文章导读

火灾时空模拟与疏散路径规划是城市应急响应的重要研究领域，是解决火灾发生应急复杂问题的首要任务。随着精细化建筑信息模型需求的不断增长，火灾时空模拟与预测的计算量与数据量急剧剧增加，对建筑物火灾应急响应提出严峻挑战。

来自南京林业大学杨强博士及其团队通过分析火灾发生中环境因素的时空演变特征，构建火灾场景，从而通过动态路径规划方法获得高效、实时的人员疏散方案，将研究成果发表在了ISPRS International Journal of Geo-Information (IJGI) 期刊上。

该研究通过模拟火灾的气象要素、建筑结构、建筑表皮等影响环境因素的时空特征，基于“现实中最不利影响”(The Realistic Worst Case, RWC) 原则，使用不同季节的叠加分析来构建火灾场景，设计用于人员疏散的生命安全保障路径 (Life Safety Assurance Path, LSAP)。研究表明，火灾情景可提高火灾时空模拟模型的速度和运行效率，为应急响应的路径规划提供理论基础和技术支持。

研究内容

本文结合建筑信息模型 (Building Information Model, BIM) 和地理信息系统 (Geographical Information System, GIS)，通过获取建筑的建筑结构、建筑表皮、消防设备、管网等因素和气象因素，基于“现实中最不利影响”原则，构建火灾发生的场景区和场景，进而结合火灾蔓延趋势和路径规划算法，实时规划人员疏散路径。

研究结果

(1) 为高效、快速地实现火灾模拟预测与人员疏散，需在火灾模拟过程中，减少火灾与人员疏散模拟的数据量，本文结合火灾和人员疏散的影响因素，引入地理场景的理念，基于“现实中最不利影响”的原则，构建火灾与人员疏散场景。将建筑物特征数据和火灾场景数据相联合，构建建筑物火灾场景，进而结合火灾自身蔓延过程，构建人员疏散路径。

(2) 根据“现实中最不利影响”原则，在选择建筑物场景包含的因素时，要尽可能选择现实中存在的最不利的影响因素，即现实情况中最容易造成火灾发生的影响因素，进而通过时空模拟与叠加分析，构建建筑物相应的火灾场景。

(3) 在火灾场景构建的基础上，模拟预测建筑物火灾蔓延趋势，分析特定场景条件下火灾发生后烟气、有毒气体、能见度、温度等影响人员疏散的危害因子的时空演变趋势，明确各危害因子临界值的时空分布特征。

(4) 在开展建筑火灾人员疏散模拟过程时，为构建室内网络模型，依据建筑三维信息模型，利用拓扑分析方法构二维室内网络模型。与传统的时间最短路径、距离最短路径相对比，结合火灾时空蔓延趋势，提出生命安全保障路径，以实现人员疏散路径的实时规划。

研究结论

本文根据RWC原则，提出了BIM与GIS相结合的火灾场景构建方法和思路，以及生命安全保障路径的规划与设计。根据火灾的增加趋势、火灾放热速率和消防系统的工作状态，通过对环境因素的时空模拟，获得火灾场景的特征参数，构建建筑物火灾场景，通过对不同火灾情景和四季发展趋势研究，采用蚁群搜索算法对生命安全保障路径进行评估，即LSAP最大限度地缩短了路径距离和疏散时间，确保人员的安全疏散。

原文出自 ISPRS IJGI 期刊：https://www.mdpi.com/1483668

进入期刊英文主页：https://www.mdpi.com/journal/ijgi

ISPRS IJGI 期刊介绍

主编：Wolfgang Kainz, University of Vienna, Austria

期刊主题涵盖地理信息科学和技术各个方面，主要包括空间数据模型与管理、空间分析与决策、地理空间人工智能、地图制图、空间数据基础设施、地理空间网络、志愿地理信息、基于位置的服务、轨迹分析、智慧城市和前沿地理空间应用等。

2023 Impact Factor：2.8

2023 CiteScore：6.9

5-year Impact Factor ：3.0