(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210995982.7 (22)申请日 2022.08.18 (71)申请人 华中科技大 学 地址 430074 湖北省武汉市洪山区珞喻路 1037号 (72)发明人 彭翀　吴宇彤　化星琳　 (74)专利代理 机构 华中科技大 学专利中心 42201 专利代理师 徐美琳 (51)Int.Cl. G06Q 10/06(2012.01) G06Q 50/26(2012.01) G06F 30/20(2020.01) (54)发明名称 一种考虑突发灾害影响的城市网络韧性评 估方法和系统 (57)摘要 本发明公开了一种考虑突发灾害影响的城 市网络韧性评估 方法和系统， 属于区域空间韧性 分析技术领域， 其中， 方法包括： 构建物理网络与 功能网络， 组成城市网络； 计算灾前城市网络中 城市与路段承 载的要素流强度； 将突发灾害空间 分布数据叠加在城市网络上， 计算灾时城市网络 中城市与路段承 载的要素流强度； 评估灾前与灾 时城市网络的结构韧性与功能韧性， 计算得到城 市网络的综合韧性。 本发明可以模拟 城市网络从 灾前到灾时的阶段性变化过程， 识别出受灾中断 的路段和功能失效的城市， 分别计算灾前与灾时 城市网络的结构韧性与功能韧性， 填补了面向突 发灾害的城市网络韧性评估研究的空白， 对于城 市群、 都市圈等区域的城市网络发展规划具有指 导意义。 权利要求书3页 说明书7页 附图2页 CN 115423277 A 2022.12.02 CN 115423277 A 1.一种考虑突发灾害影响的城市网络韧性评估方法， 其特 征在于， 包括： 从城市空间矢量数据中获取城际交通干线的交叉口集合和相邻交叉口间的路段集合， 构建物理网络， 从城市间要素流数据中获取城市间的要素流强度集合， 结合从城市空间矢 量数据中获取的城市集 合， 构建功能网络； 将功能网络中某城市与其他城市之间的城市间的要素流强度之和作为突发灾害前城 市承载的要素流 强度， 将城市间的要 素流强度集合中的要 素流强度分配到物理网络中的各 路段， 计算 突发灾害前路段承载的要素流强度； 将突发灾害空间分布数据叠加在物 理网络和 功能网络组成的城市网络上， 识别并删除 联系中断的路段和功 能失效的城市后， 计算灾时城市承载 的要素流强度， 将灾时功 能网络 中城市间的要素流强度重新分配到灾时物理网络的各路段， 计算灾时各路段的承载要 素流 强度； 将突发灾害前和灾 时各路段的承载要素流强度分别作为灾前和灾 时物理网络的权重， 计算灾前和灾时城市网络的结构韧性， 将突 发灾害前和灾时功能网络中所有城市承载的要 素流强度的加权和分别作为灾前和灾时城市 网络的功能韧性， 将灾时城市 网络的结构韧性 与功能韧性之积比上灾前城市网络的结构韧性与功 能韧性之积， 得到城市网络综合韧性， 用于评估突发灾害对 城市网络韧性的影响。 2.如权利要求1所述的一种考虑突发灾害影响的城市网络韧性评估方法， 其特征在于， 所述灾时城市承载的要素流强度通过如下 方式计算： 城市集合中城市j到功能失效的城市i的要素流转移流通至城市集合中与城市j相联系 的城市k， 将突 发灾害前城市网络中城市j承载的要 素流强度与突 发灾害前城市i到城市j的 要素流强度之差作为灾时城市j承载的要 素流强度， 将突 发灾害前城市网络中城市k承载的 要素流强度与灾时城市j到城市k转移 流通的要 素流强度之和减去突 发灾害前城市i到城市 k的要素流强度， 得到灾时城市k承载的要素流强度。 3.如权利要求2所述的一种考虑突发灾害影响的城市网络韧性评估方法， 其特征在于， 所述灾时城市j到城市k 转移流通的要素流强度ΔLj‑k为： 其中， Wj‑i(pre)为突发灾害前城市j到城市i的要素流强度， Wj‑k(pre)为突发灾害前城市j到 城市k的要素流强度， Wj‑m(pre)为突发灾害前城市j到城市m的要素流强度， Cj表示城市集合中 与城市j相联系的所有城市， m表示Cj中的任意城市。 4.如权利要求2或3所述的一种考虑突发灾害影响的城市网络韧性评估方法， 其特征在 于， 所述突发灾害空间分布数据叠加在物理网络和功能网络组成的城市网络上， 模拟突发 灾害对城市网络的直接影响与间接影响， 直接影响产生联系中断的路段与功能失效的城 市， 间接影响导 致城市间的要素流无法流 通、 转移流 通或绕行流 通。 5.如权利要求4所述的一种考虑突发灾害影响的城市网络韧性评估方法， 其特征在于， 所述直接影响产生联系中 断的路段与功能失效的城市后， 从城市网络中删除联系中 断的路 段、 功能失效的城市以及功能失效的城市行政区划范围内涉及的路段， 功能失效的城市i承 载的要素无法流通至相联系的城市j， 城市集合中城市j到功能失效的城市i的要素流转移权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115423277 A 2流通至城市集合中与城市j相联系的城市k， 中断的路段承载的要素绕行流通至其他路段， 将灾时功能网络中城市 间的要素流强度重新分配到灾时物理网络的各路段， 计算灾时各路 段的承载要素流强度。 6.如权利要求2或3所述的一种考虑突发灾害影响的城市网络韧性评估方法， 其特征在 于， 所述灾时功能网络中城市间的要素流强度通过如下 方式计算： 突发灾害前城市j与城市k之间的要素流强度与灾时城市j到城市k转移流通的要素流 强度之和减去突发灾害前城市i到城市k的要素流强度以及突发灾害前城市i到城市j的要 素流强度， 得到灾时功能网络中城市j与城市k之间的要素流强度。 7.如权利要求1 ‑3任一所述的一种考虑突发灾害影响的城市网络韧性评估方法， 其特 征在于， 所述 灾前和灾时城市网络的结构韧性 通过如下 方式计算： 将突发灾害前各路段的承载要素流强度作为突发灾害前物理网络的权重， 计算突发灾 害前物理网络中任意交叉口之 间的最短路径长度， 将突 发灾害前物理网络中所有交叉口之 间的最短路径长度的倒数之和除以突发灾害前物理网络中所有交叉口总数平方与突发灾 害前物理网络中所有交叉口总数之差， 得到灾前城市网络的结构韧性； 将灾时各路段的承载要素流强度作为灾 时物理网络的权重， 计算灾 时物理网络 中任意 交叉口之 间的最短路径长度， 将灾时物理网络中所有交叉口之 间的最短路径长度的倒数之 和除以灾时物理网络中所有交叉口总数平方与灾时物理网络中所有交叉口总数之差， 得到 灾时城市网络的结构韧性。 8.如权利要求1 ‑3任一所述的一种考虑突发灾害影响的城市网络韧性评估方法， 其特 征在于， 所述灾前和 灾时城市网络的功 能韧性为： 突发灾害前和 灾时功能网络中所有城市 承载的要素流强度之和的一半。 9.如权利要求1 ‑3任一所述的一种考虑突发灾害影响的城市网络韧性评估方法， 其特 征在于， 所述城市间的要素流强度通过如下 方式计算： 城市i到城市j的要素流强度与城市j到城市i的要素流强度之和为城市i到城市j之间 的要素流强度。 10.一种考虑突发灾害影响的城市网络韧性评估系统， 其特 征在于， 包括： 网络构建模块， 用于从城市空间矢量数据中获取城际交通干线的交叉口集合和相邻交 叉口间的路段集合， 构建物理网络， 从城市间要 素流数据获取城市间的要 素流强度集合， 结 合从城市空间矢量数据中获取的城市集 合， 构建功能网络； 灾前计算模块， 用于将功能网络 中某城市与其他城市之间的城市间的要素流强度之和 作为突发灾害 前城市承载的要 素流强度， 将城市 间的要素流 强度集合中的要 素流强度分配 到物理网络中的各路段， 计算 突发灾害前路段承载的要素流强度； 灾时计算模块， 用于将突发灾害空间分布数据叠加在物 理网络和 功能网络组成的城市 网络上， 识别并删除联系中断的路段和功能失效的城市后， 计算灾时城市承载的要素流强 度， 将灾时功 能网络中城市间的要素流强度重新分配到灾时物理网络的各路段， 计算灾时 各路段的承载要素流强度； 韧性评估模块， 用于将突发灾害前和灾 时各路段的承载要素流强度分别作为灾前和灾 时物理网络的权重， 计算灾前和灾时城市网络的结构韧性， 将突发灾害前和 灾时功能网络 中所有城市承载的要 素流强度的加权和分别作为灾前和灾时城市网络的功能韧性， 将灾时权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115423277 A 3