人流模擬總結(jié)

1、現(xiàn)有的人群仿真研宄將其研宄重點(diǎn)大體可以分成三個(gè)方面,即路徑規(guī)劃問題、行為決策問題、動(dòng)畫表現(xiàn)問題;這三點(diǎn)也被稱為是人群仿真研宄關(guān)注的三要素。一人員疏散模擬：宏觀模型：（講人群整體作為建模對(duì)象，不考慮個(gè)體間相互作用）流體力學(xué)模型。微觀模型：（對(duì)行人的詳細(xì)行為進(jìn)行描述）（1）連續(xù)型：(a)磁場(chǎng)力模型(疏散方式單一，參數(shù)由實(shí)驗(yàn)得出，沒有計(jì)算公式)(b)社會(huì)力模型（變量所代表的物理意義是可計(jì)算的。結(jié)果顯示了現(xiàn)實(shí)中人群運(yùn)動(dòng)自組織現(xiàn)象，可以模擬人員的沖撞，擠壓，恐慌等特征）。（2）離散型：（時(shí)間，空間離散化）(a)元胞自動(dòng)機(jī)（根據(jù)行為規(guī)則建模，行為模型根據(jù)出現(xiàn)的結(jié)果改變狀態(tài)）(b)格子氣模型（元胞自動(dòng)機(jī)的特

2、殊形式）(c)排隊(duì)網(wǎng)絡(luò)模型（基于離散事件的蒙特卡洛仿真）(d)智能體模型（agent-based對(duì)行人決策和動(dòng)作方式建模, 更符合人類的行為表現(xiàn);能模擬人類的思維過程，不能夠真實(shí)模擬行人所處的道路網(wǎng)）。模擬步驟：疏散模型相關(guān)因素：（1）樓宇空間結(jié)構(gòu)：走廊過道的長(zhǎng)度與寬度、出入口數(shù)量及寬度等（2）人流因素：人群速度，人群密度，人體所占空間，人群構(gòu)成與狀態(tài)等現(xiàn)有人群疏散研究方向：（1）單一、多個(gè)出口的房間、大廳；單向、雙向，多向通道的人流交匯場(chǎng)景。（2）人群流動(dòng)特性分析（擁擠人群的基本特性, 如密度、速度與激波的關(guān)系）（3）房間，通道出口對(duì)人群疏散的影響（單出口，多出口，寬度，角度等因素）二路徑規(guī)

3、劃模擬以樓宇內(nèi)部各節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建作為切入點(diǎn)，分析樓宇節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)模型的建立、空間數(shù)據(jù)的拓?fù)浞治龊妥顑?yōu)路徑規(guī)劃。建立樓宇網(wǎng)絡(luò)模型，主要包括點(diǎn)和線兩種類型，即拐點(diǎn)、中心點(diǎn)、障礙點(diǎn)、弧段等。進(jìn)行拓?fù)浞治龊途W(wǎng)絡(luò)分析，進(jìn)行基于距離最短、時(shí)間最少和有障礙物情況下等不同情況的最短路徑規(guī)劃。優(yōu)勢(shì)是將最短路徑分析的內(nèi)容從距離延伸到了時(shí)間、花費(fèi)、障礙物等復(fù)雜要素，從而提高該算法的適用性和可靠性。不足是時(shí)間復(fù)雜度較高，需要人為設(shè)定要素的不同權(quán)重。(樓宇內(nèi)部路徑規(guī)劃算法研究及其應(yīng)用綜述-蘇磊)樓宇三維路徑規(guī)劃不同于室外交通路徑規(guī)劃, 樓宇內(nèi)部路徑數(shù)據(jù)還沒有建立統(tǒng)一的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn),建筑物平面圖也不是一種便于進(jìn)行路徑規(guī)劃的數(shù)據(jù),

4、當(dāng)前的系統(tǒng)中提供的成熟算法無法直接應(yīng)用建筑物平面圖數(shù)據(jù)進(jìn)行尋徑分析,必須對(duì)其進(jìn)行處理。如何選擇合適的建筑物平面圖,利用它快速高效的構(gòu)建樓宇內(nèi)部三維空間拓?fù)潢P(guān)系,建立樓宇三維路徑模型,確定合適的尋徑算法以及權(quán)值更新方法,是實(shí)現(xiàn)樓宇三維尋徑分析的關(guān)鍵。路徑規(guī)劃分類：（1）全局路徑規(guī)劃屬于靜態(tài)規(guī)劃(離線規(guī)劃) ：需要掌握所有的環(huán)境信息，根據(jù)環(huán)境地圖的所有信息進(jìn)行路徑規(guī)劃（2）局部路徑規(guī)劃屬于動(dòng)態(tài)規(guī)劃(在線規(guī)劃) 。局部路徑規(guī)劃只需要了解局部的障礙物分布情況，從而可以選出從當(dāng)前結(jié)點(diǎn)到某一子目標(biāo)結(jié)點(diǎn)的最優(yōu)路徑。路徑規(guī)劃算法：( 1) 傳統(tǒng)算法傳統(tǒng)的路徑規(guī)劃算法有: 模擬退火算法、人工勢(shì)場(chǎng)法、模糊邏輯算法

5、、禁忌搜索算法等。( 2) 圖形學(xué)的方法傳統(tǒng)算法在解決實(shí)際問題時(shí)往往存在著建模難的問題，圖形學(xué)的方法則提供了建模的基本方法，但是圖形學(xué)的方法普遍存在著搜索能力的不足，往往需要結(jié)合專門的搜索算法。圖形學(xué)的方法有: c 空間法（可視圖空間法）、柵格法、自由空間法（拓?fù)鋱D法）、voronoi 圖法等。( 3) 智能仿生學(xué)算法處理復(fù)雜動(dòng)態(tài)環(huán)境信息情況下的路徑規(guī)劃問題時(shí)，來自于自然界的啟示往往能起到很好的作用。智能仿生學(xué)算法就是人們通過仿生學(xué)研究，發(fā)現(xiàn)的算法，常用到的有: 蟻群算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法、粒子群算法、遺傳算法等。( 4) 其他算法具有很強(qiáng)的路徑搜索能力，可以很好地在離散的路徑拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮作用。

6、這些算法包括:a* 算法、dijkstra 算法、fallback 算法、floyd 算法等。路徑規(guī)劃問題分類：( 1)離散域范圍內(nèi)的最短路徑規(guī)劃問題：從最短路徑規(guī)劃的角度看，這一類問題都是在已知路徑信息( 節(jié)點(diǎn)數(shù)，路徑參數(shù)信息，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等) 情況下，從已知起始節(jié)點(diǎn)到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的最優(yōu)路徑路徑規(guī)劃問題，路徑信息多為靜態(tài)信息，即使有信息變動(dòng)，智能算法也有足夠的能力進(jìn)行及時(shí)的應(yīng)變規(guī)劃。常用的算法有: dijkstra 算法、a* 搜索算法、模擬退火算法、蟻群算法、遺傳算法、粒子群算法、floyd 算法、fallback 算法等。(2) 連續(xù)域范圍內(nèi)的全局路徑規(guī)劃問題：從路徑規(guī)劃角度來看，這類問題都是已

7、知環(huán)境信息，且環(huán)境信息為靜態(tài)信息的情況下，如何在安全范圍內(nèi)避開障礙物找到到達(dá)目的地的最短路徑問題。解決此類問題通常依靠智能算法與環(huán)境建模結(jié)合使用。直接應(yīng)用于此類問題的路徑規(guī)劃算法有: 可視圖法、自由空間法、voronoi 圖法、柵格法、懲罰函數(shù)法、模擬退火算法等。間接應(yīng)用的智能算法有: a* 搜索算法、蟻群算法、遺傳算法、粒子群算法、人工勢(shì)場(chǎng)法等(3) 連續(xù)域范圍內(nèi)的局部路徑規(guī)劃問題：局部規(guī)劃面對(duì)的是動(dòng)態(tài)的實(shí)時(shí)的環(huán)境信息，屬于在線規(guī)劃，對(duì)算法要求實(shí)時(shí)性好、高效、穩(wěn)定。應(yīng)用于此類問題的算法有: 蟻群算法、遺傳算法、粒子群算法、a* 搜索算法、人工勢(shì)場(chǎng)法、量子粒子群算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法等。 疏散計(jì)劃

8、制定：考慮樓宇空間結(jié)構(gòu)，人流因素（人流密度，人流速度，安全疏散距離，疏散時(shí)間）以下為路徑規(guī)劃算法在樓宇內(nèi)部場(chǎng)景中的幾個(gè)發(fā)展方向: 1) 現(xiàn)有路徑規(guī)劃算法改進(jìn)2) 不同路徑規(guī)劃算法結(jié)合3) 路徑規(guī)劃算法三維化博士論文：樓梯區(qū)域人員疏散行為分析與模擬（不同區(qū)域，不同類型人員在樓梯區(qū)域的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)分析，運(yùn)用格子氣模型）人群疏散微觀仿真（行人運(yùn)動(dòng)特征，行人行為模型，提出基于精細(xì)網(wǎng)格劃分和人工勢(shì)能場(chǎng)的行人行為模型）建筑典型區(qū)域人群疏散效率研究（房間出口設(shè)計(jì)，走廊、樓梯人群疏散，社會(huì)力模型）高層建筑人群垂直疏散特性（樓梯、電梯人群疏散特性。元胞自動(dòng)機(jī)模型，pathfinder軟件模擬）建筑火災(zāi)人群疏散行為及

9、優(yōu)化（疏散行為走廊，樓梯人群疏散行為分析，基于圖論的排隊(duì)論模型）虛擬人群行為建模及仿真（基于 agent 的行為控制模型，全局規(guī)劃和局部避碰結(jié)合的路徑規(guī)劃，分層次的虛擬人群行為模型）密集人群疏散行為建模（啟發(fā)式力學(xué)模型仿真行人行為）建筑內(nèi)典型區(qū)域人員疏散特性（基于元胞自動(dòng)機(jī)的多障礙物房間疏散，分析樓梯上行人流狀態(tài)的變化）大型場(chǎng)館人員疏散仿真（基于 agent 與元胞自動(dòng)機(jī)相結(jié)合，分別建立個(gè)體正常、個(gè)體擁擠、個(gè)體單步預(yù)走和個(gè)體多步預(yù)走疏散模型）避障路徑規(guī)劃研究（可視圖法求避障路徑，遺傳算法求避障路徑，避障最短路徑問題的兩級(jí)動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法）碩士論文：大型公共建筑環(huán)境人群擁擠機(jī)理及行為特性研究（社會(huì)力

10、模型）地鐵疏散模型（agent-based模型）樓宇三維路徑規(guī)劃及表達(dá)（三維樓宇路徑模型生成，a*算法求解最短路徑，最小費(fèi)用流求解疏散計(jì)劃）期刊論文：空間密度場(chǎng)導(dǎo)向的人群仿真方法研究（利用空間句法得到的集成度映射成空間密度的密度，作為導(dǎo)航人群運(yùn)動(dòng)的關(guān)鍵因素）教室人群疏散模擬（不同桌椅位置，元胞自動(dòng)機(jī)）三 空間句法空間結(jié)構(gòu)分析：（1）可見性與可見性分析：可見性是指視覺上能否看得到的屬性?？梢娦苑治鍪侵福阂赃\(yùn)動(dòng)體驗(yàn)的方式逐一判斷空間中任意兩點(diǎn)之間是看見還是看不見來研究實(shí)體對(duì)視線的阻隔和引導(dǎo)模式（2）空間可達(dá)性與空間整合度：“空間可達(dá)性”即空間的可接近性，是指從空間系統(tǒng)中某一空間到達(dá)其他空間的便捷程

11、度(同樣地，也可以指從空間系統(tǒng)中任意一處到達(dá)某一空間的便捷程度)，或者稱為空間系統(tǒng)中空間單元之間聯(lián)系的緊密程度。空間的“整合度”是組構(gòu)分析中量化描述空間結(jié)構(gòu)屬性的變量之一，它以量化的方式描述了空間與周圍空間之間在拓?fù)湟饬x上的整合程度，整合程度越高，代表著空間可達(dá)性越高。因此，整合度是衡量空間可達(dá)性高低的量化指標(biāo)。（3）空間的可理解度與可理解性：可理解度就是衡量從一個(gè)空間所看到的局部空間結(jié)構(gòu)特征，是否有助于建立起整個(gè)空間系統(tǒng)的圖景，即能否作為其看不到的整個(gè)空間結(jié)構(gòu)的引導(dǎo)。組構(gòu)定量分析：連接值，深度值，控制度，整合度。量化分析結(jié)果，最終以量化表、系統(tǒng)圖以及關(guān)聯(lián)分布圖的方式表達(dá)出來空間句法的分析方法

12、：凸空間法、軸線法、所有線法、視域網(wǎng)格法等。四、建筑空間分類：a類：產(chǎn)業(yè)類建筑（主要空間以物為尺度）主要空間以物為尺度,以人為輔助尺度,而且人與物在空間上不分離;滿足此標(biāo)準(zhǔn)的建筑類型包括產(chǎn):業(yè)類建筑,具體包括農(nóng)業(yè)生產(chǎn)建筑、工業(yè)生產(chǎn)建筑、倉庫(冷藏庫)等;b類：交通類建筑、通信類建筑、消防站建筑（部分空間以物為尺度，部分以人為尺度）部分空間以人為尺度,部分空間以物為尺度,人與物在空間上可以分離;滿足此標(biāo)準(zhǔn)的建筑類型包括交通類建筑,包括鐵路客運(yùn)站、公路客運(yùn)站、水路客運(yùn)站、航空客運(yùn)站;包括通信類建筑,包括郵局、電信樓、廣播電視建筑、國(guó)際衛(wèi)星通信地面站;其它,如消防站等。c類: 主要空間以人為尺度,以

13、物為輔助尺度,人與物在空間上不分離;滿足這種標(biāo)準(zhǔn)的建筑類型有很多,根據(jù)空間使用方式的特點(diǎn),又可以分為以下四種c一1、空間以展示為核心特征的建筑類型:包括觀展類建筑,如展覽館、國(guó)際博覽會(huì)建筑、博物館建筑、美術(shù)館建筑;包括觀演類建筑,如劇場(chǎng)、音樂廳、電影院、雜技場(chǎng)建筑、體育場(chǎng)館建筑;包括商業(yè)建筑,如百貨商場(chǎng)、批發(fā)市場(chǎng)、超級(jí)市場(chǎng)、購物中心、地下商業(yè)街等。c一2、空間以人+桌椅為主要使用方式的建筑類型:包括辦公建筑,如辦公樓、市政廳、會(huì)堂;包括餐飲建筑,如餐廳、宴會(huì)廳;包括教育建筑,如中小學(xué)校、高等學(xué)校、圖書館建筑。c一3、綜合性建筑類型:包括住宅,如集合住宅、聯(lián)排住宅、獨(dú)立式住宅;包括醫(yī)院建筑,如門診部分、住院部分、醫(yī)療醫(yī)技部分;包括旅館建筑,如客房部分、服務(wù)部分。c一4、特殊建筑類型: