宋衛國

2001.6-2003.7，任中國科學技術大學統計與金融系，博士后。

2006年8月至2007年2月在美國國家標準技術研究院（NIST）擔任客座研究員（Guest Researcher）。

現任中國科學技術大學教授。

科研項目

①.國家自然科學基金項目：“煙氣環境中公共建築瓶頸處的人員疏散模型和誘導方法”。

②.國家自然科學基金項目：“基於自組織臨界性的森林大火預測方法研究”。

③.國家博士后科學基金項目1項，名稱“城市火災系統自組織臨界性的探索性研究”。

④.中科院王寬誠博士后工作獎勵基金項目：“森林火災的自組織臨界性研究”。

⑤.國家十五科技攻關二期項目子專題1項：“大型公共建築疏散引導系統研究”。

⑥.國家科技攻關計劃奧運科技專項子課題：“奧運體育場館疏散設計方法”。

⑦.國家安全生產監督管理局安全評價項目：“秦山三期（重水堆）核電站工程人員疏散分析”。

⑧.973項目：“火災動力學演化與防治基礎”（作為研究骨幹）。

⑨.國家十五科技攻關二期項目：“合肥市城市公共安全試點示範研究”（作為執行組長）。

1)發現了中國森林火災的自組織臨界性特徵，即穩定的冪律分佈規律。

通過對中國全國範圍內40年來森林火災數據的分析，發現中國森林火災具有“頻率—面積”冪律分佈規律，並且不隨森林尺度和時間發生變化，表明中國真實森林火災系統具有自組織臨界性特徵；對不同國家的森林火災分佈規律進行了比較，發現不同國家的火災分佈具有相同的性質，並且與經典自組織臨界性森林火災模型得到符合，從而驗證了森林火災自組織臨界性的普遍性。代表性成果發表於Ecological Modelling、Chinese Science Bulletin、自然科學進展等學術期刊。國內外學者評價認為：“研究發現火災頻率－面積分佈具有冪律分佈，表明火災尺度分佈具有自組織臨界性，這個發現暗示了自然景觀具有自恢復能力。比較了隨機元胞自動機模型和中國的森林火災數據，模型結果與數據得到了很好的符合，研究結果新穎。基於頻率－面積冪律分佈，利用中、小火災的發生頻率，量化了森林大火的發生風險。”

2)建立了綜合外界影響因素的新的森林火災模型，解釋了實際火災分佈中的平頭－重尾、有限尺度效應等現象的產生原因，與實際數據得到符合。

在經典森林火災模型的基礎上，量化了氣候、樹種、森林類型、防火隔離帶等主要影響因素的作用，建立了新的更具一般性的新模型。新模型利用“廣義樹木抗火性”量化了降水等火災抵制因素的影響，解釋了火災分佈的“重尾”現象；量化了森林尺度的影響，得到了有限尺度效應的定量性質，及其與防火隔離帶參數之間的依賴關係；考慮了火災過程的隨機性，解釋了森林火災分佈的“平頭”現象；量化了樹種生長速度和抗火性差異，得到了火災防治強度對森林樹種比例的作用規律。新模型與實際森林火災得到較好符合，並可望對火災防治具有實用價值。代表性成果發表於Chinese Science Bulletin、Ecological Modelling等期刊。同行評價認為：“研究引發了對冪律行為產生和驗證方面的爭論，出現了更加複雜的模型來解釋真實的火災分佈。宋等人利用考慮樹木抗火性的森林火災模型，研究了森林大火發生頻率與冪律關係之間的偏離現象。火災面積的分形特性已經被發現：宋等人分析了中國森林火災的自組織臨界性和分形特性，用來研究森林大火的發生頻率與冪律關係的偏離。

3)發現森林火災時間分佈滿足具有周期性波動的冪律規律，得到了森林火災與氣象、人口等因素之間的相關性。

從火災數據入手開展了研究，發現森林火災的時間間隔分佈滿足具有周期性波動的冪律規律，而不是以往研究中普遍認為的指數分佈，表明經典森林火災模型無法完全體現真實森林火災的自組織臨界性特徵；發現森林火災發生概率與人口密度之間滿足很好的正指數冪律關係；發現森林火災概率與氣象參數之間存在穩定的一元相關性和多元相關性；利用神經網路方法進行多元分析后，可得到穩定的權值矩陣，使得森林火災風險的預測誤差達到10%以內，該成果已經與日本國立消防研究所合作開發了基於神經網路的森林火險分析軟體。代表性成果發表和錄用於Ecological Modelling、Progress in Natural Science等期刊。同行評價認為：“關於人口密度與火災概率相關性的研究是創新性工作（innovative），關於火災時間間隔的研究也是有意義的，整個工作的意義在於它研究了森林火災的尺度不變性規律。“探討了森林火災發生的概率，研究了幾種氣象參數下火災概率的變化特點，有助於認識森林火災的發生條件”。

4)發現了城市火災系統的“頻率—損失”冪律關係和Zipf圖，並驗證了其穩定性和尺度不變性。

對中國、中國安徽省、瑞士等國家和地區的城市火災數據進行了綜合分析，發現：雖然城市火災系統是一個複雜系統，受到複雜因素的影響，但是作為系統的能量耗散事件，城市火災的分佈卻具有簡單的規律，即冪律分佈；並且不同國家和地區、不同時期的城市火災分佈具有相同的性質，即冪律分佈具有穩定性、尺度不變性和空間不變性。這些工作將自組織臨界性研究引入了城市火災系統。代表性成果發表於國際火災安全科學學會會刊Fire Safety Journal。同行評價認為：該工作“在以往的建築和火災領域開展很少”，具有“新穎性和原創性（new and origin）。”

5)建立了火災環境中人員疏散的多格子模型和多作用力元胞自動機模型，發展了一種新的人員疏散安全分析方法。

根據火災動力學發展規律和待疏散人群的心理行為特徵，提出了火災環境與人員行為特徵耦合的人員疏散多作用力元胞自動機模型（CAFE）和多格子模型（Multi-grid model），新模型同時具備了與連續性模型相當的計算精度和與離散型模型相當的計算速度，解決了人員疏散模型的計算效率和計算精度的矛盾。代表性成果發表於Physica A，Science in China E, International Journal on Engineering Performance-based Fire Codes等期刊。同行評價認為：“採用了更加細緻的格子建立了人員疏散模型，該模型非常容易量化疏散過程中的社會力和人員相互作用，是一個極好的（excellent）模型。” “提出了改進的元胞自動機模型，其中考慮了人員之間的作用力。研究了拱形分佈、阻塞、快即是慢等人員疏散現象，並與社會力模型進行了比較。建立的模型和研究結果有意義。”

以建立的模型為核心發展了新的人員疏散分析方法，獲得軟體著作權1項。參加並完成了“火災風險評估與性能化防火設計關鍵技術及工程應用”研究，成果通過了省級鑒定（本人排名第6），並獲得了2006年國家科技進步二等獎（本人排名第7）。

代表性論文

[1].Song Weiguo ,Zheng Hongyang , Wang Jian, Jian Ma.Weather driven model indicative of spatio-temporal power laws. Physical Review E( in press)

[2].Song Weiguo, Yu Yanfei Wang Binghong et al. Evacuation behaviors at exit in CA model with force essentials: A comparison with social force model.PHYSICA A. 2006, 371 (2): 658-666

[3].Song Weiguo, Wangjian, Satoh K, Fan Weicheng. Three types of power-law distribution of forest fire parameters in Japan. Ecological Modelling. 2006, 196(3-4): 527-532

[4].宋衛國，馬劍等. 森林火險與氣象因素的多元相關性及其分析. 中國工程科學. 2006, 8(2): 61-66

[5].Song Weiguo, Xu Xuan, Wang Binghong et al. Simulation of evacuation processes using a multi-grid model for pedestrian dynamics. Physica A. 2006, 363: 492-500

[6].Song Weiguo, Yu Yanfei, Xu Xuan, Zhang Heping. Evacuation Analysis of a Commercial Plaza with CAFE Model. International Journal on Engineering Performance-based Fire Codes. 2005, 7(4): 182-191

[7].Song Weiguo, Yu Yanfei, Fan Weicheng, Zhang Heping. A Cellular Automata Evacuation Model Considering Friction and Repulsion. Science in China E. 2005, 48(4): 403-413

[8].宋衛國, 於彥飛, 范維澄, 張和平. 一種考慮摩擦與排斥的人員疏散元胞自動機模型. 中國科學E. 2005, 35(7): 725-736

[9].Song Weiguo, Wang Jian, Satoh K. Distribution and correlation analysis of wildfire and weather data in Japan. Progress in Natural Science. 2005, 15(4): 363-367

[10].Song Weiguo, Zhang Heping, Chen Tao, Fan Weicheng. Power-law distribution of city fires. Fire Safety Journal. 2003, 38: 53-465

[11].宋衛國, 汪秉宏, 舒立福, K.Satoh, 范維澄, 趙林城. 自組織臨界性與大規模森林火災的防治. 自然科學進展. 2002,12(3): 1105-1108

[12].SONG W G, FAN W C, WANG B H. Influences of Finite-size Effects on the Self-organized Criticality of Forest-fire Model. Chinese Science Bulletin, 2002, 47(3):177-180

[13].Song Weiguo, Fan Weicheng, Wang Binghong. Self-Organized Criticality of Forest Fire in China. Ecological Modeling. 2001, 145:(1) 61-68

主講本科生專業基礎課《火災學概論》、主講研究生學位必修課《火災學II》、主講工程碩士研究生專業課《火災科學》。

2001.6-2003.7任中國科學技術大學博士后聯誼會理事長、安徽省安全生產專家組消防專家、全國消防標準技術委員會通訊委員、973項目“火災動力學演化與防治基礎”管理辦公室副主任。