王志偉，馬偉斌，王子洪

（中國鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司 鐵道建筑研究所，北京 100081)

0 引言

繼個人計(jì)算機(jī)連接的桌面互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代、智能手機(jī)連接的移動互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代之后，以虛擬現(xiàn)實(shí)(Virtual Reality，VR)技術(shù)為代表的研究與應(yīng)用發(fā)展迅猛，加快VR技術(shù)在生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用已經(jīng)是世界范圍內(nèi)的研究和實(shí)踐熱點(diǎn)。

當(dāng)前VR技術(shù)在文娛產(chǎn)業(yè)、教育培訓(xùn)、安全防控等方面應(yīng)用越來越廣泛[1]，與工程相結(jié)合的基于VR技術(shù)的施工安全管理已經(jīng)在工民建、水力和鐵路工程中有很多應(yīng)用?？紤]到VR技術(shù)可實(shí)現(xiàn)人員在虛擬現(xiàn)實(shí)空間中超前先覺性體驗(yàn)和探索，采用此項(xiàng)技術(shù)用于災(zāi)害場景下的人員疏散或?qū)ぢ纷R蹤應(yīng)該是一個良好的應(yīng)用方向，尤其對于地下復(fù)雜的大型立體綜合體，如地下高速鐵路車站，其人流量大、多語種、多層多通道的客觀條件對于具象化疏散場景的需求更加迫切。

然而傳統(tǒng)的VR場景開發(fā)需要進(jìn)行多次現(xiàn)場踏勘、整體規(guī)劃、環(huán)境準(zhǔn)備、美術(shù)資源制作、場景繪制搭建、程序開發(fā)等步驟，相對復(fù)雜的流程增加了開發(fā)時(shí)間與投入，一定程度上阻礙了該項(xiàng)技術(shù)在工程行業(yè)的大范圍推廣。得益于工程行業(yè)對于建筑信息模型(Building Information Modeling，BIM)技 術(shù) 的 應(yīng)用推廣[2-3]，如能在BIM三維模型基礎(chǔ)上開發(fā)VR場景可規(guī)避大量傳統(tǒng)VR系統(tǒng)開發(fā)常規(guī)工作，更有利于該項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用。周靜等[4]、陸海燕等[5]、牛碩等[6]、王施施[7]等學(xué)者做了該項(xiàng)工作的有益嘗試，但目前尚無標(biāo)準(zhǔn)化的疏散演練系統(tǒng)開發(fā)流程和成熟工程案例應(yīng)用。

研究依托京張高速鐵路(北京北—張家口)八達(dá)嶺長城地下站工程，面向站內(nèi)人員疏散演練實(shí)際需求，開展基于BIM與VR的虛擬現(xiàn)實(shí)疏散系統(tǒng)開發(fā)和應(yīng)用，對于所用到的人員疏散數(shù)學(xué)模型等做了詳細(xì)論述，可為類似系統(tǒng)開發(fā)提供技術(shù)參考。

1 基于BIM與VR的虛擬現(xiàn)實(shí)疏散系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 八達(dá)嶺長城地下站概況

新建京張高速鐵路八達(dá)嶺長城地下站設(shè)置于12 km長的新八達(dá)嶺隧道內(nèi)，位于八達(dá)嶺風(fēng)景名勝區(qū)核心位置滾天溝停車場下方。車站于2016年3月開工建設(shè)，2019年12月通車，是京張高速鐵路的控制性工程。

京張高速鐵路八達(dá)嶺長城地下站示意圖如圖1所示，該站按“三縱三層”設(shè)計(jì)，地面部分為進(jìn)出站廳、候車廳及部分辦公、設(shè)備用房，建筑面積0.95萬m2；地下部分建筑面積5.88萬m2，其中站臺、站場、進(jìn)出通道、地下設(shè)備用房等建筑面積3.98萬m2；地下環(huán)形救援廊道總長2 482 m，建筑面積1.9萬m2。八達(dá)嶺長城地下站軌面最大埋深102 m，旅客垂直提升高度達(dá)到62 m，兩端過渡段隧道最大開挖跨度32.7 m、最大開挖斷面面積494.4 m2，是世界上最大的地下暗挖高速鐵路車站工程。

圖1 京張高速鐵路八達(dá)嶺長城地下站示意圖Fig.1 Underground Badaling Great Wall Station of Beijing-Zhangjiakou High Speed Railway

京張高速鐵路八達(dá)嶺長城地下站典型BIM模型如圖2所示，該站以“BIM+GIS”為核心進(jìn)行了密集洞室群協(xié)同設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了洞室群空間布局與連接優(yōu)化、碰撞檢查等，形成了“勘察－設(shè)計(jì)－施工－運(yùn)營－管理”可視化、智能化的統(tǒng)一管理平臺，解決了有限空間內(nèi)密集洞室布置的難題。

圖2 京張高速鐵路八達(dá)嶺長城地下站典型BIM模型Fig.2 Typical BIM model of underground Badaling Great Wall Station of Beijing—Zhangjiakou High Speed Railway

工程竣工驗(yàn)收后，形成的成套成體系BIM模型為VR場景的開發(fā)提供了模型參考與直接數(shù)據(jù)資源輔助，結(jié)合既有BIM模型，采用多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，開發(fā)了基于BIM與VR的虛擬現(xiàn)實(shí)疏散系統(tǒng)。

1.2 系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)路線

系統(tǒng)開發(fā)總體技術(shù)路線如圖3所示，首先遴選與VR場景重疊的BIM模型，進(jìn)行三維模型的導(dǎo)入，其次對低分辨率低保真的BIM模型進(jìn)行渲染，在場景構(gòu)件基礎(chǔ)上進(jìn)行交互指令添加與操作界面的設(shè)計(jì)，而后測試BIM場景與VR場景中物理空間元素的耦合匹配精度，經(jīng)過系統(tǒng)的調(diào)試驗(yàn)證后，開展平臺測試與進(jìn)一步的分析，如疏散路徑優(yōu)化、人員應(yīng)急反應(yīng)等。

圖3 系統(tǒng)開發(fā)總體技術(shù)路線Fig.3 Overall technical route for system development

1.3 系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)

系統(tǒng)采用輕量化BIM模型分組導(dǎo)入虛幻引擎(Unreal Engine 4，UE4)，利用最新VR硬件技術(shù)，集成火災(zāi)、數(shù)算模型和實(shí)驗(yàn)者仿真模型，實(shí)現(xiàn)災(zāi)害場景可視化仿真模擬和應(yīng)急逃生演練。

系統(tǒng)主要由VR設(shè)備、VR場景搭建、VR交互和通訊接口4部分組成。VR設(shè)備用于應(yīng)急演練人員和虛擬場景提供數(shù)據(jù)交互；VR場景搭建用于為應(yīng)急演練提供可視化、可交互的演練環(huán)境；VR交互實(shí)現(xiàn)角色交互、場景交互和數(shù)據(jù)交互；通訊接口用于和硬件設(shè)備及其他系統(tǒng)(BIM等)進(jìn)行通訊，實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行控制、數(shù)據(jù)導(dǎo)出及呈現(xiàn)。

系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)如圖4所示，其邏輯關(guān)系從前到后依次為：BIM模型的處理與導(dǎo)入，VR場景的搭建與優(yōu)化，火災(zāi)工況設(shè)置與非體驗(yàn)角色(Non-player Character，NPC)模型設(shè)置，以及基于改進(jìn)的最優(yōu)邁步行人疏散數(shù)學(xué)模型程序化實(shí)現(xiàn)。

圖4 系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)Fig.4 Technical architecture of the system

1.4 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.4.1 系統(tǒng)UI設(shè)計(jì)

系統(tǒng)UI采用Adobe photoshop，Adobe Illustrator等圖像處理軟件進(jìn)行初步設(shè)計(jì)，而后導(dǎo)入到UE4軟件進(jìn)行處理，增加Button 組件實(shí)現(xiàn)人物形象選擇功能、仿真控制功能等，增加Input子組件實(shí)現(xiàn)火災(zāi)時(shí)間設(shè)定、乘客數(shù)量、期望速度等基本屬性的設(shè)定，增加Scroll子組件實(shí)現(xiàn)火災(zāi)位置選擇、觀察方式選擇，增加IsToggle子組件實(shí)現(xiàn)不同火災(zāi)屬性啟閉和調(diào)入改進(jìn)的最優(yōu)邁步行人疏散數(shù)學(xué)模型。主頁面如圖5所示，導(dǎo)航頁面如圖6所示，典型疏散場景如圖7所示。

圖5 主頁面Fig.5 Homepage

圖6 導(dǎo)航頁面Fig.6 Navigation page

圖7 典型疏散場景Fig7 Typical evacuation scenes

1.4.2 系統(tǒng)主要模塊

系統(tǒng)包含行人仿真、路徑規(guī)劃、火災(zāi)數(shù)據(jù)、可視化在內(nèi)的4個模塊，系統(tǒng)主要模塊及功能如圖8所示。在設(shè)計(jì)行人仿真模塊時(shí)，除利用UE4系統(tǒng)組件之外，尚需開發(fā)其他相關(guān)組件，包括剛體組件Rigibody、碰撞組件Capsule Collider、智能體組件 Navmesh Agent及動畫組件Animation、自開發(fā)尋路組件Find Waypoint、控制移動方式組件Ctrl Move、Ik模型組件IK Model及樓扶梯處移動組件 Elevator。

圖8 系統(tǒng)主要模塊及功能Fig.8 Main modules and functions of the system

1.4.3 路徑規(guī)劃與映射

選擇車站站臺為基本標(biāo)準(zhǔn)面，以整個八達(dá)嶺長城地下站的三維立體模型為整個立體空間，虛擬環(huán)境1：1比例再現(xiàn)八達(dá)嶺車站全場景，實(shí)驗(yàn)者在場景中的逃生演練過程中，每移動1 m，記錄一個三維xyz的坐標(biāo)值到數(shù)據(jù)庫，每一個到坐標(biāo)的點(diǎn)作為一個空間粒子。每次疏散演練試驗(yàn)結(jié)束，系統(tǒng)后臺按照空間粒子的坐標(biāo)值將粒子的軌跡連接，并在三維空間自基準(zhǔn)點(diǎn)出發(fā)進(jìn)行路徑再現(xiàn)，典型路徑規(guī)劃界面如圖9所示。

圖9 典型路徑規(guī)劃界面Fig.9 Typical path planning interface

通過多實(shí)驗(yàn)者角色疏散數(shù)據(jù)和路徑的統(tǒng)計(jì)和分析，系統(tǒng)建立不同個體的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，用于不同特征人員疏散時(shí)間、疏散過程中行動規(guī)律等。試驗(yàn)人員疏散時(shí)通過萬向跑步機(jī)接入系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)真實(shí)步速在虛擬場景中的還原，但是場景中的NPC行人模型需要預(yù)先設(shè)置，系統(tǒng)中典型NPC行人模型如圖10所示。

圖10 系統(tǒng)中典型NPC行人模型Fig.10 Typical NPC pedestrian model in the system

每一個NPC行人遵循何種運(yùn)動規(guī)律，特別是在立體復(fù)雜環(huán)境下的疏散過程中有多個樓梯和拐角，接近真實(shí)的還原現(xiàn)實(shí)疏散場景，就需要對每個NPC模型賦予合理的疏散數(shù)學(xué)模型，以實(shí)現(xiàn)不同疏散場景中人員疏散速度的合理。

2 改進(jìn)的最優(yōu)邁步人員疏散數(shù)學(xué)模型

2.1 人員疏散數(shù)學(xué)模型原理

虛擬現(xiàn)實(shí)疏散系統(tǒng)中的人員運(yùn)動時(shí)具備一定的規(guī)律，通過將人員疏散數(shù)學(xué)模型賦予系統(tǒng)中的人員，可提高系統(tǒng)中NPC與試驗(yàn)人員在系統(tǒng)中疏散的準(zhǔn)確性?？紤]到地下車站疏散通道有很多臺階，因而采用最優(yōu)邁步人員疏散數(shù)學(xué)模型[8]。

該模型具有空間連續(xù)性和時(shí)間離散型特點(diǎn)，其由靜態(tài)場域驅(qū)動，場域中行人及障礙物對某點(diǎn)的勢能作用之和構(gòu)成該點(diǎn)的勢能值，計(jì)算公式為

式中：Pl(x)表示該點(diǎn)最終勢能值；Pstatic(x)表示該點(diǎn)靜態(tài)場域值；Pp,i(x)表示行人對該點(diǎn)的勢能貢獻(xiàn)值；Po,i(x)表示障礙物對該點(diǎn)的勢能貢獻(xiàn)值。

最優(yōu)邁步人員疏散數(shù)學(xué)模型認(rèn)為勢能最小為最優(yōu)邁步，吸收社會力疏散數(shù)學(xué)模型[9]與元胞自動機(jī)疏散數(shù)學(xué)模型的原理[10]，根據(jù)文獻(xiàn)[11]，其計(jì)算公式為

式中：φ表示下一步落點(diǎn)角度；q表示等份數(shù)量；k表示人員所在點(diǎn)編號；u表示在0與1之間的隨機(jī)數(shù)；r表示邁步長度；x0表示上一步坐標(biāo)；xk表示下一步位置。

2.2 模型改進(jìn)

2.2.1 靜態(tài)場域的形成

考慮到地下車站疏散通道多轉(zhuǎn)角和臺階，在臺階處、平臺處、寬窄交接處人的行走或逃逸速度會降低，應(yīng)將在此類區(qū)域內(nèi)人員的運(yùn)動能力減小，因此采用連續(xù)圓形場域的生成策略，樓梯結(jié)構(gòu)結(jié)合轉(zhuǎn)角靜態(tài)場域示意圖如圖11所示。按照線性連續(xù)場域，構(gòu)建出入樓和轉(zhuǎn)角平臺處的場域，線性連續(xù)場域如圖12所示。同理，構(gòu)建轉(zhuǎn)角處的場域，轉(zhuǎn)角圓形場域如圖13所示。

圖11 樓梯結(jié)構(gòu)結(jié)合轉(zhuǎn)角靜態(tài)場域示意圖Fig.11 Static field combining stair structure with corners

圖12、圖13中，場域值與分界線的數(shù)學(xué)關(guān)系分別如公式⑷、公式 ⑸ 所示。

圖12 線性連續(xù)場域Fig.12 Linear continuous field

圖13 轉(zhuǎn)角圓形場域Fig.13 Circular field at the corner

式中：Fstatic表示場域值；minF與Fmax表示分界線；m為場域系數(shù)；d為人員運(yùn)動趨勢豎向面與分界線間距；ΔFπ/2為場域每隔90°的增加值；dx與dy分別為行人所在點(diǎn)在x，y方向的投影。

2.2.2 邁步規(guī)則

行人在平臺上的邁步示意圖如圖14所示，P為行人所在點(diǎn)，最大直徑對應(yīng)最大步長，若步長可做3等分，則以等分后的步長為半徑可做圖中所示3個同心圓，每一個再做等分，各等分點(diǎn)就是行人潛在的下一步可選擇落腳點(diǎn)，所有落腳點(diǎn)中運(yùn)動勢能最小的點(diǎn)可認(rèn)為是最可能的落腳點(diǎn)。行人在平地或平臺行走時(shí)其邁步特性與上下臺階及轉(zhuǎn)角時(shí)有很大不同，應(yīng)該區(qū)分邁步規(guī)則，改進(jìn)潛在邁步點(diǎn)的搜尋機(jī)制。

圖14 行人在平臺上的邁步示意圖Fig.14 Pedestrians walking on the platform

當(dāng)行人在臺階上下行走時(shí)，每一次邁步在橫向擴(kuò)展范圍存在一個最大值，行人在臺階上的邁步如圖15所示，定義θ為橫向擴(kuò)展范圍對應(yīng)的搜尋角度，根據(jù)臺階高度和腿長，一般將θ定為60°，進(jìn)一步假設(shè)人員在所處臺階處腳步偏移值為Δdcur，且在下一步臺階處偏移值Δdnext數(shù)值上與Δdcur相等，則根據(jù)θ，Δdnext可確定下一步落腳點(diǎn)所在直線，將直線k等分，則所有落腳點(diǎn)中運(yùn)動勢能最小的點(diǎn)必在等分某一點(diǎn)上。

圖15 行人在臺階上的邁步Fig.15 Pedestrians walking on steps

2.2.3 人員運(yùn)動更新規(guī)則

人員的每一次邁步對應(yīng)運(yùn)動狀態(tài)的一次更新，判斷人員是否向前邁步以及邁步是否在前述章節(jié)所述靜態(tài)場域中按照邁步規(guī)則行走，需要確定人員的運(yùn)動更新規(guī)則。

人員運(yùn)動更新規(guī)則采用文獻(xiàn)[11]中所述事件驅(qū)動更新規(guī)則。事件驅(qū)動更新流程如圖16所示，行人運(yùn)動時(shí)間、步長及速度分別用τ，λ，v表示，每一個邁步所需時(shí)間用Δt表示，判定運(yùn)動更新的依據(jù)是τ≥λ/v時(shí)，向前邁步，同時(shí)τ減小λ/v。

圖16 事件驅(qū)動更新流程Fig.16 Flow chart of event-driven update

采用C++語言進(jìn)行編程，程序化實(shí)現(xiàn)行人運(yùn)動模型，而后接入所開發(fā)虛擬現(xiàn)實(shí)疏散系統(tǒng)。需要采集人員在虛擬場景中的運(yùn)動數(shù)據(jù)，并存儲、比對、篩選、校正處理，在此基礎(chǔ)上依據(jù)三維坐標(biāo)值進(jìn)行三維映射，數(shù)據(jù)處理依賴于數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用，在第3章重點(diǎn)論述。

3 人員疏散測試數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

數(shù)據(jù)存儲采用MySQL數(shù)據(jù)庫，通過建立與系統(tǒng)的接口，實(shí)現(xiàn)虛擬場景中人員信息，以及體驗(yàn)者每次完成演練過程的信息，包含場景、火災(zāi)規(guī)模、生理信息(脈搏和心跳等)、坐標(biāo)信息、時(shí)間信息等。數(shù)據(jù)庫典型界面如圖17所示。

圖17 數(shù)據(jù)庫典型界面Fig.17 Typical database interface

數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)可通過編程自動統(tǒng)計(jì)疏散距離，實(shí)驗(yàn)機(jī)器結(jié)合虛擬場景同步獲取逃生路線數(shù)據(jù)、人體狀況變化數(shù)據(jù)等，系統(tǒng)將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行比對、篩選、校正處理，進(jìn)行三維坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，映射到三維圖形中，在大屏上可直觀地進(jìn)行綜合顯示，數(shù)據(jù)庫自動生成的三維結(jié)構(gòu)如圖18所示。

圖18 數(shù)據(jù)庫自動生成的三維結(jié)構(gòu)Fig.18 Three-dimensional structure automatically generated by database

4 虛擬現(xiàn)實(shí)疏散系統(tǒng)適用性驗(yàn)證

4.1 平面化應(yīng)急預(yù)案在虛擬場景中還原

當(dāng)前八達(dá)嶺長城地下站既有預(yù)案中包含6種災(zāi)害場景，分別為：入口大廳發(fā)生火災(zāi)、出站大廳發(fā)生火災(zāi)、候車室發(fā)生火災(zāi)、進(jìn)出站通道層發(fā)生火災(zāi)、站臺發(fā)生火災(zāi)、列車在站內(nèi)發(fā)生火災(zāi)。以進(jìn)出站通道停電發(fā)生火災(zāi)為例，既有平面化疏散路徑指示如圖19所示，圖中白色箭頭為疏散方向，平面圖不能顯示乘客疏散過程中各類立體轉(zhuǎn)角、扶梯等實(shí)際路徑。第一人稱視角疏散過程如圖20所示，疏散過程中試驗(yàn)人員還能聽到火災(zāi)爆炸、廣播、環(huán)境噪聲等，最大限度實(shí)現(xiàn)虛擬仿真。

圖19 既有平面化疏散路徑指示Fig.19 Existing planarized evacuation route indication

圖20 第一人稱視角疏散過程Fig.20 Evacuation process from the first-person perspective

4.2 虛擬場景疏散時(shí)間與真實(shí)疏散時(shí)間 對比

根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，乘客中男性旅客發(fā)送量占比54.9%，女性旅客發(fā)送量占比為45.1%，男女比例為1 : 1.2；18歲以下旅客發(fā)送量占比為11.5%，18 ~ 29歲旅客發(fā)送量占比為35.9%，30 ~ 39歲旅客發(fā)送量占比為26.3%，40 ~ 49歲旅客發(fā)送量占比為14.7%，50 ~ 59歲旅客發(fā)送量占比為8.9%，60歲及以上旅客發(fā)送量占比為2.7%。可見年齡分布離散性大，18 ~ 39歲旅客占比最大，為62.2%。由于開展虛擬場景疏散時(shí)間與真實(shí)疏散時(shí)間對比的目的是檢驗(yàn)人員在虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中疏散與真實(shí)場景中疏散的差異度，為了消除年齡、教育水平之間的差異影響，并關(guān)注能見度和個體運(yùn)動行為，按照統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)中男女比例，招募41名大學(xué)生參與此次實(shí)驗(yàn)，其中男性23人，女性18人，年齡在18 ~ 21歲之間，所有參與者視力正常。利用系統(tǒng)，分別在6個災(zāi)害場景中開展試驗(yàn)，試驗(yàn)人員同時(shí)在八達(dá)嶺現(xiàn)場對應(yīng)開展真實(shí)疏散演練，過程中記錄每個人完成疏散的時(shí)間，虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境與真實(shí)環(huán)境疏散時(shí)間對比如表1所示，可見虛擬場景疏散時(shí)間相對較大，偏于保守，但與現(xiàn)場實(shí)地疏散相比，二者相對差值在10%以內(nèi)，由于在系統(tǒng)開發(fā)過程中引入了改進(jìn)的最優(yōu)邁步模型，因而在有大量臺階的疏散場景如站臺發(fā)生火災(zāi)、列車在站內(nèi)發(fā)生火災(zāi)場景誤差很小。

表1 虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境與真實(shí)環(huán)境疏散時(shí)間對比Tab.1 Comparison of evacuation time in VR environments with that in actual environments

值得說明的是，參與試驗(yàn)的人員年齡有一定相似性，不能完全代表全部各年齡段乘客疏散時(shí)間，鑒于該系統(tǒng)當(dāng)前已在八達(dá)嶺長城地下站部署，后期待無差別體驗(yàn)人員數(shù)據(jù)量增加后此部分對比有很大提升空間，疏散過程中年齡等個體差異對疏散時(shí)間的影響，也是下一步分析的重點(diǎn)。此外，當(dāng)前城市軌道交通行業(yè)及鐵路隧道行業(yè)均要求災(zāi)害條件下地下空間內(nèi)的人員疏散時(shí)間不大于6 min，從上述試驗(yàn)結(jié)果看疏散時(shí)間均小于6 min，可見對于參與試驗(yàn)的人員，當(dāng)前京張高速鐵路八達(dá)嶺地下站設(shè)置的疏散通道是滿足安全疏散要求的。

5 結(jié)論

（1）結(jié)合實(shí)際工程提出了基于BIM與VR技術(shù)的地下高速鐵路車站虛擬現(xiàn)實(shí)疏散系統(tǒng)的技術(shù)路線與技術(shù)架構(gòu)，在此基礎(chǔ)上開發(fā)了系統(tǒng)，闡述了系統(tǒng)的UI設(shè)計(jì)、主要模塊及路徑規(guī)劃和映射功能。相較于VR虛擬場景常規(guī)開發(fā)模式，可節(jié)省大量建模時(shí)間，且更容易進(jìn)行虛擬場景中時(shí)空數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)匹配，可為類似系統(tǒng)的開發(fā)提供借鑒。

（2）針對疏散場景中多轉(zhuǎn)角和臺階對于人員疏散精確度要求較高的現(xiàn)狀，推導(dǎo)了改進(jìn)的最優(yōu)邁步人員疏散數(shù)學(xué)模型，并通過編程實(shí)現(xiàn)了數(shù)學(xué)模型的嵌入，提高了虛擬系統(tǒng)中人員疏散的速度精確度。

（3）開發(fā)了人員疏散測試數(shù)據(jù)庫，并用于疏散路徑三維再現(xiàn)，根據(jù)數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了疏散過程中連續(xù)間斷點(diǎn)的三維坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，并映射到三維圖形中，形成了連貫的疏散路線。

（4）通過在虛擬現(xiàn)實(shí)場景中人員疏散與真實(shí)環(huán)境中人員疏散時(shí)間的對比，二者差異小于10%，驗(yàn)證了所開發(fā)虛擬現(xiàn)實(shí)疏散系統(tǒng)可用性，同時(shí)統(tǒng)計(jì)可知人員平均疏散時(shí)間不大于6 min，一定程度上驗(yàn)證了現(xiàn)實(shí)中疏散路線設(shè)置的合理性。