基于多智能体建模的洪涝灾害人口风险动态评估

摘要

洪涝灾害包括水灾和涝灾是一直以来致使全球和我国损失最为严重的自然灾害之一，给我国人民群众的生命财产安全造成了不可估量的影响，并且给社会的良性发展造成了阻力和制约。我国政府在应对洪涝灾害时，根据所获得的灾害动态发展趋势，受灾风险和灾情等灾害相关信息，对洪涝灾害孕育发生发展全过程中每一阶段进行分析、判别和预测，并对灾害过程中的每一阶段针对性地采取应急救援措施，致使所采取的应急措施作用最大化和灾害损失最小化。因此，洪涝灾害风险评估结果尤其是人口风险评估结果是政府进行应急救援决策的重要依据。由于洪涝灾害全过程中形成的灾情风险呈现复杂的动态变化性，对洪涝灾害孕育发生发展全过程中造成的人口风险进行动态评估将具有十分重要的现实意义。
　　洪涝灾害是典型的“自然-社会”复杂系统，由灾害孕灾环境、致灾因子和承灾体三部分组成。从系统的角度来分析，洪涝灾害风险是洪涝灾害系统的宏观涌现结果，是洪涝灾害系统各组成部分相互作用相互影响的宏观表现。因此，可以将复杂系统建模方法中的多智能体建模(Multi-agent Simulation，MAS)引入到洪涝灾害人口风险动态评估中。多智能体建模采用微观建模的方法，对洪涝灾害复杂系统进行“自下向上”建模，通过对灾害系统各组成部分实现微观建模，可以从整体上表现出洪涝灾害系统的宏观属性人口风险。同时，MAS能够将已有的洪涝灾害风险评估成果有机统一到对人口风险进行动态评估问题的解决上。在考虑系统复杂性和动态变化性的前提下，采用MAS构建洪涝灾害复杂系统，并对灾害全过程中的人口风险进行动态评估，是本论文的重点和难点。
　　基于已有的洪涝灾害风险评估研究成果和对洪涝灾害特点的研究，构建洪涝灾害复杂系统，生成孕灾环境智能体集合、致灾因子智能体集合、承灾体智能体集合和风险分析智能体集合，完成各类智能体内部结构和流程的设计以及智能体之间通信机制的设计，并以暴雨型洪涝为研究对象，赋予各类智能体在满足暴雨洪涝情景下的作用规则，构建暴雨洪涝人口风险动态评估模型。以河南鲁山县为研究区域，对暴雨全过程中的人口风险进行动态模拟，并对模拟结果进行分析评估，以验证本文所构建模型的有效性。
　　本文研究成果能够有效地揭示出洪涝灾害全过程中人口风险表现出的动态变化性，具有广泛的应用前景。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及研究意义

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 基于洪水演进法的洪涝灾害风险评估

1．2．2 基于模拟仿真的洪涝灾害风险评估

1．2．3 基于RS和GIS综合分析的洪涝灾害风险评估

1．2．4 基于复杂系统建模的洪涝灾害风险评估

1．3 发展方向分析

1．4 论文主要内容及其结构安排

第二章 基于MAS的洪涝灾害人口风险动态评估模型构建

2．1 智能体建模理论

2．2 基于MAS的洪涝灾害人口风险动态评估模型

2．2．1 各类智能体内部结构及流程设计

2．2．2 智能体集合内部结构及流程设计

2．2．3 智能体通信机制设计

2．3 本章小结

第三章 基于MAS的暴雨洪涝灾害人口风险动态评估模型的智能体作用规则研究

3．1 暴雨型洪涝

3．2 孕灾环境智能体集合的作用规则研究

3．3 暴雨洪涝致灾因子智能体集合的作用规则研究

3．3．1 降雨量Agent生成规则

3．3．2 雨水Agent损失规则

3．3．3 水深Agent作用规则

3．3．4 雨水Agent移动规则

3．3．5 淹没时间Agent作用规则

3．4 承灾体智能体集合的作用规则研究

3．4．1 人口Agent和房屋Agent生成规则

3．4．2 人口Agent移动规则

3．5 风险分析智能体集合的作用规则研究

3．6 本章小结

第四章 基于ABS的暴雨洪涝灾害人口风险动态评估及分析

4．1 基于ABS构建暴雨洪涝人口风险动态评估模型

4．1．1 研究区域的介绍

4．1．2 利用NetLogo仿真平台构建暴雨洪涝人口风险动态评估模型

4．1．3 孕灾环境的构建

4．1．4 致灾因子的构建

4．1．5 承灾体的构建

4．2 暴雨洪涝灾害全过程的人口风险动态模拟

4．2．1 灾害前期人口风险动态模拟

4．2．2 灾害中期人口风险动态模拟

4．2．3 灾害后期人口风险动态模拟

4．3 暴雨洪涝全过程人口风险动态评估及分析

4．3．1 暴雨洪涝全过程人口风险实时分析

4．3．2 暴雨洪涝全过程人口风险定量分析

4．4 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 研究总结

5．2 研究展望

参考文献

致谢

在读期间发表的学术论文与取得的研究成果