隨著全球經(jīng)濟(jì)、科技的快速發(fā)展,人們的生活節(jié)奏也越來(lái)越快,高樓大廈越來(lái)越多,人口密度也與日俱增,都市化改變了人們的生活方式,提高了人們的生活質(zhì)量,但也給人們的安全帶來(lái)了新的隱患。在人口密度比較大的環(huán)境下,人群疏散的過(guò)程中隱藏著復(fù)雜的威脅。一旦發(fā)生安全事故和緊急事件,人們會(huì)表現(xiàn)出慌亂的行為,從而容易引發(fā)集體踩踏事件。在這種情況下,無(wú)論是何種災(zāi)難,都會(huì)給人們的生命、財(cái)富造成巨大的損失。因此,緊急情況下的人群有效疏散問(wèn)題已受到很多專家學(xué)者的專注,人群疏散仿真研究除了提高人群的自身安全意識(shí)和面對(duì)緊急情況的應(yīng)變能力之外,還要采用計(jì)算機(jī)建模,通過(guò)科學(xué)和有效的疏散策略對(duì)建筑物的基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行合理的規(guī)劃設(shè)計(jì),模擬人群疏散的可能情況,規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)。所以,隨著人工智能技術(shù)、計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)的成長(zhǎng)發(fā)展,人群疏散模擬的研究具有非常大的研究?jī)r(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。人群仿真模擬除了了解人類的行為,處理群體間的多樣性,更快的從公共建筑物撤離,還有模擬個(gè)體朝向目標(biāo)的路徑規(guī)劃,避免碰撞并展示其他人類行為�，F(xiàn)已經(jīng)開(kāi)發(fā)出許多人群轉(zhuǎn)向算法來(lái)逼真地模擬人群移動(dòng)到規(guī)定的目標(biāo)。人群涉及兩個(gè)或更多對(duì)象,具有不同的特征。他們?cè)谕坏攸c(diǎn),同一時(shí)間段內(nèi)為了同一目的而互相交流和互動(dòng)。但環(huán)境的建模以及個(gè)體建模都相當(dāng)?shù)膹?fù)雜,工作量很大,對(duì)于大量的人群疏散仿真還是具有一定的局限性的。科技的迅速發(fā)展,應(yīng)相應(yīng)新的需求,需要有更加真實(shí),高效的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的人群疏散仿真。為了突破傳統(tǒng)人群疏散仿真的局限性,本文在基于天牛須搜索算法模型和群體效應(yīng)模型的理論體系基礎(chǔ)之上,運(yùn)用Unity3D開(kāi)發(fā)引擎為技術(shù)支撐對(duì)緊急情況下的人群疏散方法及仿真進(jìn)行研究,再現(xiàn)建筑物和人群疏散過(guò)程,突破傳統(tǒng)演練的約束,最終實(shí)現(xiàn)滿足研究需求的計(jì)算機(jī)模型,提高人群疏散效率。本文的主要工作及創(chuàng)新點(diǎn)如下:1.對(duì)某城市公共區(qū)域進(jìn)行分析,利用Maya搭建公共場(chǎng)所的基礎(chǔ)模型,然后將搭建好的模型導(dǎo)入U(xiǎn)nity3D,利用Unity3D強(qiáng)大的編輯器設(shè)計(jì)出合理的模擬模型,為下面的研究做好基礎(chǔ)工作。2.提出了基于天牛須搜索算法的人群路徑規(guī)劃方法。人群在逃離過(guò)程中,往往會(huì)選擇自己熟悉的路線,而忽略了最近的安全出口,這種行為可能導(dǎo)致這些首選出口路線的過(guò)度擁擠,這可能導(dǎo)致撤離的人員傷亡。因此,我們將運(yùn)用該算法規(guī)劃到達(dá)安全出口的最短路徑,并通過(guò)構(gòu)建的模型進(jìn)行人群疏散過(guò)程的模擬。3.提出了基于群體效應(yīng)的碰撞避免模型。在應(yīng)急人群疏散過(guò)程中碰撞、擁擠,甚至堵塞是普遍存在的,保證群體快速、有序的達(dá)到安全區(qū)域,采用基于位置的多個(gè)體動(dòng)力學(xué)框架,凝聚力模型和避免模型等來(lái)建模,防止人群在疏散過(guò)程中出現(xiàn)擁擠、踩踏事故,并建立實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行仿真模擬。最后,將上述方案進(jìn)行結(jié)合,并在Unity3D環(huán)境下建立環(huán)境模型和人物模型,并設(shè)計(jì)人群疏散仿真系統(tǒng)進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn),并對(duì)仿真效果進(jìn)行分析和研究�？偨Y(jié)疏散過(guò)程中人群的密度、安全出口的個(gè)數(shù)和疏散速度等因素的影響,可以通過(guò)模擬研究發(fā)現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)缺陷,并加以改正。本文提出的人群疏散方法能較為真實(shí)的模擬人群疏散的真實(shí)情景,并對(duì)人群疏散方案的研究有很強(qiáng)的參考價(jià)值和應(yīng)用價(jià)值。
【學(xué)位單位】：山東師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TU998.1;TP391.9
【部分圖文】：

火災(zāi)導(dǎo)致 64 人死去、52 人受了傷，其中 12 人傷重住院，結(jié)果讓人痛心。為了防止同樣的事故再次發(fā)生，需要我們研究人群疏散過(guò)程中的規(guī)律，了解群體的特征，研究群體的行為還可以優(yōu)化還在圖紙上的建筑設(shè)計(jì)[2]，研究出有效的應(yīng)急預(yù)案，還可以幫助人群快速逃離危險(xiǎn)區(qū)域，從而減少人員在疏散過(guò)程中產(chǎn)生的傷亡。

圖 2-1 Unity3D 編輯器界面2.2.1 窗口主菜單Unity3D 的菜單欄如圖 2-1 所示。（1）File 文件菜單：主要是包含建立、開(kāi)啟及保存工程或場(chǎng)景，以及發(fā)布游戲的選項(xiàng)。（2）Edit 編輯菜單：主要撤銷、重做、剪切、復(fù)制、粘貼、運(yùn)行、暫停、工程設(shè)置等。（3）Assets 資源菜單：主要是創(chuàng)建相關(guān)資源，以及導(dǎo)入、導(dǎo)出相關(guān)資源和素材。（4）GameObject 游戲?qū)ο蟛藛危褐饕怯脕?lái)創(chuàng)建簡(jiǎn)單幾何對(duì)象、粒子特效、圖形用戶界面、燈光與文字接口等，大部分對(duì)象都可以由這個(gè)菜單完成創(chuàng)建。（5）Component 組件菜單：主要功能是用來(lái)對(duì)已存在的對(duì)象增加組件屬性，如粒子特效、物理屬性、腳本與音效等。（6）Window 窗口菜單：可以開(kāi)啟相關(guān)顯示窗口。（7）Help 幫助菜單：為相關(guān)手冊(cè)與論壇的菜單。2.2.2 視圖窗口Unity3D 中最常見(jiàn)的窗口有五個(gè)，分別是：Scene、Game、Hierarchy、Project、Inspector。（1）Scene 場(chǎng)景視圖：是 Unity3D 中觀看及編輯所有對(duì)象的編輯窗口，

器、光效、天空盒子、風(fēng)效果、音樂(lè)效果等功能實(shí)現(xiàn)模擬場(chǎng)景的搭建。設(shè)置俯視攝像機(jī)，觀察任意方位的仿真效果。模擬界面可以隨時(shí)查看各模型的屬性設(shè)置，獲取屬性信息。人物個(gè)體可以認(rèn)知周圍的環(huán)境及自己的同伴。這樣才能有效的實(shí)現(xiàn)人物與場(chǎng)景間的交互。本文中以城市中的某處小廣場(chǎng)為模擬場(chǎng)景，場(chǎng)景模型如圖 2-2 和圖 2-3，場(chǎng)景設(shè)置如圖 2-4 所示。
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本文編號(hào)：2855040