基于多智能体的暴雨洪涝房屋风险动态评估研究

作     者：赖文泽 

作者单位：中国科学技术大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李文波

授予年度：2016年

学科分类：12[管理学] 1201[管理学-管理科学与工程(可授管理学、工学学位)] 081104[工学-模式识别与智能系统] 08[工学] 081402[工学-结构工程] 0835[工学-软件工程] 0814[工学-土木工程] 0811[工学-控制科学与工程] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

主      题：智能体 暴雨洪涝 房屋风险 动态评估 

摘      要：洪涝灾害影响面积大,每年都造成很大的经济损失。在面对洪涝灾害的时候,我国政府采取了很多措施,在灾害前的预警,在灾害中的应急救助,在灾害后的救援安置。其中很重要的是在灾害发生过程中实时对灾害风险的动态评估,这关系到应急救助的方式方法是否正确。其中,在灾害的发生过程中房屋的动态受灾风险关系到房屋中和附近的人口安全,这是政府进行应急救助的重要参考,同时也为经济损失的预测提供重要条件。因为房屋风险在洪涝灾害孕育发生发展过程中显现出复杂的动态情形,而目前大多数技术手段都不能动态地对洪涝灾害房屋风险进行评价,所以对洪涝灾害房屋风险的动态评估是一个重要研究课题。洪涝灾害风险评估系统是一个典型的复杂系统,各组成部分相互作用、相互影响、关联及其复杂,由孕灾环境、致灾因子、承灾体和风险分析四部分组成。多智能体理论,即ABM(Agent-based Modeling)和 ABS(Agent-based Simulation)是对复杂系统进行研究的重要理论之一,它将微观和宏观相结合。利用多智能体理论研究洪涝灾害风险评估复杂系统能够将多方面的知识融合在一起。根据暴雨洪涝房屋风险评估系统的动态性和复杂性的特点,构建基于ABM的暴雨洪涝房屋风险评估系统,并且其由四大智能体联盟组成,而各个联盟又由多个不同种类的单个智能体构成。单个智能体的功能对应于系统微观上各组成单元的作用,而智能体联盟体现了作为孕灾环境、致灾因子、承灾体和风险分析四个大的相对独立的组成部分的特点。各智能体及联盟的复杂动态性较好地解决了暴雨洪涝房屋风险的复杂动态性问题。第一、采用BDI模型(Belief-Desire-Intention Model)构建各个智能体的内部结构。第二、在构建完各个智能体内部结构的基础上,根据系统的特点,制定各个智能体的逻辑流程和设计智能体间的通讯机制。智能体的逻辑流程采用BDI logic,并对BDI logic进行了具体优化。而智能体间的通讯机制根据不同的场景采用KQML (Knowledge Query and Manipulation Language)语言来实现。第三、各个智能体的作用规则也要根据地理学、水文学等相关学科知识和各个智能体的特点来制定。第四、在构建完基于ABM的暴雨洪涝房屋风险评估系统后,利用ABS对淮河上游鲁山部分地区进行暴雨洪涝房屋风险动态评估模拟仿真,同时对仿真中收集的数据进行可视化并且予以实时动态分析和定量分析。根据仿真出来的结果,验证了多智能体理论引入到暴雨洪涝风险动态评估的可行性,说明了多智能体理论能够较好地解决暴雨洪涝风险动态评估的问题,并且可以将多智能体理论运用到洪涝灾害动态变化的其它方面。