矢栅混合的室内三维导航网络模型

With the urbanization progress of our country developing three dimensionally both over ground and underground, the indoor evacuation analysis becomes the critical node in the chain of emergency responding and mitigation operations. Current indoor navigation models lack of the ability to demonstrate spatial-temporal status of the navigation space, and leads to the bottleneck of optimizing egress time, locomotion speed and travelling distance. Thus, by addressing the need of indoor emergency evacuation, this research proposes a 3D indoor navigation model. This model implements the fusion of geo-metric attributes and topological relationships, and accurately depicts the holding capacity and connection status of navigation grids. Besides, this model also demonstrates the influence of hazard spreading flexibly on multi-levels of indoor navigation space, and designs a method to dynamically demonstrate the network status of the indoor vector-raster fused model. At last, a well-designed experiment for selected complex buildings is planned to mathematically simulate and carry out drills to validate and improve the proposed model. The output of this research is envisioned to improve the evaluation of the indoor evacuation plans and the design of the indoor egress passages.

随着城镇化同时向地上和地下的大型立体空间发展，室内通行空间的疏散优化成为大型建筑物应急响应和防灾减灾的关键问题。现有室内网络模型缺乏对通行空间实时状态的表达能力，难以有效优化人员撤离时间、速度和距离等指标。针对以上瓶颈，本课题系统研究提出面向应急疏散的室内三维网络模型，实现对应的拓扑网络和米制几何信息融合，准确刻画建筑物通行网格的空间承载能力及连通状态；顾及灾害蔓延对于室内通行空间疏导能力的多层次影响规律，设计实现矢栅混合的室内通行网络多维动态表达方法；选择典型综合教学大楼，采用虚实结合的方式验证并优化所提出的模型与方法。课题成果将为室内人员应急疏散模拟评估以及大型建筑室内疏散通道设计提供重要的科学依据。

项目的主要研究进展可以划分为七个部分：(一) 一种针对建筑物原始通行数据的处理方法研究；(二) 针对建筑物平面图的矢量化方案研究；(三) 对于集成空间关系的R树索引研究；(四) 针对室内通行网络的脆弱性分析研究；(五)针对室内复杂空间的基于深度学习模型的通行信息提取方法研究；(六) 针对室内通行空间的Hilbert索引构建研究；(七) 基于Openstreetmap数据融合室内外通行网络的导航研究。. 这些研究进展获得了相应的成果：①提出了一种针对建筑物原始通行数据的处理方法；②构建了一种建筑物平面图矢量化方案；③提出了一种集成空间关系的R树索引；④构建了一种针对室内通行网络的脆弱性分析方法；⑤提出了一种面向室内复杂空间基于深度学习模型的通行信息提取方法；⑥提出了一种适用于室内通行空间的Hilbert索引构建方法；⑦构建了一种基于Openstreetmap数据的融合室内外通行网络的导航方法。. 这些已经取得成果的意义和应用价值十分重要。总体来说可以被归纳为以下三点：1)为室内外导航提供基础的分析应用数据生成方法；2)为室内外导航数据使用提供高效的组织方法；3)为室内外导航数据的应用提供参考模式。. 研究成果的应用前景：1)为室内外一体化导航提供有力的数据支撑；2)可用于构建室内应急疏散的仿真场景。.下一步工作任务也十分艰巨。由于所完成的研究主要针对建筑物室内通行空间，所以较为强调对于紧凑有限空间的各种关系分析和提取。这种针对室内空间特点的优化对于空间更为开放的室外环境有效性存疑。此外，由于本项目的研究目的是提出和验证矢栅一体化三维导航模型的可行性，所以针对此种方法的优化研究不充分。因而项目所提出的解决方案在针对具有较大数据量的城市建筑群时可能存在处理时间长等效率问题。所以，下一步工作必须考虑将所提出的方案拓展到室外空间，同时也需要引入和融合各种优化手段以及方法到当前方案。