人群密度分析對踩踏事件的預警作用

曾茂桃

摘要：近年來， 國內外發生多起因擁擠而導致的踩踏等群死群傷事故。大型活動中的擁擠踩踏事故是一個多因素、多變量、多層次的復雜系統。在該系統中，除活動場所等環境特征外，參與活動的人群個體的心理與行為也存在著各種不確定性和復雜性。應在人群安全中引入預警管理， 盡早發現擁擠踩踏事故的端倪， 提醒有關部門采取相應措施， 使其維持在安全狀態， 從而有效地預控擁擠踩踏事件的發生， 以確保公共區域聚集人群的安全。本文通過對人群密度的分析，為預警提供輔助決策。

關鍵詞：人群密度 踩踏事件 應急管理

中圖分類號：TU998.1 文獻標識碼：A 文章編號：1009-5349（2018）20-0064-02

隨著社會經濟的發展，大型活動的舉辦次數和規模不斷增長。這些活動場所往往會聚集大量人群，稍有不慎，極易引發人群騷亂，導致擁擠、踩踏等各類安全事故發生，造成重大人員傷亡和財產損失，并引發一系列公共安全問題，產生惡劣的社會影響。2009年3月29日在科特迪瓦阿比讓舉行的世界杯和非洲國家杯預選賽期間，一堵墻倒塌，造成至少19人死亡，132人受傷，觀眾逃離，造成恐慌和踩踏。2010年7月，一場踩踏事件發生在德國杜伊斯堡的電子音樂狂歡節上，19人死亡，342人受傷。2010年11月22日，柬埔寨首都金邊水上節慶活動發生嚴重踩踏事故，造成347人死亡。2014年12月31日，在上海外灘跨年活動上，多人摔倒致使擁擠踩踏事件發生。

大型活動中的踩踏事故是眾多因素綜合作用的結果，是一個多變量、多層次的復雜系統。但是人群密度大是導致踩踏事故發生的必要條件。澳大利亞Hughes將運動波理論應用于人群聚集現象，建立了連續人群流動模型。根據群體動力學的研究表明：人群行進速度不由個體的進行速度決定，而是取決于人群密度，人群密度越大，其運動的速度就越低。隨著人群密度的相對增加，人群的行進速度會急劇下滑。當人群的密度達到一定的極限時，人群就不能前進了，發生踩踏事故的風險也達到極高值。任何微小的擾動，就可能導致踩踏事故的發生。

由于擠踩踏事件沒有征兆、無章可循，導致管理者在應急決策和處理過程中缺乏充分信息。而人群密度可以作為大型活動場所踩踏事故風險的預警指標，相關部門可以通過對人群密度的實時監測、采集、分析，進行相應的預警和處置。

目前相關應急部門針對人群密度數據采集有如下一些方法：

一是，采取實名制。該方法適用于一些演唱會、大型比賽場館?？梢愿鶕A先售票數統計入場人員，進而做好風險管控措施。這種方法的優勢是人數統計精確，能有效控制人群密度，缺點是只適用于封閉型場所，不適用于開放型公共場所。

二是，根據歷年經驗總結，通過對以前大型活動參與人數的具體情況進行分析，對可能人流暴增的活動設置人流疏導措施。該方法的優點是成本低，方法簡單，缺點是誤差較大，對于首次或者臨時舉辦的活動缺乏數據統計，而且主觀因素較強，精度低。

三是，基于智能監控的人群密度預警。近年來，隨著各省、市政府部門一系列安防工程的建設，公共場所的視頻監控覆蓋面越來越廣，智能視頻處理、人臉識別的圖像分析技術的發展，可以使相關部分能夠通過監控數據來挖掘人群密度相關信息。目前在這個領域，國內外學者都有比較深入的研究。即：（1）基于像素統計的圖像處理方法。就是通過背景相減來計算前景群體所占據的像素的數量，并且根據像素的數目來估計人群密度。人群中人數越多，人群密度也就越大，人群在圖像中所占的像素比也越大，通過對像素點的統計來估算人群密度。這種方法簡單有效，但對高密度人群，效果不好。當人群變得極其稠密時，行人之間的相互遮擋，使得行人所占的像素點減少，因此所統計的人群密度誤差很大。（2）圖像處理與模式識別法即基于紋理特征分析的種群密度估計方法。通過灰度共生矩陣，利用圖像灰度級之間的聯合更改密度所構成的矩陣，來分析圖像的紋理特征，該方法最大的優點是有效解決了人群重疊問題，所以該方法可以較為準確地估計高密度人群。但是該方法算法復雜度高，特征維數大，對硬件平臺的數據處理能力要求較高，應用于低密度人群效果差。（3）信息融合法。第一種是利用卡爾曼濾波結合背景去除和邊界技術對特定種群進行計數。第二種是通過傅里葉和碎片分類技術統計人群人數。（4）通過采用特征點進行人數統計。采用SURF算法提取圖像特征點，并通過支持向量機對樣本進行訓練，然后利用支持向量機對場景中的人數進行計數。通過計算機算法的手段，對于采集的視頻圖像進行分析，可以得到較為精確的人群密度。（5）深度學習尤其是卷積神經網絡用于人群密度估計。如ConvNet混合使用了監督學習和非監督學習來進行行人檢測。目標檢測算法DPM，解決檢測中的遮擋問題，該算法可以正確檢測出人群中無法通過單人檢測器檢測出的行人。

通過智能監控獲取人群密度的優點是節（下轉第63頁）（上接第64頁）約人工成本，精度較高。缺點是裝備和運維成本高，必須依靠政府部門的財力支撐；受環境影響較大，視頻質量受光線明弱、天氣好壞、是否有遮擋物等因素影響，視頻質量變差，直接導致準確率下降；誤判率較大，由于開放型公共場所的人群是自由流通的，因此一個人可能被該區域的監控重復計算。

四是，基于移動通信大數據的人群密度預警。運營商可以通過該區域的移動通信設備用戶數來確定總人數。移動通信大數據信息量巨大，包括用戶的基本數據、基站信息、流量信息、位置信息、MAC地址等等，涵蓋用戶行為、終端運作、信令交互等重要信息。通過數據挖掘，就能得到人群密度信息。該方法的優點是數據量大，龐大的數據量里面包含了具有很高參考價值的人群信息資料。數據更新速度快，持續更新的移動數據有利于相關部門對實時情況進行了解和把控。缺點是定位精度有限，再則移動通信數據屬于商業機密及個人隱私，而我國目前運營商有三家，沒有一個統一的服務器去采集分析密度。

五是，基于地理位置信息進行人群密度預警。地理位置信息的數據類型有很多種，按照收集方式不同可以分為社交軟件位置數據和硬件位置數據兩種。目前很多社交網站都提供位置定位功能。而硬件位置數據是靠網絡發射裝置內置GPS等來測算用戶位置的數據。該方法的優點是有大數據作為基礎，分析結果高效實時。缺點是并非所有人群使用移動網絡社交平臺，數據的真實性有偏差。

隨著信息技術的發展，獲取人群密度的手段越來越多，技術越來越精湛，誤差越來越小。人群密度信息的有效獲得對提高突發事件的應急指揮效率有一定積極的意義。目前人群擁擠踩踏事件往往處置范圍廣、現場環境復雜，導致現場應急救援開展存在一定難度?，F場應急處置不僅需要及時疏散人群、救治傷員，同時需要保障周邊道路與公共交通網絡對總體人流的限制，等等。因而踩踏事件應急處置特點就是事件突發，準確預測難度高；事件情況多變，應急處置綜合性強；現場環境復雜，應急開展難度大。面對大型活動，相關部門需要建立一套完整的應急管理措施：事前建立應急預案，完善事件前期預判。事中準確研判并進行動態決策，加強現場的處置能力。事后進行總結分析，建立體系化的人群擁擠踩踏事件應急管理和處置措施，控制關鍵人群因素和環境因素，避免類似踩踏事件的再次發生。相關部門應清楚地認識到，做好事件發生前期的預警工作，避免事件的發生，才是減少影響和損失的最佳方法。因此，事前預警對于應急管理將是一個熱門的研究領域。

責任編輯：孫瑤