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申请/专利权人：兰州交通大学

摘要：本发明公开一种基于网络加权Voronoi图的消防站服务范围识别方法，包括：构建网络模型，融合道路交通流量对消防车行驶速度的影响，参考水流扩展思想模拟水流沿着道路网蔓延的过程，采用网络加权Voronoi图模型对消防站服务范围进行科学划分。该方法不仅顾及到消防站点的服务功能是沿着城市复杂道路扩散的，而且顾及了交通状况对消防车行驶速度的影响，提供了一个更为精准的城市消防站服务范围划分方法，对优化城市消防资源配置和提升应急管理效率具有重要的实践意义。

主权项：1.一种基于网络加权Voronoi图的消防站服务范围识别方法，其特征在于，包括以下步骤：Step1：数据预处理；通过出租车轨迹数据匹配得到道路交通流量数据，并将交通流量值添加到道路数据属性信息中；之后对OSM道路数据进行分割，每小段道路都包含其起点和终点的精确坐标，完成后将矢量数据转换为JSON文件，文件中包含道路坐标信息及先前计算得到的交通流量等道路属性信息；Step2：建立网络模型；构建一个无向图模型，以模拟消防车在城市道路网络中的移动；该模型中，图的每个节点代表一个交叉点或道路端点，每条边代表一段道路；城市道路网络中，消防车的行驶虽不受道路方向等的限制，但道路交通流量对其速度有显著影响，道路交通流量越大，即道路越拥堵，消防车的行驶速度相应降低；反之则行驶速度提升；为了精确模拟现实世界中消防车的行驶状况，在模型中特别考虑了道路交通流量对消防车速度的影响，根据每条道路的长度和基于交通流量调整后的速度，进而得到消防车通过各道路所需的时间，将此时间作为道路的权重；消防车的行驶速度不是一个固定值，而是根据道路交通情况动态调整的，而道路交通流量可以直观地反映城市道路交通的通行状况；故采用线性递减模型来建立消防车速度与交通流量之间的关系，以准确反映实际交通状况对消防车响应时间的影响；线性递减模型如下：VF＝V_max-FF_max×V_max-V_min1上式中，VF是给定交通流量F时的消防车速度；Vmax为交通流畅、没有拥堵时的道路最高速度，即道路自由流速度；Vmin指在交通流量最大时的道路速度；Fmax为最大交通流量值；F为道路交通流量；Step3：初始化发生元；通过计算消防站地理坐标与网络中所有节点的欧式距离，将每个消防站投影到最近的道路网络节点上，并将其作为初始发生元，从而确保模型中的消防站位置与实际地理位置的紧密对应；Step4：扩展操作；扩展操作的目的是模拟消防车从各消防站出发，沿道路网络向外扩散的过程；本发明采用改良的Dijkstra算法来实现这一目标，算法考虑了道路的加权因素，即每段道路的权重为消防车通过该段道路所需的时间；《城市消防站建设标准》规定消防站责任区为接到指令后5min内消防车可到达的辖区边缘，假设消防员从接到指令到出警需要60s的准备时间，则行车时间只允许4min，即最大响应时间设置为4min；改良的Dijkstra算法从每个消防站对应的网络节点开始，逐步计算到达其他节点的最短时间，一旦计算出的到达时间超过了设定的最大响应时间，该节点及其后续节点将不被包含在内，且在扩散过程中不同消防站的扩散路径相遇或节点扩散至道路尽头时也会导致扩散的立即停止，确保生成的Voronoi区域能真实反映消防车在规定时间内可到达的范围；Step5：生成Voronoi区域及结果可视化；完成消防车的网络扩散模拟后，得到的每个消防站的服务节点集合即为该消防站在最大响应时间内可以到达的所有城市道路网络节点；为了更直观地展示各消防站的服务范围，将生成的VOronoi区域进行可视化处理。

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