大型会展参观者人流仿真研究

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3.0 侯斌 2024-11-19 4 4 3.1MB 64 页 15积分

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摘要

近年来随着会展行业的发展，参观者人流行动规律的研究正逐渐开始显现其

必要性。尤其是2010年世博会将在上海举行，届时预计将有七千万人次前来参观，

每日五十万左右人次的人流量将是对整个世博会管理的严峻考验，同时也对整个

国内的会展的管理行业提出了新的要求。

本文主要选取2008年9月9日至11月16日在上海美术馆举办的双年展作为研究

对象，从研究诸如双年展这种日参观量五千人左右的规模的会展着手，结合实际

的场馆类型总结出一套行之有效的参观者人流的分析方法，并利用基于引力模型

的效用函数对参观行为进行改进，接着用软件将人流的行为进行仿真。通过对仿

真结果的分析可得出场馆内各个展点的人流拥挤情况，参观者的参观耗费时间、

等待耗费时间等。此仿真模型不但可以帮助发现场馆中存在的各种不合理或瓶颈

类的问题，同时还可以方便、快捷的看出修改模型的参数或使用其他的改进方法

对参观结果的影响情况。

论文在完成过程中主要做的工作有以下几点：

首先结合上海美术馆双年展的实际场地和展点布置情况进行分析，根据对现

场情况的观察和数据的采集总结出在此种情况下符合逻辑的参观行为模式。

其次，使用混合型多属性决策的思想，提出根据效用函数值最大原则来进行

参观点选择的决策方案。同时，设定效用函数形式为引力模型形式，认为人的决

策过程将受到下一展点的精彩程度，空闲率以及下一展点与现在所在展点的相对

位置的综合影响。效用函数值会随着下一展点的精彩程度和空闲率的增大而增大，

随着和下一展点之间的距离的增大而减小。函数中的参数采用引入惩罚因子的动

态多元线性回归方法进行推导。采用这种参数推导方法不仅保持了整体数据的趋

势，而且由于惩罚因子的使用和对修正数据的动态引入使得供拟合的数据不但更

趋于稳态的数据，同时也能使估计出的模型具有更好的拟合度。

接着文章利用仿真软件Extend，对两种情况下的参观行为分别进行模拟，模拟

的结果可反映出原参观模式中存在的问题，以及效用函数决策方案的使用对整个

参观过程的改进情况。根据以上的分析结果，文章在最后部分提出了在大型会展

场馆中为游客建立一些可提供场馆实时信息的设备从而对游客的参观行为进行一

定的引导的这种做法的必要性以及可行性。

关键词：人流参观行为多因素决策惩罚因子动态多元线性回归

Extend仿真

ABSTRACT

Recently, with the development of exhibit industry, the research based on the law of

visitors’ moving has gradually become much more important. Especially when 2010,

the World Export which could attract more than 70,000,000 visitors will be held in

Shanghai.It means there will be up to 500,000 people every day. This number of visitors

is not only the tough problem to the management of the World Expo itself, but also

provide higher request to the management industry of China entirely.

This article mainly used the 2008 7th Shanghai Biennale held in Shanghai art

gallery between September 9th to November 11th in 2008 as the investigate example.

This research begins with smaller exhibit, such as 5,000 vectors per day in the 7th

Shanghai Biennale, combining a range of different exhibit fields existed, has finally

give out an effective analyse method on visitor flow. Besides this, with the effect of

utility function which based on gravitation model, the article had improved the way of

visiting, and then simulates the behaviour of visitor flue by a simulation tool---Extend.

According to the result of simulation, there can be clear data to the density of visitor

flow in different spots inside of the exhibit filed, the duration visitors used, the time

visitors spend on waiting, etc. This simulation model not only helps managers to find

out the existed bug and limitary part of the exhibit filed, but also provides a much easier

way to see the influence of each parameter by change the numerical value.

The mainly work during the paper writing is as follows:

Firstly, according to the analysis of the actual field, the set of exhibit spots, and the

data collected from the 7th Shanghai Biennale, this article made a reasonable conclusion

of the visiting behavior model in this condition.

Secondly, use the ideology of blended type Multiple Attribute Decision Making.

The rule of maximize utility function had been selected to choose visiting spots during

decision making. And meanwhile, this article set the form of utility function as

gravitation model , believing that the decision that visitors make would be

comprehensive influenced by the attraction of the next spot, free rate and the relative

position from this spot to next one. The value of utility function goes up with the

increase of attraction of the next spot and free rate, but goes down with the increase of

the relative position from this spot to next one. The method of Recurrence Multiple

Linear Regression is used in deriving the parameter of function while punishment factor

is leaded into. This method of derive function parameter can keep the tendency of the

entirety data. Besides, the using of punishment factor and the dynamic injection of

correct data can not only maintain the data to steady tendency, but also improved the

estimation model to fitting real situation.

With the simulation software Extend, this article simulated visiting behaviour in

two conditions separately. The results indicated the problems in the former visiting

model, and the improvement which utility function can make to the entire visiting

process. According to the above analysis results, the conclusion is it has necessity and

feasibility to offer the visitor real-time data to induct their visiting tour.

Key Words: visitor flow behavior, Multiple Attribute Decision Making,

punishment factor, recurrence multiple linear regression, Extend simulation

摘要

ABSTRACT

目录 ...............................................................................................................................1

第一章绪论 ...................................................................................................................1

§1.1 研究的背景和意义 ............................................................................................... 1

1.1.1 大型会展活动的研究背景 ..............................................................................1

1.1.2 关于仿真软件的研究背景 ..............................................................................2

§1.2 国内外研究现状 .................................................................................................. 4

1.2.1 有关人流的研究现状 ......................................................................................4

1.2.2 有关多属性决策的研究现状 ...........................................................................5

1.2.3 有关 Extend 的研究现状 ................................................................................ 6

§1.3 论文研究内容 ....................................................................................................... 6

§1.4 论文实施方案 ....................................................................................................... 7

§1.5 论文结构 ............................................................................................................... 7

第二章会展参观者人流的行为研究 .............................................................................9

§2.1 正常情况下人群行为特性的研究 ...................................................................... 9

§2.2 场馆的确定 .......................................................................................................... 9

2.2.1 场馆的人流状况 ..............................................................................................9

2.2.2 场馆的结构布局 ............................................................................................11

§2.3 场馆的抽象 ........................................................................................................ 12

§2.4 人流行动规律的设定 ........................................................................................ 15

2.4.1 参观者行为逻辑结构（LOVBP）的设定 ................................................... 15

2.4.2 无引导条件下参观者选择概率的确定 .........................................................16

§2.5 本章小结 ............................................................................................................ 19

第三章参观过程的优化 ...............................................................................................20

§3.1 多属性决策中的效用函数理论 ......................................................................... 20

3.1.1 混合型多属性决策 ........................................................................................20

3.1.2 混合型多属性决策中的效用函数 ................................................................21

§3.2 基于引力模型的效用函数 ................................................................................. 21

3.2.1 引力模型思想的引入 ....................................................................................21

3.2.2 基于引力模型的效用函数的定义 ................................................................22

§3.3 引入惩罚因子的多元线性回归模型 ................................................................. 22

3.3.1 惩罚因子的定义 .............................................................................................23

3.3.2 惩罚因子对模型的改进过程 .........................................................................24

3.3.3 基于惩罚因子的效用函数模型参数的确定 .................................................25

§3.4 会展参观者人流仿真模型 VFSM 的建立 ........................................................ 26

3.4.1 引入效用函数后参观者行为逻辑结构（LOVBP）的设定 ....................... 27

3.4.2 不引入效用函数系统下的 VFSM 的建立 ...................................................27

3.4.3 引入效用函数系统下的 VFSM 的建立 .......................................................29

§3.5 本章小结 ............................................................................................................ 30

第四章模型在 EXTEND 系统中的实现 .....................................................................31

§4.1 仿真概念的引入 ................................................................................................ 31

§4.2 EXTEND 基本情况的介绍 .................................................................................32

4.2.1 Extend 简介 ................................................................................................... 32

4.2.2 Extend 特点 ................................................................................................... 33

4.2.3 Extend 的版本号 ........................................................................................... 33

4.2.4 Extend 常用模块介绍 .................................................................................... 33

§4.3 模型的实现 ........................................................................................................ 34

4.3.1 无引导条件下 VFSM 的Extend 实现 ......................................................... 34

4.3.2 引入效用函数的 VFSM 的Extend 实现 ..................................................... 37

§4.4 本章小结 ............................................................................................................ 38

第五章结论的分析和建议 ...........................................................................................39

§5.1 相关数据分析 ..................................................................................................... 39

5.1.1 参观时间的分析 ............................................................................................39

5.1.2 展点利用率的分析 ........................................................................................41

5.1.3 等候队列长度的分析 ....................................................................................41

§5.2 结论和建议 ........................................................................................................ 44

§5.3 本章小结 ............................................................................................................ 45

第六章结论与展望 .......................................................................................................46

§6.1 主要创新点和结论 ............................................................................................ 46

§6.2 存在的不足 ........................................................................................................ 46

§6.3 展望 .................................................................................................................... 46

参考文献 .........................................................................................................................48

附录 .................................................................................................................................51

在读期间公开发表的论文 .............................................................................................60

一、论文 ..................................................................................................................... 60

二、参与项目 ............................................................................................................. 60

第一章绪论

§1.1 研究的背景和意义

1.1.1 大型会展活动的研究背景

大型会展是大型活动的一种,具有大型活动过程中人、财、物相对集中,人流数

量大,聚散频繁等特点,对各种大型会展参观者人流问题的研究有助于大型会展活

动过程中人流聚集和分散的规律模型的搭建。如果对人员密集的大型会展活动中

所涉及的各方面因素尤其是人流管理系统的设计、组织和监管不力,将极易引发诸

如人流涌堵、交通瘫痪等各种问题,甚至会危害参加人员安全,严重影响活动的举办

效果。

近年来，上海的会展业正迅速成为“朝阳产业”，大型国际会展的数量正以每年

20%以上的速度递增。20 世纪八九十年代是上海会展业的起步、发展阶段，现在，

上海会展业则已经进入提升展览层次的关键时期。据资料统计，1984 年上海展览

业刚起步时，一年举办的展览会不到 20 个。1990 年，上海每年举办的展览会只有

40 个，展览面积 10 万平方米。经过 90 年代以来年均近 20%的快速发展，

2003 年，

上海市共举办了 330 多个展览，交易额达 550 亿元，会展直接收入达 18 亿元，占

全国总量的 45％，跃居全国会展城市之首。2003 年底，在商务部主办的“中国会

展经济论坛”上，上海被评为中国办展环境最好的城市。2006 年上海办展 349 个，

展会直接收入已超过 30 亿元[1]。

2002 年12 月3日，中国在国际展览局第 132 次代表大会上，最终以 54 票的

大比数赢得了 2010 年世博会的主办权。作为第一次在发展中国家举办的综合类世

博会，2010 年上海世博会不仅是上海的一个重要发展契机，而且是我国国际发展

战略的重要举措。中国 2010 年上海世博会园区选址位于上海中心城黄浦江两岸的

南浦—卢浦大桥地区。规划范围 528hm2，周边设置 140hm2的建设协调区，规划参

观人流量为 7000 万人次，其中长三角地区将会成为主要的客源地[2]。这些意味着

世博会期间日均人流量预计将达到 40 万人/天，高峰时有可能达到 60-80 万人/天，

这将超过以往任何一届世博会的参观人数。并且，世博会持续六个月的展出时间

里包括了夏天三个月的旅游旺季，炎热的天气也会成为对人流管理的一个严峻考

验[3]。如果对参观者的参观路线不做一定的引导和限制的话，如此大的人流量将极

易造成混乱或拥堵。以往的历届世博会主办方都曾在参观者流动方面进行了必要

大型会展参观者人流仿真研究

的限制和引导。如在爱知世博会期间，主办方利用了在场馆外进行排队的手段对

各场馆的入场人数进行了严格的限制，这样做的好处是能保证一个良好的秩序，

保证展馆内的参观质量，而不足之处在于大部分时间花在排队上了，尤其是热门

场馆有的需要排上 5个小时才能进入参观。因此，研究大型场馆内的人流活动规

律，考察各个排队处的平均等待时间，各馆的平均参观时间，某时间段馆内聚集

的人数等将对整个世博会的运行和秩序维持起到积极的作用。

但目前为止国内对大型场馆的人流的仿真模型较少，大部分只停留在对参观

者行为的理论研究方面，缺少直观的仿真展示，因此本文的主要目的就是呈现一

个相对逼真的仿真模型，并借助此模型进行定量的分析。

1.1.2 关于仿真软件的研究背景

目前专门用于行人仿真的软件有几十种，如 FPETool, EVACNET, TIMTEX11,

WAYOUT, STEPS, PedGo, PEDROUTE/PAXPORT, Simulex, GridFlow, ASERI,

building EXODUS, EXITT, Legion, PathFinder, EESCAPE, Myriad, ALLSAFE, CRISP,

EGRESS SGEM, Egress Complexity Model, EXIT, BGRAF, EvacSim 等等。其中比较

常用的有 STEPS, EXODUS, Legion, Simulex, VISSIM 几种。

STEPS 是一个基于 CA 的行人仿真模型，其单元格尺寸为 0.5m×0.5m。该模型

已经广泛应用于模拟体育场所，剧场、车站以及其他的大型活动场所内的行人在

正常情况下自由活动和在紧急情况下快速撤离的过程。

STEPS 的基本模型最初由 Hoffmann 和Henson 在1996 年开发的。后来，Pellissier

对该模型进一步完善。模型中考虑了最短距离、最短时间、耐心程度以及视野等

行人行为因素。模型假定行人总是沿着最短路径的单元格行走，当相邻单元格存

在相同的最短路径值时，行人将随机的选择其一。行人路线选项有事件驱动、多

点目标和单点目标三种。

STEPS 具有对疏散的仿真和运动时间计算的能力，其计算结果与美国国家防火

标准 NFPA130 疏散计算结果相符。先进的可视化技术也使得 STEPS 的使用者可以

直观了解人群的运动信息以及直接进行设计优化。相对于同类产品，STEPS 运算

速度较快。

EXODUS 是英国格林威治大学火灾安全工程小组（FSEG）所研究开发的避难

解析模拟软件。该软件包括系列子模型，如建筑环境中的避难模型 building

EXODUS、海洋环境中的避难模型 maritime EXODUS、应用于航空领域的 air

EXODUS 以及正在开发中适合轨道交通 rail EXODUS。

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摘要近年来随着会展行业的发展，参观者人流行动规律的研究正逐渐开始显现其必要性。尤其是2010年世博会将在上海举行，届时预计将有七千万人次前来参观，每日五十万左右人次的人流量将是对整个世博会管理的严峻考验，同时也对整个国内的会展的管理行业提出了新的要求。本文主要选取2008年9月9日至11月16日在上海美术馆举办的双年展作为研究对象，从研究诸如双年展这种日参观量五千人左右的规模的会展着手，结合实际的场馆类型总结出一套行之有效的参观者人流的分析方法，并利用基于引力模型的效用函数对参观行为进行改进，接着用软件将人流的行为进行仿真。通过对仿真结果的分析可得出场馆内各个展点的人流拥挤情况，参观者的参观耗...

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