、運(yùn)動與行為模塊130、仿真內(nèi)核模塊140和人機(jī)交互模塊150。
[0033]其中，地理空間模塊110用于根據(jù)與城市交通相關(guān)的信息建立虛擬地理空間結(jié)構(gòu)，其中，虛擬地理空間結(jié)構(gòu)包括基于車道的路網(wǎng)模型和基于路段的路網(wǎng)模型。在本發(fā)明的一個實施例中，與城市交通相關(guān)的信息包括但不限于:路網(wǎng)信息、建筑信息、地形信息和危險區(qū)域信息中的一個或多個。
[0034]具體而言，地理空間模塊110負(fù)責(zé)構(gòu)建仿真系統(tǒng)的虛擬地理空間結(jié)構(gòu)，并與通用GIS數(shù)據(jù)格式相兼容。它由必要的路網(wǎng)信息、建筑信息和可選的地形信息和危險區(qū)域信息組成。綜合考慮城市級別疏散的特性，本發(fā)明的實施例采用了基于路網(wǎng)的道路建模方法，并提供了基于車道和基于路段的兩種建模方式。兩種不同的建模方式可以適應(yīng)不同分辨率的地理空間數(shù)據(jù)。在解決實際仿真問題時，對于較為粗糙的地理空間數(shù)據(jù)，可以采用以路段為最小單元的路網(wǎng)模型，而對于刻畫詳細(xì)的地理空間數(shù)據(jù)，則可以采用基于車道的建模方式建設(shè)仿真路網(wǎng)的精細(xì)結(jié)構(gòu)。建筑信息按不同功能的街區(qū)進(jìn)行了劃分，用以模擬常態(tài)城市下的人員分布。地形和危險區(qū)域信息作為疏散決策的重要輔助信息，也被收錄在系統(tǒng)架構(gòu)中。地理空間模塊重建了完整的緊急疏散情境下的復(fù)雜地理空間。實踐證明，該模塊的雙分辨率結(jié)構(gòu)，可以適應(yīng)非常粗糙的地理信息數(shù)據(jù)，也可以刻畫十分精細(xì)而逼真的道路空間結(jié)構(gòu)，是一個適應(yīng)性很好的地理建模方法。
[0035]智能體模塊120用于構(gòu)建虛擬地理空間中的動態(tài)實體，并對動態(tài)實體進(jìn)行管理，以及將動態(tài)實體以智能體實體進(jìn)行呈現(xiàn)。其中，動態(tài)實體包括但不限于:普通人員、指揮人員、交通控制設(shè)施和影響交通的障礙物中的一個或多個。
[0036]具體而言，智能體模塊120是基于多智能體技術(shù)構(gòu)建的動態(tài)實體存儲和管理子系統(tǒng)。建立了針對城市交通仿真的智能體理論框架，并將仿真空間中所有的非靜態(tài)實體全部以智能體實體的方式呈現(xiàn)。這使得普通人員、疏散人員、指揮人員，甚至城市中的交通控制設(shè)施和影響交通的障礙物全部以統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存儲，并能夠被充分刻畫。引入了智能體模板的概念，實現(xiàn)了不同類型智能體運(yùn)動參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化工作。嵌入知識概念，從局部個體視角設(shè)計智能體實體，模擬了微觀仿真中智能體“非全知”的現(xiàn)象。
[0037]運(yùn)動與行為模塊130用于在應(yīng)急情境下利用“決策一博弈一個體行為一變換”模擬機(jī)動車行為，并根據(jù)嵌入的運(yùn)動行為模型對機(jī)動車行為進(jìn)行疏散仿真，得到機(jī)動車的運(yùn)動過程并對機(jī)動車的運(yùn)動過程進(jìn)行目標(biāo)規(guī)劃。
[0038]具體而言，運(yùn)動與行為模塊130負(fù)責(zé)解決機(jī)動車個體在特定應(yīng)急情境下的基本行為設(shè)定，本發(fā)明的實施例提出了 “DGIT四層行為架構(gòu)”，通過決策活動(decis1n)、博弈活動(Game)、個體行為(Individual)、變化活動(Transform)，如圖3所示，描述駕駛員的駕駛行為邏輯過程，該行為框架可以完整的映射到物理層面，它是一個開放性的微觀運(yùn)動行為模型框架，從理論上解決了同一個疏散仿真系統(tǒng)中嵌入不同運(yùn)動行為模型的問題。由此衍生的運(yùn)動、個體行為、群體行為和社會行為所組成的等級層次架構(gòu)，使得疏散模型能夠在一個清晰的邏輯體系內(nèi)分別關(guān)注精細(xì)的運(yùn)動過程和宏觀的目標(biāo)規(guī)劃。利用它作為智能體理論框架中的核心模型架構(gòu)，用戶可以用非常小的時間成本開發(fā)不同的微觀仿真模型，并嵌入疏散仿真系統(tǒng)。
[0039]仿真內(nèi)核模塊140用于對智能體實體進(jìn)行產(chǎn)生、回收、通信和運(yùn)動處理，并捕捉智能體模塊中產(chǎn)生的虛擬地理空間內(nèi)的宏觀數(shù)據(jù)。其中，仿真內(nèi)核模塊140包括:產(chǎn)生器、回收器、運(yùn)動行為管理器和通信管理器，其中，產(chǎn)生器用于對智能體實體進(jìn)行產(chǎn)生，回收器用于回收智能體實體，運(yùn)動行為管理器用于管理所述智能體實體，通信管理器用于在智能體實體間進(jìn)行通信管理。
[0040]具體地說，仿真內(nèi)核模塊140是驅(qū)動該模塊中數(shù)以萬計的智能體實體，對它們的產(chǎn)生、回收、通信和運(yùn)動做一致化的處理，本發(fā)明的實施例設(shè)計了一套稱為智能體引擎的體仿真驅(qū)動流程，包括產(chǎn)生器與回收器、運(yùn)動行為管理器、通信管理器。最后，智能體模塊內(nèi)加入了數(shù)據(jù)采集器，以最小的時間資源捕捉仿真空間內(nèi)的宏觀數(shù)據(jù)。智能體模塊的構(gòu)建是具有前瞻性的。它規(guī)劃了不同類型的智能體，以及智能體之間的完整工作流程，可以被用來研宄常態(tài)和緊急狀態(tài)下的疏散路徑、時空可達(dá)性、混合疏散性質(zhì)等眾多領(lǐng)域和問題，是一個足夠微觀的多智能體仿真架構(gòu)。
[0041]人機(jī)交互模塊150用于接收用戶指令，并根據(jù)用戶指令控制城市交通應(yīng)急疏散仿真系統(tǒng)運(yùn)行，以及將城市交通應(yīng)急疏散仿真系統(tǒng)的仿真結(jié)果呈現(xiàn)給用戶。
[0042]具體地，人機(jī)交互模塊150負(fù)責(zé)完成用戶與系統(tǒng)進(jìn)行交流和對話。通過該模塊，系統(tǒng)能夠迅速準(zhǔn)確地將數(shù)據(jù)部分的內(nèi)容、模型部分的仿真過程和推理結(jié)果展現(xiàn)給決策者，同時，決策者也能夠向系統(tǒng)傳達(dá)指令，導(dǎo)入地圖及人員數(shù)據(jù)，選擇希望使用的模型和疏散方案。人機(jī)交互模塊設(shè)計為四個子系統(tǒng):顯示、分析、事件、操作子系統(tǒng)。顯示部分將區(qū)域地理信息和人員信息以虛擬現(xiàn)實的方式展現(xiàn)給用戶，此處設(shè)計了兩種虛擬現(xiàn)實的可視化方式。一方面，采用三維和二維結(jié)合現(xiàn)實的方式，用戶可以從二維視角觀察全局的疏散仿真狀態(tài)，或者切入三維視角，微觀觀察特定路段的機(jī)動車行駛、排隊，另一方面，系統(tǒng)設(shè)計了虛擬現(xiàn)實的個體視角，用戶以某一機(jī)動車的視角，參與整個疏散過程；分析部分提供系統(tǒng)疏散仿真后的反饋數(shù)據(jù)，包括疏散總時間、各出口 /避難場所的人數(shù)、人群心理參數(shù)、各路段工作負(fù)荷等等重要參數(shù)，可供決策者進(jìn)行對比、分析和判斷；事件部分負(fù)責(zé)為智能體系統(tǒng)提供交互以及即時地顯示疏散仿真過程中的各種重要事件，包括路段嚴(yán)重?fù)矶?、避難場所滿員、人群混亂行為等；操作部分接受數(shù)據(jù)部分的導(dǎo)入和導(dǎo)出指令，負(fù)責(zé)控制其他各模塊工作。
[0043]如圖2所示，本發(fā)明的實施例公開了一種城市交通應(yīng)急疏散仿真系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟:
[0044]S201:啟動所述城市交通應(yīng)急疏散仿真系統(tǒng)；
[0045]S202:根據(jù)災(zāi)害事件的影響，確定疏散區(qū)域的范圍，并將所述疏散區(qū)域的GIS數(shù)據(jù)載入交通疏散仿真平臺；
[0046]S203:設(shè)定應(yīng)急管理初步規(guī)劃的交通疏散集結(jié)點，并在路網(wǎng)中的關(guān)鍵路口設(shè)立疏散向?qū)В?br>[0047]S204:選擇疏散駕駛行為模型；
[0048]S205:按照街區(qū)的實際人口分布，生成機(jī)動車智能體并加載到城市路網(wǎng)，運(yùn)行仿真系統(tǒng)，以使車輛朝目標(biāo)地運(yùn)動，進(jìn)行應(yīng)急疏散。
[0049]該方法還包括:
[0050]S206:輸出、顯示路網(wǎng)中機(jī)動車的實時流量、流速、路口擁堵情況、各集結(jié)點已疏散車輛數(shù)等數(shù)據(jù)。
[0051]S207:將應(yīng)急疏散結(jié)果呈現(xiàn)給用戶。
[0052]具體而言，包括:
[0053](I)仿真啟動
[0054]用戶利用仿真系統(tǒng)人機(jī)交互部分啟動系統(tǒng)各個模塊，各模塊進(jìn)入待命狀態(tài)。
[0055](2)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備
[0056]根據(jù)災(zāi)害事件的影響，確定疏散區(qū)域的范圍，將該區(qū)域GIS數(shù)據(jù)載入交通疏散仿真平臺，并利用地理空間模塊轉(zhuǎn)換為可辨識的數(shù)據(jù)庫格式，即將GIS中數(shù)據(jù)的各圖層和相應(yīng)的字段與地理空間模塊的數(shù)據(jù)相對應(yīng)。若信息缺失，工具將提供默認(rèn)賦值和隨機(jī)取值的替代方案。
[0057](3)方案實施
[0058]利用系統(tǒng)人機(jī)交互模塊的部署工具，將應(yīng)急管理初步規(guī)劃的交通疏散集結(jié)點進(jìn)行設(shè)定，作為疏散區(qū)域的出口 ；并在路網(wǎng)中的關(guān)鍵路口設(shè)立疏散向?qū)В呗宰詣由苫蚣虞d已有交通疏散分配策略至疏散向?qū)?，疏散方案初始化完成，以便于仿真啟動后指揮路口車輛分流。
[0059](4)設(shè)定駕駛模型
[0060]在運(yùn)動與行為模塊中選擇疏散駕駛行為模型。駕駛員接收到疏散指示后，其個體行為表現(xiàn)出非常態(tài)特征。用戶可以依據(jù)當(dāng)前事件情境，在運(yùn)動行為模塊中設(shè)定駕駛員個體行為模型，包括最短路徑模型、貪婪模型和道路吸引模型。在運(yùn)動層中，機(jī)動車擁有沿道路前進(jìn)、停止、在節(jié)點轉(zhuǎn)向三個運(yùn)動單元；在社會層行為中，所有智能體在常態(tài)下以固定出行“時間-狀態(tài)”規(guī)則為目標(biāo)運(yùn)動，而在緊急狀態(tài)下，則全部向地圖指定的疏散集結(jié)點運(yùn)動。
[0061](5)交通疏散仿真啟動
[0062]按照街區(qū)的實際人口分布，仿真系統(tǒng)自動生成機(jī)動車智能體并加載到城市路網(wǎng)，仿真系統(tǒng)開始運(yùn)行，車輛根據(jù)當(dāng)前情境設(shè)定，朝目標(biāo)地運(yùn)動。在設(shè)有疏散向?qū)У穆房冢瑱C(jī)動車以一定的概