基于预定义疏散区域(WUI)和MATSim的瞬态人口社区野火分级疏散建模研究

针对野地-城市交界带(WUI)瞬态人口社区在野火疏散中面临的交通需求激增问题，研究人员开发了基于预定义疏散区域(PEZs)和多智能体交通模拟(MATSim)的分级疏散模型。通过对比同步疏散，证实分级策略能显著降低火线附近交通拥堵，为制定精准疏散计划提供计算框架。该模型通过整合房产、车辆保有量等多元数据，首次实现PEZs在瞬态人口社区疏散中的系统性应用。

　　

随着全球野地-城市交界带(WUI)面积在过去20年激增35.4%，这类区域特有的瞬态人口（如度假屋业主和游客）给野火疏散带来巨大挑战。传统疏散模型往往忽略周末或节假日激增的交通需求，导致2018年加州坎普大火等事件中出现致命拥堵。更严峻的是，WUI社区建筑多采用易燃材料，就地避难可行性低，使得优化疏散策略成为公共安全的核心议题。

针对这一难题，由国家自然科学基金资助的研究团队开发了创新性分级疏散模型。该研究以加州特拉基市Tahoe Donner度假社区为案例，首次将预定义疏散区域(PEZs)与多智能体交通模拟(MATSim)结合，构建了包含住宅地块、车辆保有量、度假屋入住率等多元参数的动态疏散框架。论文发表于《International Journal of Disaster Risk Reduction》，为瞬态人口主导的WUI社区提供了首个可量化评估的分级疏散解决方案。

研究采用五大关键技术：1)基于Genasys系统的PEZs空间划分；2)整合OpenStreetMap路网的多智能体仿真；3)二级住宅入住率动态校准；4)同步与分级疏散场景的ETEs(疏散时间估计)对比；5)火线附近车辆暴露风险的时空量化。通过MATSim平台实现了个体出行时间、路段流量等微观参数的精准捕捉。

数据
研究选取Tahoe Donner社区为样本，该区域夏季游客量波动显著，主要疏散通道Alder Creek Road在历史火灾中多次成为瓶颈。模型输入包含住宅产权数据、车辆登记信息等政府公开数据，以及通过卫星影像校准的实时入住率。

模型构建
突破性地改进了Southworth五步区域疏散框架，在传统行程生成、出发时间建模等步骤中嵌入PEZs分级触发机制。相比Li³²的同步疏散模型，新增PEZs优先级算法模块，使不同风险等级区域的居民按预设时序撤离。

结果
关键发现包括：1)当二级住宅入住率达峰值时，分级疏散使火线3公里内车辆密度降低41%；2)虽然总疏散时间相近，但分级策略将高峰车流分散至4个波次；3)Northwoods Boulevard路段平均通行时间缩短22分钟。这些数据证实分级策略能有效缓解"疏散拥堵-火势蔓延"的恶性循环。

讨论
研究首次实证了PEZs在瞬态人口社区的应用价值：1)Genasys系统划分的PEZs比行政边界更符合火灾动力学特征；2)入住率动态模型解决了传统交通仿真中"静态人口假设"的缺陷。但作者指出，黑暗环境等复杂因素仍需在后续研究中纳入评估框架。

结论
该模型为2019加州环境质量法案(CEQA)要求的疏散安全评估提供了工具支撑。其创新点在于：1)建立PEZs与MATSim的耦合机制；2)开发瞬态人口动态模拟算法；3)提出"火线暴露车辆数"新评估指标。研究成果已被特拉基市纳入2024年应急规划修订，特别适用于类似Lake Tahoe等度假型WUI社区的疏散预案制定。

作者贡献
通讯作者Dapeng Li负责基金获取与模型设计，Maha Gamage完成核心代码开发。团队特别强调该框架可扩展至飓风等其他灾害疏散场景，但需针对不同灾害特性调整PEZs划分逻辑。这项研究标志着WUI社区应急管理从"一刀切"模式向数据驱动的精准疏散转型。