论文总字数：34674字

摘 要

随着世界人口的逐年增加与现代经济的飞速发展，越来越多的场所由于其地理位置与功能设备而成为城市中的人群聚集地区。然而在这些场所一旦发生类似火灾，地震等突发灾害事件，如若内部安保系统处理不当或应对不及时极有可能造成重大人员伤亡与财产损失。因此，提前做好防范准备，完善场所内部人群紧急疏散措施，有效规划人群逃生路线有助于将损失减至最小保障人民生命财产安全。

势能场法是当下应用最为广泛的一种人群疏散仿真研究方法。本文以基于势能场法与元胞自动机的人群疏散仿真系统为研讨背景，在初步掌握微观势能场计算方法以及元胞自动机的工作特点及原理的条件下，建立人群密集场所紧急疏散仿真模型，研究不同种类人群在突发灾害时的选择的逃生轨迹，并借助Visual Studio 2010在网格阵中对人群，障碍物，灾害，通道进行模拟仿真，规划出逃离场所的最短路径，同时通过计算得出人群的生还率与逃离所需时间。

关键词：人群疏散，势能场法，元胞自动机

Abstract

With the world population increasing year by year and the rapid development of the modern economy, more and more places have become crowded areas in the city due to their geographical locations and functional facilities. However, in the event of similar disasters such as fires and earthquakes occurring at these sites, if the internal security system is not handled properly or if the response is not timely, it may cause major casualties and property losses. Therefore, preparing for prevention in advance, improving the emergency evacuation measures for the population inside the site, and effectively planning the escape route for the population can help minimize the loss and ensure the safety of people's lives and property.

The floor field method is the most widely used crowd-evacuation simulation research method. This paper is based on the background of the crowd-evacuation simulation system based on the floor field method and cellular automata. Under the conditions of preliminary understanding of the micro-potential energy field calculation methods and the working characteristics and principles of the cellular automata, an emergency evacuation simulation model for dense crowded places is established . To study the escape trajectory of different types of people in the event of a sudden disaster, and use Visual Studio 2010 to simulate the crowds, obstacles, disasters, and passages in a grid array to plan the shortest path to escape from the site and calculate Get the population's survival rate and time needed to escape.

Keyword:crowd-evacuation, floor field method, cellular automata

目 录

摘要 Ⅰ

Abstract Ⅱ

第一章 绪论 1

1.1 人群疏散仿真的背景与意义 1

1.1.1 研究背景 1

1.1.2 研究意义 1

1.2 人群疏散仿真的发展现状与趋势 2

1.2.1 国外研究现状与趋势 2

1.2.2 国内研究现状与趋势 2

1.3 本文研究内容及结构安排 3

1.3.1 研究内容 3

1.3.2 本文结构安排 3

第二章 人群疏散模型 4

2.1 人群行为研究 4

2.1.1 人群分类 4

2.1.2 不同类人群行动特点 5

2.1.3 人群的主观因素对于疏散过程产生的影响 5

2.2 模型分类 6

2.2.1 宏观模型 6

2.2.2 微观模型 7

2.3 模型总体设计 8

2.3.1 基本框架 8

2.3.2 场景建模 8

2.3.3 人群建模 9

第三章 基于势能场法的元胞自动机模型 10

3.1 理论基础 10

3.1.1 元胞自动机模型 10

3.1.2 势能场法 11

3.2 模型构建 11

3.2.1 场景模型的建立 11

3.2.2 行人模型的建立 11

第四章 模型仿真 15

4.1 仿真开发环境 15

4.2 仿真开发模块 15

4.2.1 界面显示模块 15

4.2.2 场景布置模块 17

4.2.3 人群初始化模块 18

4.2.4 算法模块 21

4.2.5 主函数模块 23

4.3 仿真开发流程 24

第五章 结果分析 28

5.1 仿真结果比较 28

5.1.1 不同人群 28

5.1.2 人群密度不同 29

5.1.3 出口数量不同 32

5.2 人群疏散影响因素分析 34

第六章 结论与展望 38

6.1 实验结论 38

6.2 实验展望 38

致谢 40

参考文献 41

第一章 绪论

• 1. 人群疏散仿真的背景与意义
     1. 研究背景

中国人口众多，截止2017年底中国统计人口高达13亿9千万位居世界第一，同时由于国内经济的持续发展与城市化水平的逐步提高，越来越多的公共场所开始成为人群密集型地区，如火车站、地铁站、机场和展会等场所在上下班高峰期，春运期间以及大型活动举办时间段人口密度与人流量将会剧增，而这时如果突发地震、火灾等灾害，现场人员在心理恐慌的情况下胡乱逃窜，这将极其容易导致踩踏事故。如果疏散不及时最后造成的将不仅是财产的损失，更重要的是人们的生命安全受到威胁，近几年在我国国内也发生了多起类似事故，发人深省。

在人群密集场所进行疏散工作不仅工作量大而且疏散难度也会因为场景空间中的各类限制而增加，而如何高效的进行人群疏散工作，合理安排公共场所室内布局就成了城市发展过程中不得不解决的一大问题，基于计算机技术的人群疏散仿真技术就在这个背景下应运而生。

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