灾居民之间的通达性,即灾害发生时,避难人员通过避难疏散通道到达避难场所的难易程度,是评价避难场所布局合理性的重要指标。本研究结合高斯两步移动搜寻法和网络分析法,从供需双向出发对村镇地区避难场所进行可达性分析。2种方法的结合,既充分考虑了需求点与设施点的相互作用,又充分考虑了设施点的吸引力随距离的衰减关系,并基于实际道路,以步行疏散时间作为搜索半径,降低了传统研究中因忽略供需间相互作用及实际距离而引起的可达性结果的误差。最后,以神农架松柏镇区为例,验证该方法的实际应用价值。结果表明,该方法能够有效测定村镇地区避难场所的空间可达性,同时,基于GIS软件可以直观地揭示研究区域内避难场所可达性空间分布差异。该方法可为制定科学的村镇防灾减灾规划提供方法支持。     

基于虚拟植物的幼龄杉木生长模拟

 为估算树木在不同生长环境下的生长量及评价树木与环境之间的相互关系,本文以幼龄杉木为对象,从个体尺度上,根据形态结构生长发育规律,定义了幼龄杉木生长的基本单元,耦合用于表达树木形态发育的L-系统和生理生态模型,形成了L-系统的杉木结构-功能模型。在LSTree软件基础上,集成光合作用、生物量分配等模型,扩展了冠层光合有效辐射(PAR)的空间分布模拟,计算每个叶片上分布的PAR值,为光合作用模型提供核心参数。以福州3-4年生杉木的生长盛期为例,计算不同时刻净光合速率,从而计算各生长阶段的生物量,再把生物量分配到各器官。在生物量驱动下,树木形态结构发生变化,通过迭代,实现生物量驱动下的树木动态生长模拟。净光合速率估算结果与已有相关研究对比,比较合理。这种方法可定量分析、解释植物与环境之间关系。     

三维室内地图表达方法研究与应用

室内地图是室内空间信息的载体,是实现室内位置服务的基础。本文在当前研究和应用的基础上,从室内空间整体轮廓、单楼层和多楼层叠加3个层次对室内空间轮廓、室内通道要素、室内空间单元的表达方法进行了研究与实践,并以广州白云万达广场为例,基于Web前端3D引擎threejs实现了三维室内地图的表达和应用。通过该方法,用户可以对室内空间从整体到局部进行全面了解,满足室内地图应用和导航的需求,从而提高人们对室内空间的认知效果。     

“数字油田”的设计与应用

本文研究了数字地球在油气勘探开发和油田管理决策中的具体应用--数字油田 ,并详细分析了数字油田的相关技术和应用领域。     

基于房产空间数据的楼宇空间疏散路径建模研究

紧急情况下人员快速、安全疏散是室内空间智能化导航和路径规划服务的研究热点.本文采用房产空间管理数据为数据源,以“路径”和“节点”为关键要素,设计了楼宇空间路径模型,用以表达楼宇内部的空间关系及拓扑结构.基于此模型进一步研究了用于紧急疏散的楼宇路径构建算法,论述了构建“单楼层”和“多楼层”路径过程中走廊(过道)路径提取、...     

基于MAS的虚拟公共交通环境建模与模拟分析

针对目前公共交通模型很少关注乘客行为和人车相互作用的问题,提出了虚拟公共交通环境的概念及其构成要素的矢量表达,进而采用Multi-agent System 方法构建了车辆Agent 和乘客Agent 行为模型;并提出了公共交通运行中的车辆、乘客之间相互作用,以及时空变化的模拟算法,实现了虚拟公共交通环境原型系统。最后,设计了7 条道路、8 条公交线路、30 个公交站点和1 万次出行的小型公交环境作为实例验证,结果产生了车辆1428 次,上下车刷卡30 436 人次。通过分析总出行时间分布和对比不同发车间隔下乘客平均等待时间,发现了总出行时间分布与输入的出行需求数据相一致,且缩短发车间隔情况下各站点乘客的平均等待时间明显随之缩短。同时,通过原型系统分析了公交车辆的运行情况和乘客公交出行行为。结果表明,本文所提出的模型和算法能有效地模拟公共交通环境,便于交通管理者和科研工作者观察、处理和分析公共交通环境中所产生的数据。     

基于优化卡尔曼滤波的虚拟陀螺技术研究

为提高MEMS陀螺的测量精度,满足MEMS陀螺广泛的应用需求,建立了单个MEMS陀螺的AR模型和输出模型。基于这2个模型,构造虚拟陀螺的状态空间方程和量测方程,设计了卡尔曼滤波器对多个陀螺的输出进行融合。为提高数据处理的实时性,对卡尔曼滤波器进行优化,减小数据处理周期,并通过恒速实验和摇摆实验验证此数据融合方法的有效性。实验结果表明,虚拟陀螺技术相对于单个陀螺,在恒速实验中精度提高了18.18倍,在摇摆实验中精度提高了5.36倍。