[发明专利]一种面向灾难应急的疏散规划方法

说明书

本发明涉及一种面向灾难应急的疏散规划方法及疏散规划系统，通过建立虚拟力场，将复杂的大规模疏散问题通过力场函数进行描述，并通过力场函数的负梯度方向决定人员的疏散方向，解决了对于复杂的灾难环境难以建模的问题，使问题描述简单，同时提升了算法的计算效率；而且能够将待疏散人员位置、避难场所分布及其容量等影响应急疏散规划的因素考虑在内，给待疏散人员提供及时的疏散引导，并且在算法的求解过程中，将应急避难场所实时剩余容量参数作为引力系数，使得整个疏散过程中避难场所的容量达到均衡状态，节省了大量疏散时间，随着疏散人数规模的增加，算法优势愈加明显。

技术领域

本发明涉及一种面向灾难应急的疏散规划方法及疏散规划系统，属于灾害防护技术领域。

背景技术

近年来，难以预测和控制的各类灾难事件频频爆发，给人类带来沉痛的灾难和巨大的经济损失，有些影响巨大而深远。2005年，“卡特里娜”飓风横扫美国佛罗里达州及墨西哥湾沿海地区，造成1800多人死亡，数百万人无家可归，经济损失达340多亿美元；2011 年日本东部海域发生了9.0级地震，地震引发了巨大海啸，造成了重大人员伤亡和财产损失，地震和海啸还袭击了福岛核电站，引发了继切尔诺贝利核泄漏以来，最大规模的核泄漏事故，紧急疏散人数达10余万人，这些大型灾难事件都导致了大规模的群体性迁移避难行为。因此，如何针对灾难事件的高突发性、破坏性、复杂性和不确定性等特点，开展快速有效的灾难应急处理越来越受到世界各国政府及学术界的关注。而防止和减少事故造成人员伤亡的最重要措施是对处在灾难影响范围内的人员及时进行有序疏散规划。

对于应急疏散规划问题(Emergency Evacuation Planning Problem，EEPP)，目前主要存在以下几个难点：

(1)灾难发生时，由于灾难实况信息传播不及时，受灾区域内的待疏散人员处于高度紧张恐惧状态，影响了对灾难形势的判断，从众心理造成大范围的道路拥堵，无组织的疏散行为造成避难场所分配的严重不均衡，延误了宝贵的疏散时间。

(2)现有的关于应急疏散规划的相关研究成果可分为宏观和微观两个方面。宏观疏散研究关注大规模的人员疏散，但是缺乏人性化疏散的考虑；微观疏散研究主要关注小规模人群在室内环境下的疏散，但是缺乏对宏观上避难场所分配的考虑，不具有普适性。

(3)影响应急疏散规划的因素很多，例如待疏散人员位置、道路拥塞状况、避难场所分布及其容量等，但现有的研究通常仅考虑单方面或某几个方面的影响因素，进而影响了研究的科学性，且缺乏实际应用性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够有效提高求解效率，缩短疏散路线长度和疏散时间，使周边避难场所剩余容量达到均衡状态的面向灾难应急的疏散规划方法。

本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了一种面向灾难应急的疏散规划方法，分别针对各个待疏散人员，按如下步骤，实现待疏散人员向避难场所的疏散：

步骤1.以待疏散人员的经纬度坐标X建立该疏散人员所对应的直角坐标系xoy；

步骤2.获得待疏散人员经纬度坐标X与灾难发生点经纬度坐标O之前的欧几里得距离，作为危险距离d_O，同时，获得待疏散人员经纬度坐标X分别与各个避难所经纬度坐标G_m之间的欧几里得距离，作为待疏散人员分别对应各个避难所的疏散距离 1≤m≤M，M表示避难所的总数；

步骤3.针对各个避难所，获得满足条件所对应的各个避难所，作为对应于待疏散人员的各个可选疏散避难所，ρ_G表示预设避难所安全疏散距离；

步骤4.分别针对各个可选疏散避难所，根据如下公式：