人流模擬總結

現(xiàn)有的人群仿真研宄將其研宄重點大體可以分成三個方面，即路徑規(guī)劃問題、行為決策問題、動畫表現(xiàn)問題;這三點也被稱為是人群仿真研宄關注的三要素。一人員疏散模擬：宏觀模型：（講人群整體作為建模對象，不考慮個體間相互作用）流體力學模型。微觀模型：（對行人的詳細行為進行描述）（1）連續(xù)型：（a）磁場力模型（疏散方式單一，參數(shù)由實驗得出，沒有計算公式）（b）社會力模型（變量所代表的物理意義是可計算的。結果顯示了現(xiàn)實中人群運動自組織現(xiàn)象，可以模擬人員的沖撞，擠壓，恐慌等特征）。（2） 離散型：（時間，空間離散化）（a） 兀胞自動機（根據(jù)行為規(guī)則建模，行為模型根據(jù)出現(xiàn)的結果改變狀態(tài)）（b） 格子氣模型（元胞自動機的特殊形式）（c） 排隊網絡模型（基于離散事件的蒙特卡洛仿真）（d） 智能體模型（agent-basec對行人決策和動作方式建模,更符合人類的行為表現(xiàn)；能模擬人類的思維過程，不能夠真實模擬行人所處的道路網）模擬步驟：建筑結構散模型

相關因素：散模型

相關因素：結構劃分疏散人數(shù)疏散時間（1） 樓宇空間結構：走廊過道的長度與寬度、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，人群構成與狀態(tài)等現(xiàn)有人群疏散研究方向：（1）單一、多個出口的房間、大廳；單向、雙向，多向通道的人流交匯場景。（2）人群流動特性分析（擁擠人群的基本特性，如密度、速度與激波的關系）（3） 房間，通道出口對人群疏散的影響（單出口，多出口，寬度，角度等因素）二?路徑規(guī)劃模擬以樓宇內部各節(jié)點網絡的構建作為切入點，分析樓宇節(jié)點網絡模型的建立、空間數(shù)據(jù)的拓撲分析和最優(yōu)路徑規(guī)劃。建立樓宇網絡模型，主要包括點和線兩種類型，即拐點、中心點、障礙點、弧段等。進行拓撲分析和網絡分析，進行基于距離最短、時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)勢是將最短路徑分析的內容從距離延伸到了時間、花費、障礙物等復雜要素，從而提高該算法的適用性和可靠性。不足是時間復雜度較高，需要人為設定要素的不同權重。（樓宇內部路徑規(guī)劃算法研究及其應用綜述-蘇磊）樓宇三維路徑規(guī)劃不同于室外交通路徑規(guī)劃，樓宇內部路徑數(shù)據(jù)還沒有建立統(tǒng)一的規(guī)范標準，建筑物平面圖也不是一種便于進行路徑規(guī)劃的數(shù)據(jù)，當前的系統(tǒng)中提供的成熟算法無法直接應用建筑物平面圖數(shù)據(jù)進行尋徑分析 ，必須對其進行處理。如何選擇合適的建筑物平面圖，利用它快速高效的構建樓宇內部三維空間拓撲關系，建立樓宇三維路徑模型，確定合適的尋徑算法以及權值更新方法，是實現(xiàn)樓宇三維尋徑分析的關鍵。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行路徑規(guī)劃（2） 局部路徑規(guī)劃屬于動態(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，從而可以選出從當前結點到某一子目標結點的最優(yōu)路徑。?ti三種路W?劃方怯比較Table1.1Comparisonofthreekindsofpathplanning優(yōu)點全局規(guī)劃（⑴正己知信息基砒之上可以荻得初始點至目掠點的最優(yōu)矜栓：⑵環(huán)境中的任意兩點Z間如束存在路徑的話都可以逾過規(guī)劃找簸一務可通行路ft.口）非常依賴丁詵驗的、精確的壞境信息'（2）iiss大：（習對于環(huán)境信息的改受反應較慢，實時住較莘，不適合動態(tài)的不確定的壞境#局部規(guī)劃⑴nJU對環(huán)境的改變做出及的反應，文寸動點的環(huán)境有較強抽適應能力；⑵具仃較強的實時性.（1〕不能保i正路彳爰的屋優(yōu)性（2｝食發(fā)生就鎖現(xiàn)聚.全隔和局部相編4合11 （1） 克般了全局規(guī)劃不適應壞境的改變；（2） ）&免」克全低傾局部規(guī)丸而逍應的此鎖：⑶具有最盎的實時性*（1）算次息雜”實理比轉閑曜〃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、人工勢場法、模糊邏輯算法、禁忌搜索算法等。（2） 圖形學的方法傳統(tǒng)算法在解決實際問題時往往存在著建模難的問題，圖形學的方法則提供了建模的基本方法，但是圖形學的方法普遍存在著搜索能力的不足，往往需要結合專門的搜索算法。圖形學的方法有：C空間法（可視圖空間法）、柵格法、自由空間法（拓撲圖法）、voronoi圖法等。（3） 智能仿生學算法處理復雜動態(tài)環(huán)境信息情況下的路徑規(guī)劃問題時， 來自于自然界的啟示往往能起到很好的作用。智能仿生學算法就是人們通過仿生學研究， 發(fā)現(xiàn)的算法，常用到的有：蟻群算法、神經網絡算法、粒子群算法、遺傳算法等。其他算法具有很強的路徑搜索能力，可以很好地在離散的路徑拓撲網絡中發(fā)揮作用。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)點數(shù)，路徑參數(shù)信息，拓撲結構等）情況下，從已知起始節(jié)點到目標節(jié)點的最優(yōu)路徑路徑規(guī)劃問題路徑信息多為靜態(tài)信息，即使有信到目標節(jié)點的最優(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，智能算法也有足夠的能力進行及時的應變規(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。息變動，智能算法也有足夠的能力進行及時的應變規(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。⑵）連續(xù)域范圍內的全局路徑規(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，如何在安全范圍內避開障礙物找到到達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)境建模結合使用。直接應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、人工勢場法等⑶連續(xù)域范圍內的局部路徑規(guī)劃問題：局部規(guī)劃面對的是動態(tài)的實時的環(huán)境信息，屬于在線規(guī)劃，對算法要求實時性好、高效、穩(wěn)定。應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、人工勢場法、量子粒子群算法、神經網絡算法等。疏散計劃制定：考慮樓宇空間結構，人流因素（人流密度，人流速度，安全疏散距離，疏散時間）樓宇內部人流因素區(qū)域劃分

模型抽象權用設定拓撲結構圖

順序空間關系

度量空間關系人群信息拓撲關系分析路徑網絡全局/局部

路徑規(guī)劃路徑展現(xiàn)以下為路徑規(guī)劃算法在樓宇內部場景中的幾個發(fā)展方向：1） 現(xiàn)有路徑規(guī)劃算法改進2） 不同路徑規(guī)劃算法結合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)域的運動特點分析，運用格子氣模型）人群疏散微觀仿真（行人運動特征，行人行為模型，提出基于精細網格劃分和人工勢能場的行人行為模型）建筑典型區(qū)域人群疏散效率研究（房間出口設計，走廊、樓梯人群疏散，社會力模型）高層建筑人群垂直疏散特性（樓梯、電梯人群疏散特性。元胞自動機模型，pathfinder軟件模擬）建筑火災人群疏散行為及優(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)式力學模型仿真行人行為）建筑內典型區(qū)域人員疏散特性（基于元胞自動機的多障礙物房間疏散，分析樓梯上行人流狀態(tài)的變化）大型場館人員疏散仿真（基于Agent與元胞自動機相結合，分別建立個體正常、個體擁擠、個體單步預走和個體多步預走疏散模型）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動態(tài)規(guī)劃算法）碩士論文：大型公共建筑環(huán)境人群擁擠機理及行為特性研究（社會力模型）地鐵疏散模型（agent-based模型）樓宇三維路徑規(guī)劃及表達（三維樓宇路徑模型生成，A*算法求解最短路徑，最小費用流求解疏散計劃）期刊論文：空間密度場導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，作為導航人群運動的關鍵因素）教室人群疏散模擬（不同桌椅位置，元胞自動機）三空間句法空間結構分析：（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\動體驗的方式逐一判斷空間中任意兩點之間是看見還是看不見來研究實體對視線的阻隔和引導模式（2） 空間可達性與空間整合度：“空間可達性”即空間的可接近性，是指從空間系統(tǒng)中某一空間到達其他空間的便捷程度（同樣地，也可以指從空間系統(tǒng)中任意一處到達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?？臻g的“整合度”是組構分析中量化描述空間結構屬性的變量之一，它以量化的方式描述了空間與周圍空間之間在拓撲意義上的整合程度， 整合程度越高，代表著空間可達性越高。因此，整合度是衡量空間可達性高低的量化指標。（3） 空間的可理解度與可理解性：可理解度就是衡量從一個空間所看到的局部空間結構特征，是否有助于建立起整個空間系統(tǒng)的圖景，即能否作為其看不到的整個空間結構的引導。組構定量分析：連接值，深度值，控制度，整合度。量化分析結果，最終以量化表、系統(tǒng)圖以及關聯(lián)分布圖的方式表達出來空間句法的分析方法：凸空間法、軸線法、所有線法、視域網格法等。四、建筑空間分類：A類：產業(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；滿足此標準的建筑類型包括產：業(yè)類建筑，具體包括農業(yè)生產建筑、工業(yè)生產建筑、倉庫。令藏庫）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；滿足此標準的建筑類型包括交通類建筑，包括鐵路客運站、公路客運站、水路客運站、航空客運站；包括通信類建筑，包括郵局、電信樓、廣播電視建筑、國際衛(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，以物為輔助尺度，人與物在空間上不分離；滿足這種標準的建筑類型有很多，根據(jù)空間使用方式的特點，又可以分為以下四種C—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、國際博覽會建筑、博物館建筑、美術館建筑；包括觀演類建筑，如劇場、音樂廳、電影院、雜技場建筑、體育場館建筑；包括商業(yè)建筑，如百貨商場、批發(fā)市場、超級市場、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、會堂；包括餐飲建筑，如餐廳、宴會廳；包括教育建筑，如中小學校、高等學校、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、服務部分。C一4、特殊建筑類型：包括法院建筑、監(jiān)獄建筑等。五、現(xiàn)有仿真軟件現(xiàn)有的行人交通仿真軟件有:LegionStepsAnyLogicSimWalk、Nomad、SimPedPedroute/Paxport、Simulex、Micro-PedSimExodusEvacSimEvacnet等，但大多數(shù)用于模擬人群疏散。能模擬正常人流和疏散人的微觀仿真軟件,主要有Legion、StepsAnyLogic和SimWalk