[发明专利]一种基于环境模拟和眼动交互的洪水灾害感知系统及方法

权利要求书

1.一种基于环境模拟和眼动交互的洪水灾害感知系统，其特征在于，包括：

洪水场景模拟模块（100），用于构建和模拟洪水灾害场景和人群个体，其中人群个体包括化身个体和智能体个体，用户当前操纵的人群个体为所述化身个体，其余的人群个体为所述智能体个体；

可视化与交互模块（200），用于动态加载洪水灾害场景和人群个体，并对用户形成洪水灾害场景的沉浸式全景效果，用户操纵化身个体在洪水灾害场景中移动；

用户数据采集模块（300），用于采集用户的眼球位置、眼球注视方向和时间戳数据，根据所述眼球位置、所述眼球注视方向和所述时间戳数据获取用户的认知数据，并对所述认知数据进行记录和输出。

2.根据权利要求1所述的基于环境模拟和眼动交互的洪水灾害感知系统，其特征在于，所述洪水场景模拟模块（100）为基于离散化的转换构建的元胞自动机模型，洪水场景模拟模块（100）的所述元胞自动机模型由当前时刻元胞格网的洪水状态获得下一时刻的元胞格网的洪水状态。

3.根据权利要求2所述的基于环境模拟和眼动交互的洪水灾害感知系统，其特征在于，洪水场景模拟模块（100）的元胞自动机模型的属性参数包括洪水灾害参数和人群个体参数，所述洪水灾害参数包括地面坡度、洪水水深和洪水流速，所述人群个体参数包括势能、移动方向θ和人群分布密度，所述势能包括格网总势能、地面属性势能、疏散方向势能和人群密度势能，所述格网总势能为所述地面属性势能、所述疏散方向势能和所述人群密度势能累加得到。

4.根据权利要求3所述的基于环境模拟和眼动交互的洪水灾害感知系统，其特征在于，所述地面属性势能分洪水淹没地面和洪水未淹没地面两种情况，地面属性势能的计算方式为公式（1），所述公式（1）为：

（1）

其中，表示智能体个体当前所处的格网单元，i和j本别表示元胞在格网中的行号和列号，对于洪水未淹没格网即洪水未淹没地面，表示人群个体在平地最大移动速度，表示人群个体在特定类型陆地的移动速度，对于洪水淹没格网即洪水淹没地面，表示人群个体在水中的移动速度，e为自然对数的底数；

所述人群个体在特定类型陆地的移动速度的计算方式为公式（2），所述公式（2）为：

（2）

其中，表示当前格网坡度即地面坡度，表示不同地表类型平地下人群个体的移动速度，当在无障碍物的地面时，的值为的值，当在有障碍物的地面时，的值为的值乘以0.8333；

所述人群个体在水中的移动速度的计算方式为公式（3），所述公式（3）为：

（3）

其中，D表示当前格网水深即洪水水深，V为当前格网流速即洪水流速，g为重力加速度的常数。

5.根据权利要求4所述的基于环境模拟和眼动交互的洪水灾害感知系统，其特征在于，所述疏散方向势能为当前格网至疏散出口的累加距。

6.根据权利要求5所述的基于环境模拟和眼动交互的洪水灾害感知系统，其特征在于，所述人群密度势能的计算方式为公式（4），所述公式（4）为：

（4）

其中，为排除人群因素干扰后人群个体在当前格网的最大移动速度，为受不同人群密度干扰下人群个体在当前格网的最大移动速度；

所述受不同人群密度干扰下人群个体在当前格网的最大移动速度的计算方式为公式（5），所述公式（5）为：

（5）

其中，代表当前格网人群密度即人群分布密度, 、 和 分别表示密度为0.8m⁻²、密度为2.8m⁻²和密度5.0m⁻²。