基于GIS和多目標進化算法的應急疏散路徑優化

徐橙瑋　趙云勝　付國榮　魏源　周文慧

摘 要：針對現有應急疏散路徑規劃較少考慮多個決策目標和可視化能力不足的問題，提出一種將GIS（地理信息系統）技術和多目標進化算法結合的模型，建立可以優化應急疏散路徑的方案。建立空間多目標優化模型，并用NSGA-Ⅱ多目標進化算法來求解，得出一組疏散路徑最優方案。結果表明：該模型在進行應急疏散路徑規劃上具有可行性，并且有很好的可視化效果，其疏散路徑優化結果可直接為決策者制定疏散方案提供參考。

關鍵詞：GIS；多目標進化算法；應急疏散；疏散路徑

中圖分類號：TB

文獻標識碼：A

doi：10.19311/j.cnki.16723198.2016.26.145

1 應急疏散路徑優化模型

本文結合GIS和多目標進化算法，提出應急疏散路徑優化三步法模型來求解疏散路徑最優方案，如下圖1所示。

1.1 安全避難區域選址

在Arcgis軟件中矢量化合適的場地作為安全避難區域，建立安全避難區域地理信息數據庫，包括：地理位置、面積、可容納人數等。

1.2 待疏散區到安全避難區域的最優路徑

將待疏散區數據、安全避難區域數據和道路網絡數據導入Arcgis軟件，求解出每個待疏散區到指定安全避難區域的最優路線和最優路線的長度。

2 應急疏散路徑優化

2.1 構建空間多目標優化模型（Spatial MO ）

建立的應急疏散路徑多目標優化數學模型如下所示：

3 結論

（1）構建了應急疏散路徑優化三步法模型，該模型同時滿足過載能力最小化和總疏散時間最短兩個決策目標，提高了應急疏散路徑規劃的準確性。

（2）將NSGA-Ⅱ多目標進化算法與GIS技術有效結合，求解應急疏散路徑空間多目標優化問題。

（3）由于以pareto前沿形式來表示一組應急疏散路徑優化方案的方法是首次提出，因此如何從pareto前沿中再次選擇最優化方案還有待進一步研究。

參考文獻

[1]何健飛，劉曉.基于擁擠度的地鐵應急疏散路徑優化方法.中國安全科學學報，2013，23（2）：166171.

[2]劉少麗，陸玉麒，顧小平等.城市應急避難場所空間布局合理性研究.城市發展研究，2012，19（3）：113117，120.

[3]伍麗，唐羚姿，饒智杰.重慶市榮昌縣應急管理問題及對策研究.現代商貿工業，2015，（20）：206.

[4]劉楠楠.基于進化算法的多目標優化算法及應用研究[D]：南京：南京航空航天大學，2010.