一种通过人流模拟测算建筑空间活跃度的方法
【专利摘要】本发明公开了一种通过人流模拟测算建筑空间活跃度的方法，在待测空间中进行大量人流模拟，并在空间障碍物上设置测量体，测量体探测并累计周边指定范围内出现过的人数，根据累计的人数即时更新测量体的颜色，测量体探测并累计周边指定范围内出现过的人数越多，测量体的颜色越白，所在空间的空间活跃度越高。本发明相对于传统的方法更加准确且简单易行，突破性的创造了一种检测空间活跃度的机制，可视化地显示出空间中任意一点的活跃度值，为建筑空间布局的规划提供了明确而有力的指导。
【专利说明】一种通过人流模拟测算建筑空间活跃度的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种测算建筑空间的活跃度的方法，尤其涉及一种通过人流模拟测算建筑空间活跃度的方法。
【背景技术】
[0002]近年来，通过空间布局规划来优化人流模式、提升空间活跃度成为了建筑设计与规划领域的一项重要需求。从大的尺度上来说，城市空间中道路与建筑的布局很大程度上影响了城市路段的人气；从中小尺度上来说，商业综合体中商铺的位置决定了各商铺的商业价值。大量研究证实，忽略建筑空间中温湿度、光照、人的主观因素等其他环境因素的影响，仅空间的分隔与连接方式本身，就可以对人流模式造成决定性的影响。然而，目前的建筑规划实践中并没有一种较为精确科学的方法来测算空间的活跃度。
[0003]美国专利US7188056 B2中公开了一种通过模拟单个自由主体的行为模式而得到人群群体的整体运动效果的方法，其优点是能够从原理出发科学精确地模拟群体特征，而非如同传统模拟方式，涉及过多程序设计者对于过程运行机制的主观推测。
[0004]然而其具体模拟方式有以下几点缺陷:
[0005]1.该方式通过制定主体的目标点来计算主体的运行路径，而在城市空间及商业空间中，目标点是动态而不确定的，从原理上不能满足测算空间活跃度的需求。
[0006]2.该方式对每个主体使用预先规划好的路径，而路径规划需占用大量的计算资源，尤其是当目标点多变时，所规划的路径不仅不准确而且需要不断重新构建，降低模拟运行效率，甚至使得大批量人流的模拟成为不可能。
[0007]现有的技术方案中，基于动态目标点的、以主体在当即情境下的方向选择为运动机制的模拟方法，能够较好地解决以上缺陷，其基本特点是:
[0008]I)设定动态目标点。目标点的选择标准是:当空间中任意一个点位于主体的视线范围内，则将其作为候选的目标点；目标点在所有候选目标点中随机确定；当主体向某目标点行走3步以后，则在主题当前的位置所能看到的点中任选一处作为新的目标点。如此实现目标点的动态化。
[0009]2)以方向来确定主体的行走行为选择。确定方向的机制是:当主体具有一个目标点，则设定当前方向为面对目标点的方向。事实上，当主体向某一目标点行走3步之后，由于目标点变化，其方向很有可能会发生变化，由方向的变化驱动主体行为选择的变化。
[0010]然而，实际运行中，发现该机制仍具有一些问题:
[0011]I)出现了较多的不符合正常运动规律的回溯现象，即主体反复在某一段路上行走。这种缺陷导致了这种模拟方法不能满足空间活跃度的测量需求:既然要求测量活跃度，空间中一定具有一些具有吸引力的界面(如商铺的店面，广告牌，放置展示品的墙面等等)，这些界面，当主体已经到达过其中一些时，他们就不再具有吸引力(一般情况下，一个商场中的人们不会反复进入同一个店面，或反复观看同一件展品)。所谓回溯现象，很大程度上是由于没有考虑过吸引物的存在与消失而产生的。[0012]2)这种方法仅是一种人流模拟的方法，并未考虑人流模拟在测算空间活跃度方面的应用机制。
【发明内容】
[0013]本发明所要解决的技术问题是针对【背景技术】的缺陷，提供一种通过无需事先规划路径的消除回溯现象的人流模拟测算建筑空间活跃度的方法。
[0014]本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案:
[0015]一种通过人流模拟测算建筑空间活跃度的方法，其特征在于，包含步骤如下:
[0016]步骤1)，将待测建筑空间的平面图像素化，并设定预期人流量、预期停留时间和预期截止人数；
[0017]步骤2)，在待测建筑空间的空间障碍物表面设置测量体；
[0018]步骤3)，对预期人流量进行泊松分布计算，得出当前进入待测建筑空间的人数；
[0019]步骤4)，根据计算出的当前进入待测建筑空间的人数模拟人流进入待测建筑空间；
[0020]步骤5)，对在待测建筑空间中的每个模拟人进行人体行为模拟；
[0021]步骤6)，测量体探测并累计周边指定范围出现过的人数，其中在待测建筑空间中停留超过预期停留时间的模拟人不被测量体探测并累计，且一旦在其视线内发现待测建筑空间的出口，径直 走向出口 ；
[0022]步骤7)，重 复步骤3)至步骤6)，直至走出出口的模拟人的人数达到预期截止人数。
[0023]作为本发明进一步的优化方案，步骤5)中所述的人体行为模拟的步骤如下:
[0024]步骤5.1)，设定一个新目标点，并使得模拟人的方向正对新目标点；
[0025]步骤5.2)，对模拟人的方向作随机的小范围调整；
[0026]步骤5.3)，如果模拟人正前方是空间障碍物，避开空间障碍物；
[0027]步骤5.4 )，向前前进一步；
[0028]步骤5.5)，重复步骤5.2)至步骤5.4)两次。
[0029]3.根据权利要求2所述的一种通过人流模拟测算建筑空间活跃度的方法，其特征在于，步骤5.1)中所述设定一个新目标点的步骤如下:
[0030]步骤5.1.1)，在模拟人正前方170°的视角内，如果存在可见的且未曾到达过的测量体，则任意选择其中一个设定为新目标点，否则执行步骤5.1.2)；
[0031]步骤5.1.2)，在模拟人正前方170°的视角内，如果存在代表无障碍物空间的像素点，则任意选择其中一个像素点设定为新目标点，否则执行步骤5.1.3)；
[0032]步骤5.1.3)，在模拟人周围360°的视角内，任意选择一个代表无障碍物空间的像素点设定为新目标点。
[0033]作为本发明进一步的优化方案，步骤5.2)中所述的对模拟人的方向作随机的小范围调整的步骤如下:
【权利要求】
1.一种通过人流模拟测算建筑空间活跃度的方法，其特征在于，包含步骤如下: 步骤1)，将待测建筑空间的平面图像素化，并设定预期人流量、预期停留时间和预期截止人数； 步骤2)，在待测建筑空间的空间障碍物表面设置测量体； 步骤3)，对预期人流量进行泊松分布计算，得出当前进入待测建筑空间的人数； 步骤4)，根据计算出的当前进入待测建筑空间的人数模拟人流进入待测建筑空间； 步骤5)，对在待测建筑空间中的每个模拟人进行人体行为模拟； 步骤6)，测量体探测并累计周边指定范围出现过的人数，其中在待测建筑空间中停留超过预期停留时间的模拟人不被测量体探测并累计，且一旦在其视线内发现待测建筑空间的出口，径直走向出口 ； 步骤7)，重复步骤3)至步骤6)，直至走出出口的模拟人的人数达到预期截止人数。
2.根据权利要求1所述的一种通过人流模拟测算建筑空间活跃度的方法，其特征在于，步骤5)中所述的人体行为模拟的步骤如下: 步骤5.1)，设定一个新目标点，并使得模拟人的方向正对新目标点； 步骤5.2)，对模拟人的方向作随机的小范围调整； 步骤5.3)，如果模拟人正前方是空间障碍物，避开空间障碍物； 步骤5.4),向前前进一步； 步骤5.5)，重复步骤5.2)至步骤5.4)两次。
3.根据权利要求2所述的一种通过人流模拟测算建筑空间活跃度的方法，其特征在于，步骤5.1)中所述设定一个新目标点的步骤如下: 步骤5.1.1)，在模拟人正前方170°的视角内，如果存在可见的且未曾到达过的测量体，则任意选择其中一个设定为新目标点，否则执行步骤5.1.2)； 步骤5.1.2)，在模拟人正前方170°的视角内，如果存在代表无障碍物空间的像素点，则任意选择其中一个像素点设定为新目标点，否则执行步骤5.1.3)； 步骤5.1.3)，在模拟人周围360 °的视角内，任意选择一个代表无障碍物空间的像素点设定为新目标点。
4.根据权利要求2所述的一种通过人流模拟测算建筑空间活跃度的方法，其特征在于，步骤5.2)中所述的对模拟人的方向作随机的小范围调整的步骤如下:
5.根据权利要求3所述的一种通过人流模拟测算建筑空间活跃度的方法，其特征在于，步骤5.1.1)中所述的可见的测量体的判断方法如下: 步骤5.1.1.1)，将待测建筑空间中所有空间障碍物的轮廓用直线段的函数表达式表示； 步骤5.1.1.2)，选择一个测量体，将测量体所在地与模拟人所在地的直线段以函数表达式表示； 步骤5.1.1.3)，判断测量体所在地与模拟人所在地的直线段是否与空间障碍物的轮廓的直线段有焦点，若果有，该测量体是不可见的测量体，如果没有，则该测量体是可见的测量体。
6.根据权利要求1所述的一种通过人流模拟测算建筑空间活跃度的方法，其特征在于，步骤6)中所述的测量体探测并累计周边指定范围出现过的人数的具体步骤如下: 对于待测建筑空间中的每个模拟人，若其周围Im范围内存在测量体，则视为距其最近的测量体探测到该模拟人，其累计的周边指定范围出现过的人数值加I。
7.根据权利要求1所述的一种通过人流模拟测算建筑空间活跃度的方法，其特征在于，步骤6)中所述的测量体探测并累计周边指定范围出现过的人数的具体步骤如下: 对于待测建筑空间中的每个模拟人，若其前方170°视角内存在距离小于IOm的测量体，则视为这些测量体探测到该模拟人，这些测量体累计的周边指定范围出现过的人数值加I。
8.根据权利要求1所述的一种通过人流模拟测算建筑空间活跃度的方法，其特征在于，所述的测量体的颜色的深浅随其累计的周边指定范围出现过的人数值的变化而变化，测量体的亮度公式如下:
【文档编号】G06F9/455GK103473114SQ201310397547
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年9月4日 优先权日:2013年9月4日
【发明者】李乐之 申请人:李乐之