基于虚拟现实技术对人员疏散行为的研究

胡　堃

（中国人民武装警察部队学院研究生四队，河北　廊坊）

摘要：人员疏散行为的研究在一定程度上可以降低突发事件后果的严重性，但传统的研究方法，包括消防演练、事后询问和调查等，普遍存在一定的不足。因此，本文利用虚拟现实技术，对人员在疏散过程中的影响因素进行了进一步的研究。本文通过3Dmax建立大型商场内部空间的三维模型，利用虚拟现实技术，对疏散过程中人群的性别、年龄、受教育程度的疏散行为进行研究。

关键词：研究方法；虚拟现实；3Dmax；疏散行为

1　引言

针对人员安全疏散，传统的研究方法也主要依靠现场询问、事后调查以及疏散演练三种，这几种研究方法性存在一定的局限，现场询问和事后调查虽然可以保证被调查人员的亲历性，但是因为被调查者自身可能会由于心理的恐慌很容易导致调查结果的不可靠；疏散演练参与者本身并无亲历紧急情况，所以调查结果的可靠性会大打折扣，另一方面，疏散演练还存在着成本高，重复性差的问题，因此，现在我们急需寻求一种研究方法既可以保证研究结果的可靠性，同时又能实现低消耗，低成本。虚拟现实基于计算机图形学，通过构建三维的虚拟空间来展现现实场景，并给使用者带来听觉、视觉等感官上的认知，带给使用者完美的沉浸感。通过该技术的应用，使用者可以根据自己的认知，完全自主的操纵或者观察虚拟空间中的任何事物，以获得相应的体验，它是未来模拟仿真的重要发展方向。

2　人员疏散行为模式

大型公共场所一旦发生紧急状况，建筑物内的所有人员需要根据自身的具体状况做出正确的判断，然后选择合适的疏散路线，以确保自身可以安全地逃离现场由于疏散人员个体间存在差异，在紧急情况下进行避难时，他们在不同的心理情况下可能会采取不同的行为和方法，以保证自身能够安全撤离。通过研究分析已有的研究成果，将个体面临突发状况时的行为模式归纳为以下四种，见图1。

（1）原路返回行为：疏散人员面临突发状况，如果当时处于自身所不熟悉的环境条件下，往往会按照自己以往的生活经验和习惯以及对来时路的记忆，选择沿原路返回的疏散行为模式。大量的研究表明，大多数人员都会采取原路返回的行为模式。

（2）最短路径行为：如果疏散人员在遇到紧急情况时，对于所处的环境很熟悉的话，他们就可以理性地选择最佳的逃生路线，即使选择的路径出现不良状况，他们也会及时准确调整，以保证成功逃离事故现场。

（3）退避行为：在面临紧急状况时，一些人员会出现恐惧和恐慌心理，面对突如其来的情况，他们会躲在自认为安全的地方避难，而这种行为往往会导致人员错过最佳的疏散时机，以至于造成疏散不利的局面。

（4）从众行为：大多数人在不熟悉所处环境，又处于极度恐慌的情况下，会很难记清来时的路径，这时候他们就会选择跟随其他人进行疏散，这种行为出现可能导致的最严重后果就是，一旦大部分疏散人员的选择错误，跟随这部分的疏散人员将全部陷入疏散不利的情况。

3　模拟实验

本研究构建的3D模型通过对现实中的地下商业街进行简化，表现为一长方形的地下商业街，空间使用性质是商业场所，模拟中以水平方向移动为主要的移动方式。本商业街长约100m，宽约60m，占地面积约为6000m2，拥有很多商户，分别经营不同的行业，利用3Dmax进行空间搭建，如图2所示。

根据研究内容，在构建的虚拟场景中，一共分布有三个出入口，其中有一个主要入口，分布在虚拟建筑的一端，这个出口高4.0m，宽6.0m，出口的具体场景如图3所示。

4　实验结果分析

本研究共有80名测试者参与此次模拟测试，测试者包括初中、高中、大学等层次的学生以及社会人士，对测试人员的年龄、性别等基本特征进行统计可以得到表1中的数据。由表1可知，测试者中男性与女性的比例为3∶2，受教育程度中大学及以上学历的为主要部分，占总测试人员的70%，年龄段在19～39岁的最多，占测试人员总数的52.5%，在所有测试人员中对建筑物不熟悉的人数所占比例较大，为62.5%。

4.1　性别对疏散时间的影响

从图4可以看出，在性别比例上，男性比例占有大多数，为总测试人员的65%，疏散时间的分布较均匀，男性的平均疏散时间略小于女性，但是差距与仅仅只有1秒，是完全可以忽略的差距，个体之间的差异性比较大。

4.2　年龄对疏散时间的影响

从图5以看出，不同年龄段人员所占比例，在疏散时间的分布上，18岁以下和18岁以上在平均疏散时间上并不存在差异，但是18以下的测试人员的疏散时间分布较为分散。

4.3　受教育程度对疏散时间的影响

由图6可以看出，在参与本次测试的人员中，大学及以上学历的人员占到了总人数的70%，高中的约为16.25%，初中的为13.75%。初中文化水平的测试人员的疏散时间与高中及以上文化水平测试人员的疏散时间相差无几。一般会认为文化程度越高，人员的认知能力会越高，疏散时间会比较少，但是测试结果却表明，文化程度对疏散的影响微乎其微，因此我们可以认定，对建筑物的熟悉会影响疏散，但其他方面的认知能力对疏散没有明显的影响作用。

5　结论

本文利用虚拟现实技术对疏散过程中人员的寻路行为，以及影响寻路行为的要因素进行了进一步研究，组织人员进行模拟测试并取得了良好的效果，得出了在性别、年龄、受教育程度等对于人员疏散的影响，结果如下：

（1）男性和女性的疏散时间分别为137.19s和136.68s，差别不大，但女性在时间分布上较为分散，60.7%的女性在岔路口的选择上呈现犹豫和徘徊的现象；

（2）18岁以下和18岁以上在平均疏散时间上并不存在差异，但是18以下的测试人员的疏散时间分布较为分散；

（3）文化程度对疏散的影响微乎其微。

参考文献

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