基于 GIS 的應(yīng)急預(yù)案過程動態(tài)推演模擬技術(shù)研究

現(xiàn)代社會中難免會出現(xiàn)各種各樣的突發(fā)事件 ,如各種刑事案件、自然災(zāi)害、人為事故等 ,這些事件通常會帶來嚴重的人員和財產(chǎn)損失。制定合理、有效的應(yīng)急預(yù)案可以在突發(fā)事件發(fā)生時快速地作出處理決策 ,減少事件帶來的危害。同時 ,突發(fā)事件的處理時效性要求非常高 ,處理過程涉及大量的數(shù)據(jù) ,這些數(shù)據(jù)既有屬性數(shù)據(jù)又有空間數(shù)據(jù)。GIS 可以支持大數(shù)據(jù)量以及影像數(shù)據(jù) ,處理速度快 ,可靠性、穩(wěn)定性高 ,支持復(fù)雜的圖形符號等 ,因此 ,在應(yīng)急事件的處理中 ,離不開 GIS 技術(shù)的有效支持。

基于 GIS 的應(yīng)急預(yù)案動態(tài)推演模擬技術(shù)主要是借助于 GIS 技術(shù)、計算機技術(shù)等對應(yīng)急預(yù)案制定的救援過程進行模擬演練 ,檢驗預(yù)案的合理性和有效性 ,并對預(yù)案進行進一步完善 ,以保證在突發(fā)事件發(fā)生時能夠迅速、有效地采取應(yīng)對措施。

1 　基本概念

1. 1 　應(yīng)急預(yù)案

應(yīng)急預(yù)案是根據(jù)歷史經(jīng)驗編制的針對可能的重大事件或災(zāi)害的應(yīng)急措施 ,包括針對此類事件應(yīng)該派遣的應(yīng)急救援隊伍、車輛、如何選擇人員疏散路線等信息。應(yīng)急預(yù)案是一個救援行動進展的過程 ,制定預(yù)案的目的主要是在發(fā)生突發(fā)公共事件時能夠迅速、有效地開展救援行動 ,減少事件損失。

應(yīng)急預(yù)案庫中存儲了許多制定好的預(yù)案 ,在重大事件發(fā)生時 ,根據(jù)事件信息等關(guān)鍵詞可以在預(yù)案庫中檢索、組合 ,得到幾個初始的處置預(yù)案供指揮人員參考、選擇 ,指揮員根據(jù)實際情況 ,快速作出處理決策。同時 ,對突發(fā)事件的響應(yīng)執(zhí)行過程可以進行檢驗 ,根據(jù)實際的處理過程對預(yù)案進行評價和完善。

1. 2 　動態(tài)模擬

動態(tài)模擬是指以動畫的方式處理動態(tài)模擬對象 ,以模擬實體目標(biāo)隨時間的變化、所產(chǎn)生的行為和事件等的可視化方法。動態(tài)模擬的結(jié)果以計算機動畫的方式來體現(xiàn) ,但是 ,動態(tài)模擬與計算機動畫有所區(qū)別 : ①它們所用的背景不同 ,計算機動畫具有一個或者多個固定的背景圖像 ,動態(tài)模擬的背景是 GIS 中的地圖 ; ②計算機動畫常以夸大的手法進行目標(biāo)的處理 ,而動態(tài)模擬對象的各種動作行為是建立在真實的地理信息基礎(chǔ)上的。因此 ,采用動態(tài)模擬的方式表達應(yīng)急預(yù)案過程更加合理。

1. 3 　復(fù)合圖形符號

地圖符號為空間地理信息的抽象符號 ,用于表達地理實體 ,地圖符號是經(jīng)過專門設(shè)計和事先約定的 ,可以反映地物、現(xiàn)象和地學(xué)過程及其位置和數(shù)量特性。地圖符號主要包括點、線、面等。

復(fù)合圖形符號是指一組由實際地物要素抽象出來的更加復(fù)雜的圖形符號 ,這些符號主要是復(fù)雜的要素或要素運動變化的抽象 ,如飛機、汽車、人員、爆炸點、救援隊伍前進方向等符號。復(fù)合圖形符號主要包括點、線、面、文本等類型 ,符號的顯示風(fēng)格主要包括顏色、大小、方向、襯線、填充、漸變等。通過復(fù)合符號制作工具可以制作各種復(fù)合圖形符號 ,以滿足實際的需要。

1. 4 　圖形標(biāo)繪

圖形標(biāo)繪是指將代表預(yù)案要素的各種復(fù)合圖形符號標(biāo)繪到地圖上 ,以表達預(yù)案要素的實際內(nèi)容及空間位置。地圖是空間信息的重要表達形式 ,在 GIS 系統(tǒng)中可以直觀地瀏覽地圖信息 ,標(biāo)繪的復(fù)合圖形符號可以表達預(yù)案中的各種要素。

標(biāo)繪的復(fù)合圖形符號所在的圖層被稱為標(biāo)繪圖層 ,將標(biāo)繪圖層疊加在底圖 (地圖) 上形成了預(yù)案態(tài)勢圖。通過預(yù)案態(tài)勢圖可以直觀地了解預(yù)案相關(guān)基礎(chǔ)地理信息和預(yù)案要素的分布。

2 　預(yù)案推演模擬

2. 1 　符號動畫

在地圖上標(biāo)繪復(fù)合圖形符號可以表現(xiàn)應(yīng)急預(yù)案處理過程涉及的眾多要素 ;同時 ,為了體現(xiàn)預(yù)案的執(zhí)行過程隨時間的變化 ,可以為圖形符號添加各種動畫體現(xiàn)動態(tài)性 ,如救援隊伍到達事故現(xiàn)場進行救援、爆炸事故現(xiàn)場人員的緊急疏散等。圖形符號動畫類型主要包括移動、閃爍、縮放、變形、顯隱等。

1) 移動。通過符號位置的移動可以直觀表現(xiàn)實體要素的運動路線、運動速度、運動的時間等信息。在添加移動動畫時 ,需要在地圖上繪制移動路線 , 這條路線由多個移動點 ( X1 , Y1 , T1 ) ,( X2 , Y2 , T2 ) , …, ( Xn , Yn , Tn ) 組成 , ( X , Y) 值為坐標(biāo)點 , T 為實體運動到該點的時間 ,每一個移動點的坐標(biāo)和時間被存儲下來 , 根據(jù)這些已知移動點的信息采用內(nèi)插方法可以計算實體要素在移動時任意時刻的位置。

2) 閃爍。在閃爍動畫的執(zhí)行時間內(nèi) ,使符號顏色按照規(guī)定的時間間隔交替變化 , 或者交替地出現(xiàn)和隱藏。閃爍動畫主要用于體現(xiàn)一些重要的要素 ,或者正在發(fā)生變化的要素 ,如事故附近重要的人防工程、正在燃燒的建筑物等。

3) 縮放。在縮放動畫的執(zhí)行時間內(nèi) ,符號的大小可以按照規(guī)定的頻率放大和縮小 , 符號可以由大向小或由小向大縮放 ,同時可以對縮放的倍數(shù)進行設(shè)置?？s放動作可以體現(xiàn)要素屬性隨時間的變化 ,如表現(xiàn)爆炸的炸點圖形符號縮放可以使爆炸過程更加形象、生動。

4) 變形。在變形動畫的執(zhí)行時間 ,符號的形狀產(chǎn)生變化 , 變化的具體情況根據(jù)符號變形點( X1 , Y1 ) , ( X2 , Y2 ) , …, ( Xn , Yn ) 的坐標(biāo)變化確定。不同的圖形符號變形點個數(shù)不同 ,在變形動作的程序?qū)崿F(xiàn)中 ,主要存儲變形動作的開始、結(jié)束時間、各個變形點變化后的坐標(biāo)位置。在變形動畫播放時 ,根據(jù)這些變形點的坐標(biāo)采用內(nèi)插算法得到圖形符號每一個時刻的坐標(biāo)位置 ,然后在該位置重新繪制出來。

5) 顯隱。在顯隱動畫的執(zhí)行時間 ,符號出現(xiàn)或者隱藏。顯隱動畫可以表現(xiàn)被毀傷或者離開的實體要素 ,如意外發(fā)生的爆炸屬于突然出現(xiàn)的要素。在程序?qū)崿F(xiàn)中 ,主要采用符號的繪制或者不繪制來體現(xiàn)顯示或者隱藏。

6) 屬性變化。在動畫的執(zhí)行時間 ,即某一時刻符號的屬性發(fā)生變化 ,如顏色、襯線色等 ,主要表現(xiàn)預(yù)案要素隨時間推移的性質(zhì)改變 ,如戰(zhàn)役中我軍攻陷敵軍陣地 ,陣地指揮所的符號通常由藍色變?yōu)榧t色。

7) 符號改變。在動畫的執(zhí)行時間 ,符號本身改變 ,以表示要素信息發(fā)生本質(zhì)的改變。

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