CN115994981B - 一种用于应急演练方案的三维自动推演方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于应急演练方案的三维自动推演方法，通过选取演练方案应用场景，采集所述应用场景的实时数据，根据采集的实时数据进行三维建模，并制定应急演练方案，提取演练方案中自动推演所需要的组成要素信息，构建动态推演模型，对模型进行形式化描述以获取应急演练方案的形式化语言数据文档，提取应急演练方案的形式化语言数据文档中的组成要素信息，并传递至构建的三维场景渲染引擎进行可视化展示。通过本发明提出的自动推演方法，可以根据需要选取演练方案中能够产生相互影响的主体或者客体作为实体对象，赋予实体对象进行特定动作的行为，强调实体对象在突发事件中的行为特征和动作举措，使得推演方案更加真实化。
Description
技术领域
本发明涉及应急演练方案三维模拟技术领域，特别涉及一种用于应急演练方案的三维自动推演方法。
背景技术
应急救援和应急演练工作近年已经引起了各级政府部门的高度重视，迫切需要借助信息化手段提高应急事件管理工作的时效性、科学性。应急管理工作重在预防，传统应急演练通过构建突发事件场景，使人们熟悉突发事件，提高应对突发事件风险意识，增强突发事件应急反应能力，对应对突发事件有着重要的作用。
受限于成本高、参演人数有限、模拟的突发问题单一和不能循环利用等缺点，基于计算机的三维模拟自动推演方式应运而出，但现有的三维自动推演方法均是以得到针对突发事件的宏观调控结果为目的，忽略实践中个体的存在作用，而真是的突发事件中，个体的行为措施常常，能够导致事态的不同发展方向，这是现有的推演模型中未能涉及的。为此，我们提出一种用于应急演练方案的三维自动推演方法。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种用于应急演练方案的三维自动推演方法，通过选取演练方案应用场景，采集所述应用场景的实时数据，根据采集的实时数据进行三维建模，并制定应急演练方案，提取演练方案中自动推演所需要的组成要素信息，构建动态推演模型，对模型进行形式化描述以获取应急演练方案的形式化语言数据文档，提取应急演练方案的形式化语言数据文档中的组成要素信息，并传递至构建的三维场景渲染引擎进行可视化展示，可以有效解决背景技术中的问题。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种用于应急演练方案的三维自动推演方法，包括以下步骤：
a.选取演练方案应用场景，采集所述应用场景的实时数据，根据采集的实时数据进行三维建模，并在三维平台中加载，实现应用场景的可视化；
b.制定应急演练方案，提取演练方案中自动推演所需要的组成要素信息；
c.构建动态推演模型，并对构建的推演模型进行形式化描述；
d.利用推演模型的形式化描述提取出自动推演所需的数据，获取应急演练方案的形式化语言数据文档；
e.导入形式化语言数据文档至动态推演系统，提取应急演练方案的形式化语言数据文档中的组成要素信息，并传递至构建的三维场景渲染引擎进行可视化展示。
进一步的，为获取更为全面的应用场景数据，构建更加真实的三维模型，所述实时数据包括但不限于应用场景的精确数据、GIS数据、三维影像数据、二维影像数据、照片数据。
进一步的，为使演练方案更具真实性，需选取演练方案中能够产生相互影响的主体或者客体作为实体对象，并赋予实体对象进行特定动作的行为，所述要素信息包括实体对象信息、行为信息。
进一步的，为更好的描述实体对象在演练方案中所起到的作用，所述实体对象信息包括标识ID、空间位置信息、行为开始时间、行为结束时间、实体存储位置，所述行为信息用于描述实体对象的活动过程，包括若干个动作特征。
进一步的，所述步骤e的具体步骤为：
①从演练方案对象实例中提取第一实体对象信息，根据实体的标识 ID、实体存储位置和三维场景中初始位置的世界坐标，在动态推演模型中添加该实体对象并进行显示；
②获得第一实体对象的演练计划信息，并从演练计划信息中解析演练计划序列和控制关系节点，获得演练方案中的演练计划信息与各行为信息之间的相互关系；
③获取第一实体对象的行为信息，并从行为信息中解析行动序列和控制关系节点，获得演练方案中的行为信息与各动作特征之间的相互关系；
④根据动作特征的动作开始时间先后，从演练方案中获得第一实体对象执行的具体的第一动作特征信息；
⑤重复上述步骤④，从演练方案中依次获得第一实体对象执行的具体的第二动作特征信息直至第n动作特征信息，从而在三维场景中将该实体的行为信息动态地表现；
⑥重复上述步骤，根据读取的演练计划信息，按照演练计划使所有实体对象的行为信息均在三维场景中动态地表现，达到预想的演练结果。
进一步的，所述行为信息动态地表现步骤为：
①根据实体对象行为起点和终点的世界坐标，计算出其在执行某一行为的运动轨迹长度，并根据行动的开始和结束时间计算出该实体实施该行为时所需的机动时间；
②计算在这个时间步长内实体在世界空间的位移矢量大小，并计算出实体在任务执行完成后的空间坐标；
③将获取的坐标加入到实体的轨迹集合中，更新实体在三维应用场景虚拟空间的位置。
进一步的，所述动态推演系统包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其中，所述处理器执行所述程序时实现所述方法的步骤。
本发明具有如下有益效果：
通过本发明提出的自动推演方法，可以根据需要选取演练方案中能够产生相互影响的主体或者客体作为实体对象，并赋予实体对象进行特定动作的行为，强调实体对象在突发事件中的行为特征和动作举措，使得推演方案更加真实化；
通过多元手段获取应用场景的实时数据，并依据获取的数据构建应用场景的三维模型，使构建的模型更加真实化。
附图说明
图1为本发明一种用于应急演练方案的三维自动推演方法的整体技术路线图；
图2为本发明一种用于应急演练方案的三维自动推演方法可视化展示的步骤示意图；
图3为本发明一种用于应急演练方案的三维自动推演方法推演模型要素信息的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明，其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制，为了更好地说明本发明的具体实施方式，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸。
实施例1
如图1-3所示，一种用于应急演练方案的三维自动推演方法，包括以下步骤：
a.选取演练方案应用场景，采集应用场景的实时数据，根据采集的实时数据进行三维建模，并在三维平台中加载，实现应用场景的可视化；
为获取更为全面的应用场景数据，构建更加真实的三维模型，实时数据包括但不限于应用场景的精确数据、GIS数据、三维影像数据、二维影像数据、照片数据，采集的数据是指一切能够进行图片化，或者转化为图片和形成空间感的数据，对于3D建模来说，提供精确多类的数据支持，能够使得构建的应用场景的模型更架仿真，对于精确数据，可以是CAD图纸、BIM模型等由专业设计人员制作交付的数据，若无法得到这类精确数据，可以采取实地测量或者其他方式来获取，其目的是为了采用多元手段获取实体场景的多源数据，并通过获取的多源数据构建演练方案所设计的应用场景，本发明提出的应用场景可以为实体建筑、开放或封闭空间、自然环境等，具体的应用环境需要根据演练方案来选取，或首先选取应用场景，再根据应用场景来设计对应的演练方案，例如，现拟定对一购物商场进行应急演练，则该购物商场即为所选定的应用场景；
b.制定应急演练方案，提取演练方案中自动推演所需要的组成要素信息；
要素信息包括实体对象信息、行为信息、演练计划信息，如上述步骤a所述，是针对于应用场景为购物商场所进行的应急演练，现以突发火灾为例进行说明，则本次演练方案中实体对象为购物商场中的所有主体和客体，包括不具备主观能动性的商场中的设施、如电梯、照明设备、消防设备等，以及具有行动能力的商场工作人员和游客，实体对象信息包括标识ID、空间位置信息、行为开始时间、行为结束时间、实体存储位置，即购物商场中的所有主体和客体的标识ID、空间位置信息、行为开始时间、行为结束时间、实体存储位置，行为信息用于描述实体对象的活动过程，包括第一动作特征信息、第二动作特征信息直至第n动作特征信息，动作特征信息包括动作特征名称、动作特征标识ID、动作开始时间、动作结束时间、动作执行次数，在制定应急演练方案时，应尽可能考虑所有主体和客体的要素信息，以获取更为真实的应急演练效果；
c.构建动态推演模型，并对构建的推演模型进行形式化描述；
应急演练方案所达到的演练结果是由构建的三维场景和要素信息所决定的，建立动态推演模型是为了使演练方案的建立过规范程化，利用具有一定逻辑关系的数据表达方法将动态推演模型要素以某种一致化的结构组织和存储起来，以实现计算机的识别和处理，而形式化描述则是利用形式化的模型规范来表达格式化的演练方案，便于仿真开发技术人员的理解，形式化描述的方法有基于逻辑的表示方法、基于关系的表示方法、面向对象的表示方法、基于规则的表示方法和基于 XML 的表示方法等，实际推演过程中可以根据需要进行选用，将其作为动态推演模型中信息的载体；
d.利用推演模型的形式化描述提取出自动推演所需的数据，获取应急演练方案的形式化语言数据文档；
e.导入形式化语言数据文档至动态推演系统，提取应急演练方案的形式化语言数据文档中的组成要素信息，并传递至构建的三维场景渲染引擎进行可视化展示，具体步骤为：
①从演练方案对象实例中提取第一实体对象信息，根据实体的标识 ID、实体存储位置和三维场景中初始位置的世界坐标，在动态推演模型中添加该实体对象并进行显示；
②获得第一实体对象的演练计划信息，并从演练计划信息中解析演练计划序列和控制关系节点，获得演练方案中的演练计划信息与各行为信息之间的相互关系；
③获取第一实体对象的行为信息，并从行为信息中解析行动序列和控制关系节点，获得演练方案中的行为信息与各动作特征之间的相互关系；
④根据动作特征的动作开始时间先后，从演练方案中获得第一实体对象执行的具体的第一动作特征信息；
⑤重复上述步骤④，从演练方案中依次获得第一实体对象执行的具体的第二动作特征信息直至第n动作特征信息，从而在三维场景中将该实体的行为信息动态地表现；
⑥重复上述步骤，根据读取的演练计划信息，按照演练计划使所有实体对象的行为信息均在三维场景中动态地表现，达到预想的演练结果；
其中，行为信息动态地表现步骤为：
①根据实体对象行为起点和终点的世界坐标，计算出其在执行某一行为的运动轨迹长度，并根据行动的开始和结束时间计算出该实体实施该行为时所需的机动时间；
②计算在这个时间步长内实体在世界空间的位移矢量大小，并计算出实体在任务执行完成后的空间坐标；
③将获取的坐标加入到实体的轨迹集合中，更新实体在三维应用场景虚拟空间的位置。
动态推演系统包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其中，处理器执行所述程序时实现推演方法所涉及的步骤。
通过本发明提出的自动推演方法，可以根据需要选取演练方案中能够产生相互影响的主体或者客体作为实体对象，并赋予实体对象进行特定动作的行为，强调实体对象在突发事件中的行为特征和动作举措，使得推演方案更加真实化；通过多元手段获取应用场景的实时数据，并依据获取的数据构建应用场景的三维模型，使构建的模型更加真实化。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (2)
1.一种用于应急演练方案的三维自动推演方法，其特征在于，包括以下步骤：
a，选取演练方案应用场景，采集所述应用场景的实时数据，根据采集的实时数据进行三维建模，并在三维平台中加载，实现应用场景的可视化；
b，制定应急演练方案，提取演练方案中自动推演所需要的组成要素信息；
c，构建动态推演模型，并对构建的推演模型进行形式化描述；
d，利用推演模型的形式化描述提取出自动推演所需的数据，获取应急演练方案的形式化语言数据文档；
e，导入形式化语言数据文档至动态推演系统，提取应急演练方案的形式化语言数据文档中的组成要素信息，并传递至构建的三维场景渲染引擎进行可视化展示；
所述实时数据包括应用场景的精确数据、GIS数据、三维影像数据、二维影像数据、照片数据；
所述要素信息包括实体对象信息、行为信息、演练计划信息；
所述实体对象信息包括标识ID、空间位置信息、行为开始时间、行为结束时间、实体存储位置，所述行为信息用于描述实体对象的活动过程，包括第一动作特征信息、第二动作特征信息直至第n动作特征信息；
所述动作特征信息包括动作特征名称、动作特征标识ID、动作开始时间、动作结束时间、动作执行次数；
步骤e的具体步骤为：
1）从演练方案对象实例中提取第一实体对象信息，根据实体的标识ID、实体存储位置和三维场景中初始位置的世界坐标，在动态推演模型中添加该实体对象并进行显示；
获得第一实体对象的演练计划信息，并从演练计划信息中解析演练计划序列和控制关系节点，获得演练方案中的演练计划信息与各行为信息之间的相互关系；
2）获取第一实体对象的行为信息，并从行为信息中解析行动序列和控制关系节点，获得演练方案中的行为信息与各动作特征之间的相互关系；
3）根据动作特征的动作开始时间先后，从演练方案中获得第一实体对象执行的具体的第一动作特征信息；
4）重复上述步骤，从演练方案中依次获得第一实体对象执行的具体的第二动作特征信息直至第n动作特征信息，从而在三维场景中将该实体的行为信息动态地表现；
5）重复上述步骤4，根据读取的演练计划信息，按照演练计划使所有实体对象的行为信息均在三维场景中动态地表现，达到预想的演练结果；
所述行为信息动态地表现步骤为：
S1,根据实体对象行为起点和终点的世界坐标，计算出其在执行某一行为的运动轨迹长度，并根据行动的开始和结束时间计算出该实体实施该行为时所需的机动时间；
S2,计算在这个时间步长内实体在世界空间的位移矢量大小，并计算出实体在任务执行完成后的空间坐标；
S3,将获取的坐标加入到实体的轨迹集合中，更新实体在三维应用场景虚拟空间的位置。
2.根据权利要求1所述的一种用于应急演练方案的三维自动推演方法，其特征在于：所述动态推演系统包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其中，所述处理器执行所述程序时实现权利要求1中所述方法的步骤。
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