虚拟地理实验、人群疏散时空行为分析是当前地理信息科学的研究热点。虚拟疏散认知实验可以提供一个可控的实验感知与测量环境,通过设计和控制不同的情景变量,获取详细客观的人群行为动态实验数据,进而发现人群在虚拟火灾环境下的疏散认知行为规律;同时,研究结果可以进一步被应用于人群疏散建模研究,为制定与优化实际应急疏散预案提供科学依据。本文基于虚拟地理实验理论,以某医院为例,通过虚拟现实、眼动追踪技术结合,提出了虚拟疏散认知实验研究框架与设计原则,开展了面向三种室内疏散空间认知模式的虚拟火灾疏散认知实验;使用统计分析、可视化分析、时空行为分析等方法,研究医院火灾疏散背景下个体面向应急标识、安全疏散地图以及真人-智能体协同的疏散认知行为规律。本文主要研究成果与创新点如下:(1)基于虚拟地理实验与虚拟地理认知实验理论方法,提出了“虚拟疏散认知实验”概念框架与设计原则,从面向人的认知视角探索三种室内疏散空间认知模式(空间对象认知、空间结构认知、人群互主体认知)的微观人-地关系问题,以真人控制化身参与实验的方式,探索在人群疏散与空间场所感知背后的时空行为模式;(2)构建了虚拟疏散认知实验平台,以医院为案例区域,创新设计并开展了应急标识眼动感知实验、安全疏散地图认知实验、真人-智能体协同疏散实验,为应急环境下人群疏散行为研究提供了新思路和新途径;(3)定量地获取虚拟医院火灾疏散背景下与时空行为、感知行为相关的客观实验数据,并对其进行综合分析,结果表明:·应急标识眼动感知实验有助于优化应急疏散标识的布局以及符号设计。实验发现三种场景类型(无标识无烟气、有标识无烟气、有标识有烟气)在疏散时间之间存在明显差异,应急标识、烟气、逃生起始位置对疏散时间有显著影响;逃生起始位置附近的室内通道微观环境不同对初始疏散方向、安全出口的选择具有较大影响;该医院应急疏散标识布局较为合理,通道墙贴标识的感知率最高、悬挂标识的感知率最低,应急疏散标识关注重点大多位于起始位置以及安全出口附近,但在安全出口附近时视觉注意力热点在安全门而非悬挂安全出口标识,因此需要增加悬挂标识的数量以及悬挂安全出口标识的视觉吸引力。·安全疏散地图认知实验有助于提高个体短时记忆下的空间认知效果。实验发现二维安全疏散地图对疏散时间有显著影响,有助于个体在三维环境中疏散;观看安全疏散地图后能够有效提升个体的空间认知效果,其中空间形状的认知效果提升最为显著。·真人-智能体协同疏散实验从定量的角度验证了个体的从众行为。实验发现智能体群体对疏散时间、视线水平角有显著影响;真人参与者受已知安全出口的智能体群体影响,产生了积极的从众行为从而更快疏散。