隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,各種應(yīng)急突發(fā)事件時有發(fā)生,對人民群眾的生命財產(chǎn)安全造成了巨大威脅。地理信息系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展,為利用計算機(jī)模擬應(yīng)急疏散場景下的人員撤離規(guī)劃奠定了基礎(chǔ)。然而計算機(jī)層面模擬計算需要抽象與表達(dá)復(fù)雜的多源/多類型場景數(shù)據(jù),需在模擬環(huán)境中整合與集成動態(tài)場景下的多重約束條件,這就對后續(xù)路徑規(guī)劃造成了困難。因而如何科學(xué)高效集成與管理疏散場景數(shù)據(jù),實現(xiàn)動態(tài)環(huán)境下的疏散路徑規(guī)劃,成為了學(xué)術(shù)界研究的熱點問題。幾何代數(shù)是一種利用代數(shù)語言表達(dá)與解決幾何問題的代數(shù)系統(tǒng),可以實現(xiàn)多維統(tǒng)一的幾何表達(dá),對解決疏散環(huán)境中多類型場景數(shù)據(jù)的組織與管理具有借鑒意義。同時借助幾何代數(shù)中豐富的計算算子,有助于更好解決多目標(biāo)動態(tài)路徑規(guī)劃問題。本文基于幾何代數(shù)理論,構(gòu)建了基于多重向量的疏散場景多源數(shù)據(jù)集成與建模方法;基于幾何代數(shù)中參數(shù)化幾何形狀構(gòu)建與距離計算,利用圓心在對象空間分布特征表達(dá)與依托距離的空間對象關(guān)聯(lián)上的優(yōu)勢,構(gòu)建了基于圓的層次索引結(jié)構(gòu),實現(xiàn)了疏散場景數(shù)據(jù)的統(tǒng)一組織與管理;基于幾何代數(shù)路徑拓展理論,構(gòu)建了基于幾何代數(shù)表達(dá)的啟發(fā)式尋徑算法,結(jié)合依托距離的圓索引空間組織,進(jìn)行了搜索方式上的優(yōu)化;面向應(yīng)急疏散環(huán)境,構(gòu)建了路徑規(guī)劃的場景約束體系,完成了場景索引結(jié)構(gòu)在動態(tài)環(huán)境下的更新方法,從而進(jìn)一步研究了動態(tài)環(huán)境下的多目標(biāo)路徑規(guī)劃問題。最后設(shè)計了實驗案例,構(gòu)建了用于疏散路徑規(guī)劃與分析的可視化系統(tǒng)。本文的研究工作主要包括以下幾個方面:(1)基于幾何代數(shù)的疏散場景表達(dá)與組織。根據(jù)疏散場景中不同的數(shù)據(jù)類型,結(jié)合GIS系統(tǒng)中常用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),構(gòu)建了基于幾何代數(shù)理論的疏散場景數(shù)據(jù)集成與建模方法;基于幾何圓與空間特征劃分,構(gòu)建了疏散場景的層次索引結(jié)構(gòu),實現(xiàn)了疏散場景數(shù)據(jù)的統(tǒng)一化組織與管理。(2)基于幾何代數(shù)的最優(yōu)路徑搜索。依托幾何代數(shù)路徑拓展理論,實現(xiàn)了啟發(fā)式算法的幾何代數(shù)化表達(dá),并結(jié)合場景索引結(jié)構(gòu),優(yōu)化了路徑拓展過程。(3)場景約束下的動態(tài)路徑規(guī)劃。構(gòu)建了疏散場景的多約束體系與場景索引動態(tài)更新方法,結(jié)合啟發(fā)式搜索算法,實現(xiàn)了多目標(biāo)路徑的動態(tài)規(guī)劃。本文基于幾何代數(shù)理論,構(gòu)建了疏散場景數(shù)據(jù)集成建模方法與組織模型,實現(xiàn)了對啟發(fā)式搜索算法的尋徑優(yōu)化,并在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)了場景約束下的多目標(biāo)動態(tài)路徑規(guī)劃,對于模擬應(yīng)急環(huán)境下的人員尋徑撤離具有一定的參考價值。
【學(xué)位單位】：南京師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：P208
【部分圖文】：

類型約束表達(dá)模式，建立集成多種場景要素的、滿足統(tǒng)一計算需求體系；研宄場景要素隨時間變化下的圓樹索引更新方法，實現(xiàn)場景態(tài)組織與管理；研究復(fù)雜疏散場景下多疏散人員、多疏散目標(biāo)的路法，實現(xiàn)索引結(jié)構(gòu)輔助下的動態(tài)最優(yōu)目標(biāo)選取與路徑更新。??技術(shù)路線??文基于幾何代數(shù)的數(shù)學(xué)理論，通過對應(yīng)急疏散場景中多類型數(shù)據(jù)的建索引結(jié)構(gòu)輔助下的最優(yōu)路徑搜索方法與多約束條件下的疏散路徑，并構(gòu)建系統(tǒng)平臺進(jìn)行可視化與相關(guān)案例分析。多類型數(shù)據(jù)的表達(dá)括基于幾何代數(shù)的場景數(shù)據(jù)集成與建模與基于圓樹索引的數(shù)據(jù)組最優(yōu)路徑搜索方法主要包括基于幾何代數(shù)的路徑拓展方法與集成索尋徑方法。疏散路徑動態(tài)規(guī)劃方案主要用于實現(xiàn)應(yīng)急多種約束條件動態(tài)規(guī)劃，主要包括多約束條件統(tǒng)一表達(dá)與計算、多約束條件與索引下的最優(yōu)疏散路徑動態(tài)規(guī)劃。通過構(gòu)建系統(tǒng)平臺，選取模擬疏散場可視化展示與相關(guān)疏散過程與結(jié)果分析。本文技術(shù)路線圖設(shè)計如下：??應(yīng)急疏散場Ｓ?幾何代數(shù)理論?數(shù)據(jù)表達(dá)與組織?？向疏散場景的??

對于一個完整的室外疏散場景而言，多類型要素間相互作用、相互約束；就??其所包含的場景對象來看，主要可以分為待疏散目標(biāo)、背景環(huán)境、危險要素這三??大類，如場景示意圖２．１所示。其中待疏散目標(biāo)是疏散場景的核心，主要包括場??景內(nèi)需要被撤離的目標(biāo)，包含人員及其可能借助撤離的各類交通工具；背景環(huán)境??為疏散場景的基礎(chǔ)構(gòu)建，主要包含現(xiàn)實場景內(nèi)可能存在的各類自然和人文對象，??例如道路、植被、山丘、河流、建筑物等，同時依據(jù)其在疏散環(huán)境中起到的不同??作用，又可以被分為可通行區(qū)與障礙區(qū)兩大類；危險要素是疏散場景內(nèi)可能對人??民生命財產(chǎn)安全造成損害的高危對象，例如火焰、洪水、煙氣、毒氣等等，這類??要素往往具有明顯的擴(kuò)散性，隨時間變化的動態(tài)性較強(qiáng)。??－?１，１１１?＇＇??圖２．１應(yīng)急疏散場景示例??針對上述三大類的室外疏散場景對象

達(dá)模型的最小柵格計算單元，其單元邊長為單位面積為ｓ?＝?Ｚ?ｘＬ疏散區(qū)域總??面積為ｉｚｓｘｍ。由于疏散場景可能存在不規(guī)則性，在柵格化時柵格單元需要??實現(xiàn)的對原始疏散區(qū)域邊界的全覆蓋，如圖２．２所示。??圖２．２疏散場景對象柵格化??由于疏散場景區(qū)域進(jìn)行了整體柵格化，應(yīng)急疏散模擬中主要包含的待疏散目??標(biāo)、可行區(qū)域、障礙區(qū)域與危險區(qū)域這四類基礎(chǔ)對象也都需要統(tǒng)一柵格化。對于??待疏散目標(biāo)，在疏散場景下可以忽略自身所占的空間，僅使用疏散場景內(nèi)對應(yīng)的??柵格節(jié)點位置表達(dá)；可行區(qū)域與障礙區(qū)域，在不考慮內(nèi)部空間的情況下，可簡單??轉(zhuǎn)換為帶有多種特定屬性的柵格節(jié)點的集合；危險環(huán)境要素來說，由于其本身類??型多是離散化的數(shù)據(jù)，可直接與場景柵格進(jìn)行對接，同樣表達(dá)為帶有特定屬性的??柵格節(jié)點的集合。因此，不同的疏散數(shù)據(jù)以如下方式進(jìn)行統(tǒng)一表達(dá)：??１３??
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 王鋒;潘德吉;王俊;;城市三維模型海量數(shù)據(jù)動態(tài)組織調(diào)度方法[J];中國科學(xué)院大學(xué)學(xué)報;2015年03期

2 冷勛泰;孫廣中;;路網(wǎng)上異步并行加權(quán)A*最短路徑算法[J];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)學(xué)報;2014年10期

3 夏正冬;卜天明;張居陽;;SPFA算法的分析及改進(jìn)[J];計算機(jī)科學(xué);2014年06期

4 楊建芳;高巖;;營救設(shè)備數(shù)量受限的應(yīng)急疏散模型和算法[J];運籌學(xué)學(xué)報;2014年02期

5 閭國年;袁林旺;俞肇元;;GIS技術(shù)發(fā)展與社會化的困境與挑戰(zhàn)[J];地球信息科學(xué)學(xué)報;2013年04期

6 鞏敦衛(wèi);曾現(xiàn)峰;張勇;;基于改進(jìn)模擬退火算法的機(jī)器人全局路徑規(guī)劃[J];系統(tǒng)仿真學(xué)報;2013年03期

7 張波濤;劉士榮;董德國;;基于柵格-幾何混合地圖的移動機(jī)器人分層路徑規(guī)劃[J];華東理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2011年05期

8 李清泉;李秋萍;方志祥;;一種基于時空擁擠度的應(yīng)急疏散路徑優(yōu)化方法[J];測繪學(xué)報;2011年04期

9 柳長安;鄢小虎;劉春陽;吳華;;基于改進(jìn)蟻群算法的移動機(jī)器人動態(tài)路徑規(guī)劃方法[J];電子學(xué)報;2011年05期

10 李莉;丁憶;張紅文;;“應(yīng)急一張圖”與應(yīng)急信息資源整合框架研究——以重慶市為例[J];測繪科學(xué);2011年01期

本文編號：2851701