地下大空间灾变应急疏散数字仿真模拟实验平台原型探索
项目概况
- 项目级别：校级
- 负责人：龚达宣（24345015）
- 指导教师：赖正首
- 项目周期：2026.01 - 2026.12
研究背景与意义
随着城市化进程加速，地铁换乘站、地下商业街、人防工程等大型地下空间日益增多。这些空间结构复杂、通达度低，一旦发生火灾、洪水或塌方等灾害，人员疏散面临巨大挑战。传统的疏散模拟软件多基于2D平面网格，难以处理复杂的3D场景，且缺乏物理真实感。
本项目响应国家"十五五"规划中关于城市韧性建设和智能决策的战略需求，旨在开发一套基于物理引擎的三维疏散仿真平台，为地下空间的安全设计与应急管理提供科学依据。
地下空间三层耦合疏散仿真平台概念示意图（ClaudeBot生成）
研究内容
本项目构建"物理环境—信息传播—群体行为"三层耦合架构：
物理层：基于游戏级物理引擎（Jolt Physics）搭建三维场景，导入真实建筑结构模型，模拟塌方、洪水、火灾等灾害的物理过程，包括通道阻断、积水流动、烟雾扩散等效果。
信息层：模拟智能体的有限感知能力，通过视野检测、视线遮挡、声音传播等机制，实现信息在人群中的扩散与传播，考虑信息误传与纠正过程。
逻辑层：基于行为规则驱动疏散决策，实现趋向出口、避开危险、跟随人群、犹豫改道等典型疏散行为，评估疏散时间、拥堵区域、出口利用率等关键指标。
技术路线
- 开发语言：C++
- 物理引擎：Jolt Physics
- 图形渲染：Vulkan 实时渲染器
- 规则定义：GAML（借鉴 GAMA Platform）
- 性能优化：ECS 实体组件系统、空间八叉树、SIMD 加速
创新点
- 三层耦合架构：建立物理层、信息层、逻辑层的有效连接，打通具象物理与抽象决策之间的交互桥梁
- 3D 物理驱动：相比传统 2D 平面模拟，引入真实物理引擎提升场景真实感
- 有限感知模型：智能体基于非全知信息决策，更符合真实灾害中的人员行为
预期成果
- 开发一套开源的地下空间疏散仿真软件
- 支持多种灾害类型（火灾、洪水、塌方）的模拟
- 产出疏散时间、拥堵热点、出口效率等评估指标
- 提供完整技术文档与使用说明
本项目为2026年校级大学生创新创业训练计划项目