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1、Henan Un i vers i ty ot U rba n Con struct i on毕业设计（论文）开题报告题 目校园室内外一体化疏散研究学院测绘工程学院专业地理信息科学班级0624111学号学生姓名李琦指导教师牛石石开题日期校园室内外一体化疏散研究开题报告一、选题的背景与意义：学校教学楼和公寓都是人员集中的场所，由于建筑空间有限，且人数众多，一旦发 生险情，容易造成严重的人员伤亡。分析近年来发生的拥挤踩踏伤亡事故和火灾等事故 发现，事发后能否进行及时有效的安全疏散是进行救援的重中之重。因此，对教学楼和 公寓内人员疏散进行研究，制定紧急情况下的疏散预案是非常必要的。 在灾难发生之时，
2、 建筑物内的人员是否能有组织、有秩序地撤离是有关人身安全保障的大问题。对于一个 特定的建筑物，管理人员最关心建筑物内所有的人全部撤离完毕所用时间，以便于安排建筑物的出口以及撤离方案。这个问题可以通过反复的实际演习来解决。 但多次反复的 演习实际上是不可能的，理想的办法是通过理论上的分析得到。地理信息系统技术专长于管理及应用空间数据，而复杂建筑群内和室内的疏散路线 具有的空间特质。因此，应用地理信息系统技术于复杂建筑群环境和室内环境具有可行 性。但是制定应急疏散方案的关键在于如何有效地建模空间，所建模型应能够正确表达室内外空间关系、拓扑关系、室内空间的层次及归属关系并且支持地理信息系统的空间 分
3、析。此外,目前在建筑物内部通常将标注出大致疏散方向的室内平面图张贴于醒目处 ， 在部分道路旁、公共场所中则设立告示牌指引应急避难场所位置，这种静态的路线规划和指引对了解周围环境的人员或者在受影响人数较少的情况下有一定的帮助。若受影响人员数量较多，需要大规模撤离人员时，疏散过程的引导组织就变得异常困难。大量的疏 散流在有限地时间和空间内产生，很容易引发拥挤、导致冲突、并延长撤离时间。甚至 可能因人群过度拥挤、疏散距离较长，造成群死群伤的探踏事故。地理信息系统在空间 对象处理和分析方面的优势使其能够为此次建模及分析提供主要理论和技术支撑。通过模拟多种疏散影响因素的分析， 寻找到建筑中疏散问题所在，
4、以及寻找可以提 高建筑结构设计以及建筑安全管理改进的方法， 解决疏散存在的瓶颈问题等，对建筑相 关的安全管理提出改进建议。从而做到努力提高突发情况下人群疏散水平，更好的实现 人员迅速离开突发事件现场，减少建筑内人员伤亡，受困人群数量和财产损失，提高逃 生疏散出逃生的效率，进而更好的保证人群生命和财产安全，降低人员受困情况及其他 损失程度，降低突发事件影响以及破坏程度的目的。二、国内外研究现状：（一）国外研究现状国外在人群的运动行为和疏散规律的研究开始的比较早，己经大约40余年，而且已取得一些成果。1997年，Eric根据动力学理论提出人群的运动模型，模型中每个疏 散个体疏散运动都被看作是的人群
5、模拟粒子疏散运动，核心是研究疏散人员的运动受外力情况，人员的疏散速度由此决定，逃生人员疏散规律也在模型中被模拟研究分析出来， 对特殊情况的速度也进行了验算，比如经过安全门和较小空间的速度计算，以及统计出 了受伤人员数量，取得较好的研究成果。Sanjay Melkote（ 1998）等人在设施定位和运输网络设计综合模型文章中提出了优化设施定位和运输网络模型，经过深入研究发现增加设备的花费比改变网络结构花费低，此模型的优越性也在一些区域规划、分配、加强 管理和其他领域得以体现。1998年，Brogan和Hodgins也根据动力学原理研究出了 群体运动模型，模型较为适用于一些体育活动。2001年，Y
6、ohei Murakami创建了人群运动仿真系统，为人群运动的仿真做出了卓越贡献。2005年，Tajima等分析了人员疏散受建筑影响因素的作用。结合使用人群运动模型也取得了很好成效。之后DirkHelbing提出一种主动行人模型，研究总结出了拥挤和堵塞是疏散者彼此作用。而且研究出了应急情况下人群逃生模型，考虑应急状况的逃生模型为相应应急管理提供了参 考。Soraia等提出了一种模型，他把疏散群体分为个人、团队和人群三个部分，关注 组检测和分类的方法。在每一帧使用每个个体的现场位置的Voronoi图，确定社会学和心理上的时间部分演化的参数， 如距离邻居和个人空间。这些参数被用来计算个体特 征，检
7、测分析了群体的自愿或非自愿形成及其分类。一部分研究人员研究了人员疏散准备时间，有的学者基于数据统计分析方法对建筑物疏散出口人员流量研究。Lord教授（2005）等用EXIT89和STEPS软件进行了疏散的影响参数研究等都为疏散研究做出了 不可磨灭的贡献，深入了领域研究水平。（二）国内研究现状近10几年来，我国一些部门相继的开展了一些人员疏散仿真模型的研发工作。1998年袁理明等提出计算疏散时间的数学模型，计算疏散人群疏散到安全出口所用的时间。 温丽敏（1999）等提出火灾时群集疏散的模型，采用了计算机仿真计算人员疏散时间。 香港城市大学的L0SM（2002）等提出了利用计算机虚拟现实的技术，建
8、立网格疏散模 型（SGEM） 一些人员不断地优化元胞自动机模型，针对其不连续特征，建立空间连续模 型，可以仿真空间连续运动，仿真度较高。而且根据此模型，开发了仿真软件EvacSA，并将该软件应用于地下铁道使用最广泛的岛式车站标准设计的疏散模拟，取得了较好的结果。该软件也可以适用性广，除了各种建筑，也用于在人群大规模聚集的场所中提出 了用计算机仿真模拟来得出疏散时间的新方法，以概率的方法对疏散群体中的个人建 模。并反映以影响疏散过程的各种因素。通过仿真模拟地铁车站人员疏散过程，得到了疏散的时间和疏散过程。2007年，吕春杉等也提出了基于元胞自动机的仿真疏散模。 借助智能体的运动模式研究环境对运动
9、的影响。引入健康度概念，模拟了发生火灾的建筑物中不同期望速度的人员疏散过程。模拟结果与实际情况相符，为对人员疏散研究起 到了很好的结构支撑。2007年，赵妹颖等以智能体的运动模式为基础，加入火灾的因 素。赵道亮提出了二维随机模型，将研究重点在于可视范围变化对疏散的作用，并能够改变危险参数调整模型。高歌（2009）采用FDS软件模拟了某建筑的火灾烟气，并采用 Simulex疏散软件仿真模拟了人员紧急疏散，同时研究分析了结果，得出建筑火灾可能 临近的时间，得出疏散能否取得应急安全的效果。三、课题研究内容及创新（一）研究内容：1）高校教学楼和公寓安全疏散问题及不确定性分析兼顾不确定性因素，对高校教学
10、楼和公寓安全疏散存在的问题进行了研究。2）高校教学楼和公寓中人员疏散调查统计本文针对测绘工程学院教学楼和学生公寓，做了实际的调查研究，以求得到真实的 人员疏散参数，为更好的研究疏散过程和建立最优安全疏散模型提供强有力的基础数 据。3）高校学生公寓安全疏散对策研究从安全疏散设施设置、安全疏散设施管理和学生公寓人员安全管理三方面进行了安 全疏散的对策研究。将GIS技术应用于多种紧急事故疏散问题研究。 借助GIS技术能很 好地反映要素的分布特征与发展变化规律，加强模型对空间形体位置关系的描述能力。（二）创新：本文选取河南城建学院测绘工程学院教学楼和学生公寓作为研究对象 ，针对高校紧 急事故的特性，兼
11、顾不确定性因素，研究安全疏散中存在的问题。根据调查统计的相关 数据，建立最优安全疏散模型，对人员的紧急疏散过程进行模拟， 从而分析得出紧急事 故发生期间人员紧急疏散的最佳方案。四、课题的研究方法：校园室内外一体化疏散研究是一项涉及组织管理、 部门协调以及专业极强的综合体 系，对于突发事件的应急处理信息化对策的研究旨在提高应急管理的效率，本文从突发事件的应急处理角度对当前应急预案进行解析，进而提出应急处理模型，为应急预案以及当前应急预案进行解析，进而提出应急处置模型，为应急预案完善以及应急救援效率 的提高提供技术支持。本文采用对比分析法和示例分析法对问题展开研究。1. 对比分析法首先对应急预案进
12、行剖析，以现有的模型为例，分析其存在的不足之处，从而提 出深入研究的必要性以及应急预案亟需完善的迫切性。2. 示例分析法模拟多种紧急事件，通过模型分析以及对救援过程的分析，提出信息化的解决对策。 本文应用GIS技术，将地理信息系统与校园室内外一体化疏散结合， 通过其空间分析及 其相关功能的应用为信息化对策的实现提供技术支持。五、研究计划及预期成果：研究计划：本研究项目将分为三个阶段完成：1. 理论基础研究阶段：全面开展相关理论和关键技术的研究。2. 理论深入与系统开发阶段：整理和深化已有的和本项目研究相关的理论成果，形成相关产品原型。3. 应用验收与成果总结阶段：在前面研究开发与应用的基础上，
13、进一步提炼完善方 法技术体系，形成系列成果；验收本项目提出的理论方法和策略及技术成果。最后，对 课题进行全面总结，准备结题验收。预期结果：一个基于GIS技术的，面向河南城建学院测绘工程学院教学楼和学生公寓，能够应对多种紧急事故的最优安全疏散模型。六、参考文献:1 Hadjisophocleous G V,Benichou N . Development of performanee basedcodes ,performa neecriteria and fire safetyengin eeri ngmethodsJ . InternationalJournal on Engineering
14、 Performanee based Fire Codes, 2000,2 (4) : 128-1412 Meacham An introductiontoperformanee-based fire safetydesignJ . Fire risk and hazard assessment symposium , 1996: 113-1153 陈智明，霍然，王浩波等著.某教学楼火灾中人员安全疏散时间的预测J.火灾科学.2003(01) : 40-43.4 Helbing D A. Models for pedestrian behaviorM . Natural Structures.
15、Principles, Strategies , and Models in Architecture and Nature ,Part (Sonderforschungsbereich 230 , Stuttgart) . 1992褚冠全，孙金华，王青松，陈思凝.疏散准备时间及出口宽度对人员疏散影响的模拟J.科学通报.2006, 51( 6 ) : 738-744. 方正，卢兆明.建筑物避难疏散的网格模型J.中国安全科学学报.2001, 11(4): 10-13 .7 郭惠，张天巍.人员疏散模型的研究J.科技信息.2007: 163-165 .8 何大治，王长波，谢步瀛.基于几何方法的人员疏散最佳路径J.工程图学学报,2006,27(5): 23-28.9 Helbirig D, Farkas I,Vicsek T. Simulating dynamical features of escape panic J.Nature, 2000,407(6803): 487-490.10 Chien S I,KorikanthimathV V. Analysis and modeling of simultaneous a
