基于ABM系統(tǒng)的校園公共空間人流軌跡研究

張 芃，白傳棟，羅釧雯

(北方工業(yè)大學(xué),北京 100144)

0 引言

隨著社會(huì)的迅速發(fā)展,校園空間成為了學(xué)生從學(xué)習(xí)生活步入城市社會(huì)的重要過渡空間,其主要服務(wù)對(duì)象是教師與學(xué)生,同時(shí)也是校園師生文化交流、學(xué)習(xí)生活、休閑娛樂的重要空間場所,校園空間的形態(tài)、布局、功能等因素?zé)o一不影響校園內(nèi)部人員的學(xué)習(xí)生活和身心健康。由于高校校園具有空間寬敞、人員聚集、功能復(fù)雜等特點(diǎn),所以如何營造高質(zhì)量的校園公共空間有著重要的實(shí)際意義。校園公共空間結(jié)構(gòu)形態(tài)影響師生的校園生活行為習(xí)慣以及師生對(duì)校園空間、學(xué)校文化、校園精神的理解[1]。評(píng)判一個(gè)空間是否具備合理空間形態(tài),其內(nèi)部人員是否愿意在該空間內(nèi)通過、駐足便是重要因素之一。在一定程度上,也說明了該空間結(jié)構(gòu)形態(tài)具備合理性。所以,一個(gè)公共空間是否能被使用,活力度成為了首要考量條件。空間活力評(píng)價(jià)在對(duì)公共空間構(gòu)成是否合理和以人為本的設(shè)計(jì)理念中起著決定性的作用[2]。一旦空間內(nèi)很少有人愿意前往,則此空間在空間結(jié)構(gòu)或者功能布局上存在一定問題。

本文根據(jù)校園公共空間相關(guān)理論,基于多元代理人系統(tǒng),利用三維建模與計(jì)算機(jī)模擬軟件進(jìn)行整體研究,先從理論上結(jié)合已有的信息對(duì)校園空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述和分析,然后通過現(xiàn)場調(diào)研對(duì)校園公共空間現(xiàn)狀、人流量等數(shù)據(jù)進(jìn)行收集,結(jié)合空間活力的影響因素并提出優(yōu)化方案。使用Rhino和Pedsim展開人流模擬實(shí)驗(yàn),最后通過不同變量的模擬得到多種空間活力分布情況,最后通過對(duì)比總結(jié)從改善空間活力的角度對(duì)校園公共空間提出改善建議。

1 研究方法

理論結(jié)合模擬實(shí)驗(yàn)的研究方法將貫穿整個(gè)研究,其中相關(guān)校園規(guī)劃理念偏向指導(dǎo)性,可以結(jié)合后續(xù)人流模擬數(shù)據(jù)給出合理的改造策略,而人流模擬實(shí)驗(yàn)則更傾向于提供數(shù)據(jù)支撐,實(shí)踐意義更強(qiáng)。

1.1 校園公共空間相關(guān)理論

現(xiàn)代大學(xué)制度起源于歐洲中世紀(jì)的大學(xué)。到今天,國外的大學(xué)發(fā)展已經(jīng)過去了近千年歷史。國外大學(xué)校園的發(fā)展經(jīng)歷了由完全封閉到布局開放,再到局部聚合的演變過程,同時(shí)有許多建筑師及學(xué)者對(duì)于大學(xué)校園空間的發(fā)展進(jìn)行了理論研究和實(shí)踐,豐富了大學(xué)校園空間的規(guī)劃策略與設(shè)計(jì)理論。理查德·道貝爾總結(jié)了1945后歐美國家的大學(xué)建設(shè)經(jīng)驗(yàn)。他的主要觀點(diǎn)為:1)重視校園規(guī)劃的過程而非結(jié)果;2)要將校園內(nèi)以建筑功能分類,不同建筑要編寫不同設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。他強(qiáng)調(diào)注重規(guī)劃過程,按功能設(shè)計(jì)建筑,而這一觀點(diǎn)在后世也被其他學(xué)者所證實(shí)。C·亞歷山大在《俄勒岡實(shí)驗(yàn)》中提出了“以人為本”的校園規(guī)劃理念[3]。并特別強(qiáng)調(diào)大學(xué)校園的規(guī)劃設(shè)計(jì),目標(biāo)應(yīng)該是建設(shè)一個(gè)有機(jī)的秩序整體,這種有機(jī)的秩序并不能依靠一次性的規(guī)劃實(shí)現(xiàn),它需要校園的使用者們對(duì)大學(xué)校園的持續(xù)發(fā)展擁有正確的理解,通過時(shí)間的沉淀來實(shí)現(xiàn)。這一說法指導(dǎo)我們認(rèn)識(shí)到校園承載的主體是人,他們需要在校園里完成大部分的日常生活,所以人在校園空間中的主觀感受在規(guī)劃設(shè)計(jì)中應(yīng)該是首要考慮的一部分。校園規(guī)劃并不是一次性任務(wù),而是需要時(shí)間磨合,發(fā)現(xiàn)其中的問題進(jìn)而解決問題,是一個(gè)不斷完善的過程。“以人為本”規(guī)劃校園空間這一思想也將指導(dǎo)本文后續(xù)的研究。

1.2 數(shù)據(jù)采集

本研究的相關(guān)數(shù)據(jù)采集共分為兩部分,分別為場地?cái)?shù)據(jù)和人流數(shù)據(jù),首先使用Cad Mapper軟件獲取所研究校園的選定空間中建筑、場地、植被等信息,再結(jié)合現(xiàn)場調(diào)研實(shí)際測量的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整,繪制總平面圖,最后再利用建模軟件建立電腦模型。人流數(shù)據(jù)方面本文采用實(shí)地?cái)z像的方法,在規(guī)定時(shí)間段內(nèi),利用攝像設(shè)備在研究場所進(jìn)行持續(xù)拍攝,對(duì)場地提前設(shè)定的出入口進(jìn)行人流量統(tǒng)計(jì),最終得到若干組人流數(shù)據(jù),并在拍攝結(jié)束后進(jìn)行數(shù)據(jù)校對(duì),避免誤差過大。選擇北方工大為實(shí)踐檢測論證點(diǎn),以其毓秀廣場為核心,通過建模軟件進(jìn)行人流軌跡模擬,得到校園空間活力分布情況。本次研究所采集的各種數(shù)據(jù)將作為人流軌跡模擬實(shí)驗(yàn)所得到結(jié)果的有利支撐,提高實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)性和真實(shí)性。

1.3 軟件仿真模擬

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,軟件仿真模擬逐漸成為了學(xué)者研究人流狀態(tài)的首選方式[4-6]。人群的流向具有動(dòng)態(tài)性,用傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)建模思路無法直觀地模擬人流軌跡,同時(shí)模擬要考慮公共空間內(nèi)對(duì)人流的吸引力因素以及周邊環(huán)境對(duì)內(nèi)部人群的影響,因此選擇Grasshopper中的PedSim插件進(jìn)行模擬。在PedSim的模擬中,行人會(huì)自主規(guī)劃路線,并在途中避開障礙物和其他行人。如果行人在途中發(fā)現(xiàn)興趣點(diǎn),也會(huì)向其行走并停留一段時(shí)間后重新規(guī)劃路線,再行至終點(diǎn)。

2 人流模擬與場地預(yù)研究

2.1 人流模擬

在目前公共空間活力理論框架中對(duì)空間活力評(píng)價(jià)指標(biāo)基本可以概括為從空間的靜態(tài)維度、時(shí)間的動(dòng)態(tài)維度及主體基本特征三個(gè)方面對(duì)空間活力的量化評(píng)價(jià)[7],例如從空間的整體性以及數(shù)據(jù)獲取的難易度出發(fā),選擇單位空間內(nèi)24 h時(shí)均人流密度代表人流強(qiáng)度,此定量指標(biāo)一方面具有時(shí)間維度的時(shí)效性,是對(duì)空間中一日人群活動(dòng)頻次的總量統(tǒng)計(jì);一方面可表示人群活動(dòng)在靜態(tài)維度的空間分布性。這種方法一定程度上描述了該空間內(nèi)的活力強(qiáng)度以及分布情況。通過數(shù)學(xué)公式以及表格數(shù)據(jù)呈現(xiàn)的信息固然清晰,但是人群的流向是具有動(dòng)態(tài)且無序的,僅僅通過數(shù)據(jù)不容易直觀的體會(huì)到人流在行進(jìn)過程中的某些行為,例如對(duì)感興趣的事物逗留,面對(duì)障礙則會(huì)避其行之等情況。而利用PedSim進(jìn)行行人模擬,便可以直觀的獲取到實(shí)時(shí)變化的動(dòng)態(tài)信息,包括人群行進(jìn)中的軌跡、流向、分布、興趣點(diǎn)等數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)可視化,增加了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的真實(shí)性。

2.2 場地調(diào)研

本次研究場地選擇為北方工業(yè)大學(xué)的毓秀廣場,根據(jù)高德地圖衛(wèi)星測距得到該片區(qū)域面積約為2 940 m2,是一塊矩形場地。作為一個(gè)在北方工大校園內(nèi)比較有代表性的公共空間,從生活功能角度來看,它基本上囊括了校內(nèi)各種中小型文化娛樂活動(dòng),例如社團(tuán)招新、學(xué)院活動(dòng)、文化表演等。這一特性便決定了在該空間內(nèi)某個(gè)特定時(shí)間段,會(huì)產(chǎn)生大量的人流量,而且這些人流具有一定的無序性和隨機(jī)性,但是他們會(huì)被空間內(nèi)的某些興趣點(diǎn)所吸引而駐足。從空間功能角度來看(見圖1),毓秀廣場北側(cè)緊鄰學(xué)生公寓,西側(cè)為毓秀園入口,有兩條。

東西走向的道路連接教學(xué)區(qū)和毓秀廣場,同時(shí)也是從教學(xué)樓進(jìn)入住宿區(qū)和餐飲區(qū)的必經(jīng)之路,南側(cè)則是餐飲休閑區(qū)。所以該片區(qū)域處于被三個(gè)不同的功能區(qū)所包圍的現(xiàn)狀,如果學(xué)校內(nèi)部人員要從一個(gè)功能區(qū)向另一個(gè)功能區(qū)的轉(zhuǎn)移,也必定會(huì)在此空間內(nèi)穿行從而產(chǎn)生一定的人流量。基于以上兩個(gè)方面,故選擇北方工大毓秀廣場作為本次研究的主要場地,在不同時(shí)間段均可以為該空間內(nèi)提供一定的人流量,為后期模擬實(shí)驗(yàn)提供了有效的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

通過對(duì)毓秀廣場的前期實(shí)地調(diào)研發(fā)現(xiàn),在該片區(qū)域內(nèi)存在人流分布不均和通行路線受阻等問題。由于前期已經(jīng)對(duì)毓秀廣場進(jìn)行了視頻數(shù)據(jù)采集,選取中午下課和下午上課兩個(gè)人流高峰時(shí)段對(duì)場地內(nèi)若干記錄點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)錄像并記錄人流情況。通過從多個(gè)視頻中的人流軌跡對(duì)比發(fā)現(xiàn)人流軌跡具有一個(gè)共同的特性,即無論從場地內(nèi)任何一點(diǎn)進(jìn)入場地,人流基本會(huì)沿著其進(jìn)入點(diǎn)的對(duì)角線行進(jìn),如圖2所示,只有很少一部分人會(huì)沿著場地邊緣貼行。由此可知,進(jìn)入場地的人員,會(huì)自覺地選擇從進(jìn)入點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)最短距離行進(jìn),以便能快速的到達(dá)目標(biāo)點(diǎn)。如果該區(qū)域內(nèi)人流普遍存在這樣一種移動(dòng)特點(diǎn),那么如果在其行進(jìn)路線上存在任何一種障礙,這個(gè)障礙可以是場地內(nèi)原本存在的構(gòu)造物,或者是人為創(chuàng)造的障礙物等因素,都會(huì)造成人流通行不暢甚至堵塞等情況,導(dǎo)致人流通行效率降低。通過對(duì)研究場地的現(xiàn)狀分析,基本可以得到以下兩點(diǎn):1)場地內(nèi)人員移動(dòng)存在普遍性規(guī)律;2)人流分布不均,存在低活力區(qū)域。在以下研究中,要有針對(duì)性的進(jìn)行人流模擬實(shí)驗(yàn)和提出空間活力改善策略,并充分考慮到場地的特性和本身存在的問題。

2.3 影響空間活力的因素

毓秀廣場作為北方工大校園內(nèi)師生的重要娛樂活動(dòng)場所,也是學(xué)校比較具有代表性的公共空間,要針對(duì)其內(nèi)部存在的人流分布不均的問題進(jìn)行研究,就有必要提到公共空間活力這一概念,這也是業(yè)內(nèi)學(xué)者和規(guī)劃工作者一直關(guān)注的問題,從可影響公共空間活力的因素角度分析,基本可以概括為以下幾點(diǎn):1)空間的通達(dá)。揚(yáng)·蓋爾指出人在空間中活動(dòng)是城市活力的基礎(chǔ)和起點(diǎn),公共空間活力取決于人的活動(dòng)[8]。2)空間的使用。簡·雅各布斯認(rèn)為,人類的交往、生活與空間相互融合的過程使生活更多樣,空間也更有活力,這是公共空間所具備的基本特征[9]。3)空間的功能。伊恩·本特利認(rèn)為,一個(gè)具有活力的場所要能夠滿足不同使用功能的多樣化空間訴求[10]。4)空間的環(huán)境。王江認(rèn)為空間要有場所感,要具有貼近生活的環(huán)境,真實(shí)化的環(huán)境是無限活力的內(nèi)涵[11]。也有一些學(xué)者認(rèn)為公共空間活力能在很大程度上反映出使用者對(duì)所處空間的滿意度和舒適度。

通過從以上學(xué)者的不同觀點(diǎn)可見,一個(gè)具有活力的空間,應(yīng)該具備便于使用、功能多樣、空間通達(dá)、環(huán)境自然等特點(diǎn)。本文在針對(duì)改善毓秀廣場空間活力分布情況所提出的改造策略會(huì)綜合考量以上幾點(diǎn)因素,合理提出改善建議。

2.4 空間活力優(yōu)化方案

綜合以上前期調(diào)研和相關(guān)研究所得信息,并結(jié)合空間活力理論對(duì)毓秀廣場人流分布提出優(yōu)化方案。通過前期對(duì)場地內(nèi)部進(jìn)行預(yù)研究已經(jīng)明確其內(nèi)部行人存在較為固定的行進(jìn)模式,所以分析可知,如果在行人路線交匯處附近和人流密度稀疏的區(qū)域進(jìn)行興趣點(diǎn)設(shè)置,將會(huì)對(duì)模擬結(jié)果起到不同程度的影響。例如在廣場舉辦活動(dòng)將展臺(tái)圍繞人群匯集區(qū)域放置是否阻礙其他人員通過廣場;在廣場邊緣區(qū)域設(shè)置一些娛樂設(shè)施或者戶外家具是否會(huì)改善場地內(nèi)人員活躍程度等,結(jié)果可用于進(jìn)行實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比和分析。即優(yōu)化方案有:1)在中心區(qū)設(shè)置興趣點(diǎn);2)在兩側(cè)設(shè)置興趣點(diǎn)。本文模擬實(shí)驗(yàn)將人員通行時(shí)間(所有廣場內(nèi)人員從進(jìn)入場地到退出廣場時(shí)間總和)和實(shí)時(shí)活力情況(廣場內(nèi)人員在不同時(shí)刻的場地內(nèi)部活動(dòng)情況)兩方面來綜合評(píng)判方案的優(yōu)化方案。

3 PedSim人流模擬與分析

3.1 模型建立

本文運(yùn)用Rhino和PedSim場地建模綜合進(jìn)行廣場人流模擬實(shí)驗(yàn),PedSim主要基于Agent-Based-Modeling(代理人基模型),ABM是一種設(shè)計(jì)方法,也是一種將具有自主意識(shí)的智能體(個(gè)體、群體或團(tuán)隊(duì))的行為活動(dòng)和相互作用進(jìn)行模擬的計(jì)算模型。在本文中Agent指代為行人,用PedSim在Rhino中拾取已設(shè)定好的起點(diǎn)、終點(diǎn)和興趣點(diǎn),行人便會(huì)自主規(guī)劃兩點(diǎn)間最優(yōu)路線前進(jìn),在途中如遇到提前放置的興趣點(diǎn),行人會(huì)隨機(jī)與其進(jìn)行互動(dòng)并暫時(shí)停留,互動(dòng)結(jié)束后會(huì)自行規(guī)劃路線,直至走到終點(diǎn)結(jié)束。因?yàn)槊總€(gè)行人的行動(dòng)具有隨機(jī)性,得到的模擬結(jié)果也會(huì)各不相同,為了保證后續(xù)研究結(jié)論的科學(xué)性,本次人流模擬實(shí)驗(yàn)每一組分別進(jìn)行5次模擬,最后取5次結(jié)果值的平均值作為模擬的結(jié)果。

3.2 初始狀態(tài)模擬

廣場內(nèi)部現(xiàn)存設(shè)施包括東北側(cè)雕像一座,南北兩側(cè)均放置燈柱,毓秀園大門兩側(cè)設(shè)有兩排長凳。通過錄像得知,在中午下課人流高峰時(shí)段,30 min內(nèi)只有幾個(gè)人前往雕像臺(tái)階與長凳休息交流,其他人只在廣場內(nèi)部穿行,與在設(shè)施上停留的人互不干擾,故可以設(shè)廣場初始狀態(tài)的內(nèi)部人流活動(dòng)情況為參照組。設(shè)定初始樣本投放量為100,人流模擬序列圖見圖3,從30 s開始場地內(nèi)部行人出現(xiàn)較為固定移動(dòng)模式,一些人選擇直接或者繞過障礙物后沿場地對(duì)角線移動(dòng),有些人則是直接沿場地邊緣移動(dòng)至終點(diǎn),這也與實(shí)際廣場內(nèi)部人員移動(dòng)情況相似。隨著時(shí)間推移,場地內(nèi)行人移動(dòng)軌跡依然較為穩(wěn)定,直至模擬結(jié)束。人員從起點(diǎn)進(jìn)入起算,直到最后一人退出廣場為止總共用時(shí)281 s(共進(jìn)行了5次模擬實(shí)驗(yàn),5次人員通行總耗時(shí)分別為286 s,275 s,273 s,284 s,287 s,取5次結(jié)果的平均值)。

3.3 在中心區(qū)設(shè)興趣點(diǎn)

在上文中提到,因?yàn)閳龅貎?nèi)部行人移動(dòng)存在一定規(guī)律性,如果在行人行進(jìn)的路線上或者兩個(gè)方向的人流交匯處設(shè)置興趣點(diǎn),那么場地內(nèi)部人員通行效率和行進(jìn)路線均會(huì)受到影響,這一情況在實(shí)際校園生活中也屬于普遍現(xiàn)象,所以在場地中心區(qū)附近設(shè)置興趣點(diǎn)更具有實(shí)際的參考意義。本小節(jié)主要從兩個(gè)方案入手進(jìn)行分析,分別為在中心矩形區(qū)放置6個(gè)和8個(gè)興趣點(diǎn),分別模擬并記錄通行時(shí)間和人流情況。

1)6個(gè)興趣點(diǎn):由于該方案將6個(gè)興趣點(diǎn)圍繞中心區(qū)域放置,人流模擬結(jié)果見圖4,模擬開始30 s后人流開始向中心區(qū)靠攏,行人隨機(jī)與上方3個(gè)興趣點(diǎn)處隨意停留,行人下方興趣點(diǎn)互動(dòng)頻率暫時(shí)低于上方興趣點(diǎn)。在70 s之后人流逐漸均勻分布,上下兩排興趣點(diǎn)均有人員停留,中心區(qū)人流量開始累積,模擬進(jìn)行到90 s時(shí)場地中心區(qū)域人流聚集程度較為明顯。總體來說,因?yàn)樵谛腥诵羞M(jìn)的路線上出現(xiàn)了若干興趣點(diǎn),使得在廣場中心區(qū)域的人流密度受到了不同程度的影響,空間活力程度較之初始狀態(tài)有了很大的改善,同時(shí)也需要關(guān)注到在模擬途中不同時(shí)刻均出現(xiàn)了人員聚集程度較高的情況,可能會(huì)在人流高峰期間造成通行堵塞隱患。在該方案中所有人員都離開廣場共計(jì)耗時(shí)300 s(共進(jìn)行5次模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果分別為298 s,302 s,305 s,296 s,301 s,取5次結(jié)果的平均值)。

2)8個(gè)興趣點(diǎn):在中心區(qū)東西兩側(cè)各加入一個(gè)興趣點(diǎn)后,整體人流分布相比上一個(gè)方案沒有出現(xiàn)較大變化,但是行人向場地中心的聚集程度相比得到進(jìn)一步加強(qiáng)。模擬結(jié)果如圖5所示,從模擬開始30 s出現(xiàn)人員向各個(gè)興趣點(diǎn)靠近,每個(gè)興趣點(diǎn)均出現(xiàn)過人員停留。50 s后人員移動(dòng)和于興趣點(diǎn)停留情況開始穩(wěn)定,在120 s左右出現(xiàn)大量人員聚集情況,相較之前人數(shù)要更多。從整體來看,增加興趣點(diǎn)后相較上個(gè)方案變化不大,但是人流軌跡分布相比之下更加擴(kuò)散開來,一定程度加強(qiáng)了空間活力程度但同時(shí)中心區(qū)域人流聚集程度也有所增強(qiáng),后期要綜合考量。在該方案中所有人員都離開廣場共計(jì)耗時(shí)311 s(共進(jìn)行5次模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果分別為312 s,309 s,311 s,308 s,314 s,取5次結(jié)果的平均值)。

3.4 在兩側(cè)設(shè)置興趣點(diǎn)

通過前期對(duì)廣場內(nèi)部人流的分析,得知廣場東西兩側(cè)人流密度較低。在日常活動(dòng)中,行人在廣場中穿行的過程中很少有行人會(huì)有意愿前往并停留,在人流量高峰期也只是快速經(jīng)過,只有在某些特定條件下,才會(huì)吸引部分行人前往互動(dòng),例如學(xué)生自發(fā)組織的社團(tuán)活動(dòng)、放置給師生拍照的一些平臺(tái)、學(xué)生進(jìn)行滑板和旱冰運(yùn)動(dòng)等情況。由此可見如果在廣場東西兩側(cè)設(shè)置興趣點(diǎn),可能會(huì)給廣場內(nèi)部整體人流分布產(chǎn)生不同程度影響。本小節(jié)主要通過從以下兩個(gè)方案入手分析,在東西兩側(cè)以集中和分散兩種方式放置興趣點(diǎn),分別模擬并記錄通行時(shí)間和人流情況。

1)集中放置:該方案選擇在廣場兩側(cè)集中放置興趣點(diǎn),廣場內(nèi)部人流動(dòng)向發(fā)生了改變,均從向中心區(qū)域匯集改變?yōu)橄驈V場兩側(cè)區(qū)域靠攏,同時(shí)對(duì)人流移動(dòng)軌跡產(chǎn)生一定程度的影響。模擬結(jié)果見圖6,模擬進(jìn)行到25 s時(shí)行人開始向東側(cè)興趣點(diǎn)逐漸靠攏,后續(xù)一段時(shí)間內(nèi)東側(cè)人流聚集程度均高于西側(cè),65 s時(shí)東側(cè)出現(xiàn)了比較明顯的人員聚集情況,125 s左右場地內(nèi)部人流分布開始均勻開來。在該方案中所有人員都離開廣場共計(jì)耗時(shí)298 s(共進(jìn)行5次模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果分別為298 s,301 s,296 s,302 s,295 s,取5次結(jié)果的平均值)。

2)分散放置:該方案將興趣點(diǎn)沿廣場兩側(cè)分散放置,場地內(nèi)部的人流移動(dòng)受到較明顯的影響,模擬結(jié)果見圖7,30 s時(shí)從入口進(jìn)入的行人基本會(huì)選擇靠近進(jìn)入點(diǎn)一邊的興趣點(diǎn)前往互動(dòng),兩邊人流無明顯關(guān)系。模擬進(jìn)行到75 s兩側(cè)人流開始交叉移動(dòng),從西側(cè)入口進(jìn)入的人也會(huì)前往東側(cè)興趣點(diǎn),東側(cè)進(jìn)入的人員亦同。在75 s后場地內(nèi)部人流密度逐漸增加,在之后120 s,150 s時(shí)也出現(xiàn)相似情況,并且趨向于穩(wěn)定,全程未出現(xiàn)人員聚集情況。在該方案中所有人員都離開廣場共計(jì)耗時(shí)304 s(共進(jìn)行5次模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果分別為310 s,308 s,299 s,302 s,305 s,取5次結(jié)果的平均值)。

3.5 模擬結(jié)果分析

本次研究主要以廣場內(nèi)部人員通行時(shí)間和實(shí)時(shí)人流分布兩方面共同評(píng)判優(yōu)化方案,模擬結(jié)果總結(jié)如表1所示。綜合整體結(jié)果來看,由于在場地內(nèi)放置了興趣點(diǎn),增加了場地內(nèi)局部吸引力使各方案與場地初始狀態(tài)對(duì)比行人退場時(shí)間均有不同程度的增長,這一情況在加入更多興趣點(diǎn)后又進(jìn)一步擴(kuò)大,并且出現(xiàn)了較明顯的行人在中心聚集,雖然場地整體人流分布有變化但兩側(cè)區(qū)域無明顯改善。在場地兩側(cè)放置興趣點(diǎn)退場耗時(shí)方面與在中心區(qū)6個(gè)興趣點(diǎn)方案相比來說無較大差異,但是對(duì)場地內(nèi)部人流活動(dòng)影響比較顯著。集中和分散放置興趣點(diǎn)均改善了場地內(nèi)的人流分布,在分散放置的方案中場地內(nèi)低人流密度區(qū)域得到了改善,整體人流軌跡遍布整個(gè)廣場,流動(dòng)性得到了增強(qiáng)。

表1 模擬結(jié)果總結(jié)

由此可以看出,隨著興趣點(diǎn)數(shù)量增加,行人退場用時(shí)也隨之增加,而且由于興趣點(diǎn)擺放方式的不同,也會(huì)對(duì)退場時(shí)間造成一定程度影響,例如在現(xiàn)實(shí)中人流高峰期場地中心緊密排放的興趣點(diǎn)可能會(huì)造成通行堵塞的情況。在興趣點(diǎn)數(shù)量相同時(shí),雖然集中或分散放置興趣點(diǎn)對(duì)行人退場時(shí)間有影響并不顯著,但是對(duì)場地內(nèi)部人流分布影響較大。分散放置興趣點(diǎn)的場地內(nèi)部人流分布要更均勻,行走軌跡覆蓋面更廣,同時(shí)又避開了中心人流交匯區(qū)域,在人流量較大時(shí)段也不會(huì)因?yàn)樾腥嗽谂d趣點(diǎn)停留而造成人員堵塞,改善了空間內(nèi)部活力分布同時(shí)也考慮了現(xiàn)實(shí)情況。

4 校園空間活力改善建議

本研究利用PedSim人流模擬結(jié)合數(shù)字建模的方式對(duì)校園空間人流動(dòng)向進(jìn)行了綜合的評(píng)析,為改善校園空間活力,通過模擬結(jié)果和相關(guān)理論做出以下空間優(yōu)化策略:

可以在場地內(nèi)部邊緣適當(dāng)增加娛樂設(shè)施或者室外家具,但是要兼顧設(shè)施便捷性,可更換性;也可以在廣場兩側(cè)進(jìn)行地形的改造,比如小面積的下沉地面或者墊高緩坡,為愛好戶外運(yùn)動(dòng)的學(xué)生提供條件,吸引其前往;同時(shí)也可以在廣場內(nèi)增加開放式景觀,讓每一個(gè)人都能前往觀賞憩息。在空間管理方面,放置設(shè)施和開展業(yè)余活動(dòng)盡量靠近廣場邊緣,為正常通行的人流提供良好路線,保證通行效率的同時(shí)也提升了場地內(nèi)的活力程度。