基于火灾场景仿真的室内外应急疏散模型

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1、密级：硕士学位论文基于火灾场景仿真的室内外应急疏散模型作者姓名:张琳指导教师:黄晓霞研究员中国科学院遥感与数字地球研究所李红旮副研究员中国科学院遥感与数字地球研究所学位类别:理学硕士学科专业:地图学与地理信息系统培养单位:中国科学院遥感与数字地球研究所2018年6月Indoor-outdoorEmergencyEvacuationModelBasedFireSceneSimulationAThesisSubmittedtoUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequireme

2、ntForthedegreeofMasterofNaturalScienceByLinZhangThesisSupervisor:ProfessorXiaoxiaHuangAssociateSupervisor:AssociateProfessorHonggaLiTheInstituteofRemoteSensingandDigitalEarth,ChineseAcademyofSciencesJune,2018中国科学院遥感与数字地球研究所学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的

3、成果。论文中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：日期：年月日学位论文使用授权说明本人在导师指导下完成的论文，知识产权归属中国科学院遥感与数字地球研究所。本人完全了解中国科学院遥感与数字地球研究所关于收集、保存、使用学位论文的规定，同意研究所保存或向国家有关部门及机构送交论文的印刷版和电子版，允许论文被查阅和借阅；同意授权研究所采用影印、缩印、数字化

4、或其它复制手段保存和汇编本学位论文。本人保证毕业后，以本论文数据和资料发表论文（著作）或使用论文工作成果时，第一署名单位为中国科学院遥感与数字地球研究所，并征得导师同意。保密论文在解密后遵守此规定。论文作者签名：导师签名：日期：年月日摘要摘要火灾是危害公共安全的主要灾难之一，严重威胁着人类的生存和发展。经济快速发展背景下带来的大型现代建筑物因其内部人员密集和结构复杂等特点，存在诸多的火灾安全隐患。针对大型建筑物室内外火灾场景，研究如何建立安全合理的应急疏散路径，对火灾中应急救援、疏散指挥和消防疏散演练等都具有重要的指导意义和参考价值。本文针对目前应急疏散研究中

5、存在的问题，基于GIS技术、三维建模技术、火灾数值模拟技术和路径搜索技术等方法，开展火灾场景仿真和室内外疏散路径模型研究，主要完成了以下几个方面的工作。（1）研究室内外火灾环境建模方法，基于GIS室内外制图技术和三维建模技术，提出一种针对火灾环境的三维建模方法，根据制作的二维室内外地图分析室内建筑场景和室外地物分布情况，分别建立室内及室外的三维模型。（2）研究火灾场景数值仿真模型，基于火灾数值模拟原理，通过求解Navier-Stokes方程，计算火灾燃烧过程中的温度变化和烟气能见度等参量。针对数值模拟提出一种分区域变尺度的网格划分方法，能够在保证精度的前提下提

6、高计算效率。（3）研究最短路径选择算法，分别基于A*路径搜索和Dijkstra路径搜索建立室内和室外的疏散路径搜索模型。通过社会力模型对A*路径搜索算法的启发函数进行改进，用各种物理力对路径选择进行加权计算，用于表现疏散过程中人与人、人与环境的相互作用；根据火灾数值模拟结果分析火灾燃烧危险区，建立火灾影响下的室内疏散路径选择规则，改进室内疏散路径选择；基于GIS路网模型，采用Dijkstra路径搜索算法计算室外最短疏散路径。（4）对网格-网络数据进行转换处理，实现室内外应急疏散路径集成连接。基于所提出的方法和模型，本文选择具有代表性的大型建筑物作为研究对象，建

7、立室内外三维火灾场景仿真模型，研究受火灾影响下的室内疏散路径和室外疏散路径，通过转换处理对室内和室外路径进行连接，建立室内外应急疏散模型。关键词：GIS，三维建模，火灾数值模拟，最短路径，室内外应急疏散IABSTRACTABSTRACTFireisoneofthemajordisastersthatendangerpublicsafetyandthreatenthesurvivalanddevelopmentofhumans.Duetotheinternalcharacteristicofhighpersonneldensityandcomplexstruct

8、ureoflargemodernbui