建筑物內(nèi)行人疏散模型和行為特征

1緒論

11建筑物內(nèi)行人疏散模型和行為特征研究的重要性

12國內(nèi)外關(guān)于行人疏散研究的概述

121行人疏散行為研究

122行人疏散模型研究

13主要研究問題和思路

131研究目標(biāo)

132研究內(nèi)容

2基于規(guī)避擁堵的出口選擇行為模擬

21考慮移動方向行人密度的改進(jìn)層次域元胞自動機(jī)模型

211模型描述

212行人均勻分布的數(shù)值模擬

22考慮方向可視域的改進(jìn)層次域元胞自動機(jī)模型

221問題背景

222模型描述

223行人異質(zhì)分布的數(shù)值模擬

23本章小結(jié)

3基于行人流預(yù)測的疏散模型

31模型描述

32數(shù)值模擬

321疏散場景

322疏散時(shí)空分布圖

323疏散時(shí)間

324模型對比

33本章小結(jié)

4考慮行人對出口寬度感知能力的疏散模型

41模型描述

42出口寬度分布的不均衡性

43數(shù)值模擬

431不均衡系數(shù)

432疏散時(shí)間

44本章小結(jié)

5改進(jìn)靜態(tài)層次域和出口選擇模型

51模型描述

511改進(jìn)靜態(tài)層次域

512基于Logit離散選擇原則

513模擬流程

52數(shù)值模擬

521疏散場景

522疏散時(shí)間

523疏散時(shí)空圖

524參數(shù)θ靈敏度分析

53本章小結(jié)

6行人疏散模型的帕累托最優(yōu)評估

61問題背景

62模型描述

621出口附近的行人密度

622半動態(tài)層次域

623轉(zhuǎn)移概率

624單位能量消耗

625帕累托最優(yōu)

63疏散模擬

631出口疏散能力

632單位能量消耗

633疏散時(shí)間

634帕累托最優(yōu)

64本章小結(jié)

7基于菱形網(wǎng)格的行人疏散元胞自動機(jī)模型

71問題背景

72模型描述

73疏散模擬

74本章小結(jié)

8結(jié)論與展望

81主要研究結(jié)論

82未來研究展望

參考文獻(xiàn)

索引

李娟偉，男，1985年6月生，現(xiàn)為陜西師范大學(xué)國際商學(xué)院理論經(jīng)濟(jì)系講師，經(jīng)濟(jì)學(xué)博士。研究領(lǐng)域?yàn)榻?jīng)濟(jì)增長與文化經(jīng)濟(jì)。近年來，圍繞文化與中國經(jīng)濟(jì)增長問題撰寫了一系列學(xué)術(shù)論文，先后在《經(jīng)濟(jì)科學(xué)》《中國經(jīng)濟(jì)問題》《改革》等學(xué)術(shù)期刊發(fā)表論文十余篇，參與教材及專著編寫十余部，作為課題負(fù)責(zé)人主持省部級項(xiàng)目5項(xiàng)，作為主要完成人參與國家社科基金重大招標(biāo)項(xiàng)目、教育部重大招標(biāo)公關(guān)項(xiàng)目多項(xiàng)。2100433B

《建筑物內(nèi)行人疏散模型和行為特征》以微觀模型研究為主，綜合運(yùn)用行為科學(xué)、心理學(xué)以及交通科學(xué)的相關(guān)知識詳細(xì)刻畫多出口建筑物內(nèi)行人在疏散過程中的出口選擇決策行為。主要內(nèi)容集中在模型的構(gòu)建和評估上，使模型能夠包含更多的真實(shí)要素，以期理論分析結(jié)果能更加貼近實(shí)際疏散過程中呈現(xiàn)出來的行人行為特征。進(jìn)而達(dá)到維護(hù)群體行為秩序、優(yōu)化疏散過程和提高疏散效率的目的，為建筑物疏散性能的設(shè)計(jì)、人群聚集活動的系統(tǒng)規(guī)劃和管理等提供依據(jù)。

隨著人群安全問題越來越多地引起人們的關(guān)注，行人疏散的研究日益成為行人流研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。該研究作為設(shè)計(jì)建筑物疏散性能、系統(tǒng)規(guī)劃和管理群體活動的理論依據(jù)，能有效維護(hù)群體行為秩序、優(yōu)化疏散過程和提高疏散效率。近年來，很多致力于這方面研究的學(xué)者已取得了一些重要成果，但由于行人流問題本身的復(fù)雜性，尚有很多問題需要被進(jìn)一步探討。本書從行人對自身的控制能力入手，將反饋和優(yōu)化兩種思想通過建立微觀模型引入建筑物內(nèi)的行人疏散問題的研究中，重點(diǎn)研究行人在疏散過程中的決策機(jī)理，揭示產(chǎn)生擁擠的微觀機(jī)制，再現(xiàn)現(xiàn)實(shí)的疏散場景。

利用LiDAR和影像提取三維建筑物模型是目前研究的一個(gè)熱點(diǎn)問題。如何有效地解決特征約束、篩選、重組、缺失特征彌補(bǔ)等問題是模型重建過程中的核心難題。本項(xiàng)目研究了基于BSP樹模型結(jié)合LiDAR和影像數(shù)據(jù)特征的復(fù)雜建筑物模型提取方法，利用LiDAR和影像數(shù)據(jù)特征的互補(bǔ)性特點(diǎn)，通過在BSP（binary space partition）樹模型框架下的直線分裂區(qū)域和區(qū)域合并兩個(gè)數(shù)據(jù)處理步驟，實(shí)現(xiàn)直線特征和區(qū)域特征的相互約束與補(bǔ)充，解決建筑物模型重建過程中的特征篩選與綜合問題。探討了顧及建筑物模型提取應(yīng)用的LiDAR和影像數(shù)據(jù)特征提取算法，LiDAR和影像融合的建筑物檢測算法，著重研究了基于BSP樹的模型重建特征約束機(jī)理和算法原型，基于BSP樹模型的二元分裂、合并過程的控制機(jī)制，及三維模型的生成算法。為具有平頂、斜頂、多層等復(fù)雜建筑物、大范圍街區(qū)建筑物模型自動重建提供一種有效的解決方法。 2100433B

本項(xiàng)目通過四年的研究，充分調(diào)研了相關(guān)文獻(xiàn)，開展了實(shí)際火災(zāi)案例分析和疏散演習(xí)，獲得了大量疏散反應(yīng)時(shí)間的視頻監(jiān)控和調(diào)查問卷，采用混合高斯背景建模、特征角點(diǎn)檢測算法，建立了人群聚散行為的檢測模型，從疏散演習(xí)和實(shí)際火災(zāi)案例的監(jiān)控視頻中提取疏散反應(yīng)時(shí)間特征參數(shù)，并用調(diào)查問卷的統(tǒng)計(jì)結(jié)果進(jìn)行修正完善。通過綜合分析人員疏散反應(yīng)的特征參數(shù)，結(jié)合生存時(shí)間的基本函數(shù)，建立了疏散反應(yīng)時(shí)間Cox回歸模型并進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，系統(tǒng)地研究了疏散反應(yīng)時(shí)間范圍及其時(shí)序特征。分別從社會力模型和高層建筑綜合疏散模型及優(yōu)化出發(fā)，構(gòu)建了包含火災(zāi)察覺、火災(zāi)確認(rèn)、行動準(zhǔn)備、疏散運(yùn)動等多個(gè)特征階段的全過程疏散模型。最后，通過案例分析和模擬計(jì)算，具體研究了影響人員疏散反應(yīng)的典型要素，探索縮短人員反應(yīng)時(shí)間的技術(shù)和方法，提高疏散效率。 2100433B

本項(xiàng)目首先通過文獻(xiàn)調(diào)研、疏散實(shí)驗(yàn)和實(shí)際火災(zāi)案例分析，獲得疏散反應(yīng)時(shí)間的監(jiān)控視頻和調(diào)查問卷，采用動態(tài)圖像分析方法從疏散演習(xí)和實(shí)際火災(zāi)案例的監(jiān)控視頻中提取疏散反應(yīng)時(shí)間特征參數(shù)（包括察覺、求證、確認(rèn)、疏散準(zhǔn)備等特征時(shí)間參數(shù)），并用調(diào)查問卷的統(tǒng)計(jì)結(jié)果進(jìn)行修正完善。然后，基于多尺度時(shí)間序列分析方法建立火災(zāi)情況下人員疏散反應(yīng)時(shí)間的時(shí)序模型，系統(tǒng)地研究疏散反應(yīng)時(shí)間范圍及其時(shí)序特征，并結(jié)合申請者開發(fā)的建筑人員疏散模型（CFE），構(gòu)建包含火災(zāi)察覺、求證、確認(rèn)、行動準(zhǔn)備、疏散運(yùn)動等多個(gè)特征階段的全過程疏散模型。最后，以公共娛樂場所、辦公樓、住宅建筑三類典型建筑為例進(jìn)行精細(xì)模擬，并通過與實(shí)際案例和疏散演習(xí)的對比分析，進(jìn)一步改進(jìn)和完善模型，具體研究人員疏散反應(yīng)與火災(zāi)發(fā)生發(fā)展、建筑結(jié)構(gòu)與環(huán)境、人員特征等典型要素之間的關(guān)系，探索縮短人員反應(yīng)時(shí)間的技術(shù)和方法，提高疏散效率，實(shí)現(xiàn)火災(zāi)情況下的安全、快速疏散。