沉浸式洪灾实验场景全息建模与疏散认知研究

This project investigates the main factors affecting individual evacuation behavior in flood disaster environments, and analyzes the similarity between virtual experimental scene and real flood scene. It researches the high fidelity expression of elements such as material flow and information flow in urban flood disaster environment by using immersive virtual reality technology. Flood evacuation holographic experimental scenarios is planned to be constructed and the participants' gradual recognition and feedback mechanisms in the flood disaster environment will be studied. The experimental data obtained in this project will be utilized to conduct comprehensive simulation of flood evacuation with enhanced decision-making capabilities. The results of this project will not only promote the development and cross-cutting research of human-land relations, geospatial cognition, behavioral geography and other related discipline, but also help provide innovative ideas, data and methods to researches for individual activity laws in flood disaster emergencies.

本项目调研分析洪水灾害环境中影响个体疏散行为的主要要素，结合虚拟实验场景和现实场景的相似性分析，采用沉浸式虚拟现实技术研究城市洪水灾害环境中物质流和信息流等要素的高逼真度表达，从而构建洪灾疏散全息实验场景。在此基础上开展参与者作为化身人在洪水灾害环境中的渐进式认知和反馈机制研究，并将实验数据用于开展增强行为决策能力的洪灾疏散过程综合模拟。本项目的研究成果，不仅有望促进地理人地关系、地理空间认知以及行为地理学等相关学科理论的发展和交叉性研究，也有助于为洪灾应急中的个体活动规律研究提供新思路、新数据和新方法。

本项目重点从城市洪水疏散场景中的视觉变量和视觉因子等研究工作着手，开展了视觉变量的引导性对比实验，获得了视觉变量的引导性排序结果,开发了室外街景的场景视觉因子的提取工具，提出了基于3D打印地形模型的增强现实洪水可视化方法，以浑河沈阳城市段鸟岛为案例区，构建了支持眼动仪设备输入的洪水疏散认知试验系统。通过项目研究共计发表SCI论文8篇，授权专利3项，软件著作权2项，培养博士/硕士研究生共计8人，培养博士后1人。.1.本项目对城市洪水疏散场景相似性建模中的场景视觉因子进行分析，采用谷歌街景（GSV）提供的海量全景数据存储用于获取天空视野因子测量值，开发了GIS集成工具（GSV2SVF），实现了从GSV图像中提取场景视觉因子；同时，结合灾害环境特征对人群疏散的引导性，对人群疏散行为进行了建模。.2.为提升灾害场景下洪水的可视化和信息认知能力，提出了一种基于3D打印模型的增强现实洪水可视化方法，解决了洪水数据的自适应处理以及虚拟洪水和地形模型的混合等技术。通过与传统的AR洪水可视化方法相对比，证明该方法有助于帮助参与者了解洪水灾害，并提供更直观和真实的视觉体验。.3.通过开展视觉搜索任务控制变量实验，采集实验过程中用户操作和眼动数据，通过任务完成时间、首次凝视时间、注视率以及任务完成准确度等量化指标，综合评价颜色、形状、尺寸、运动、闪烁等增强视觉变量以及声音变量在制图环境中的引导性，为洪水灾害场景中制图变量选取和优化提供理论支撑。.4.本项目以浑河沈阳城市段鸟岛为案例区，分析了洪水灾害环境中影响个体疏散行为的主要要素，并构建了支持眼动仪设备输入的洪水疏散认知试验系统，通过用户体验证明，该系统有助于了解参与者在洪水灾害环境中的渐进式认知和反馈机制。