移動過程模擬模式

根據行為人活動樣式可瞭解行為人為從事各項活動之移動需求，而根據行為 人類別移動行為可模擬行為人於各空間單元間移動之過程，以統計並分析教學館 舍空間使用情形。

參考2.3.3 小節之行人動力模型架構示意圖(圖 12)及 3.5 小節行為人類別移 動行為描述方式，可將行為人為從事其活動樣式各項活動之移動過程模擬架構以 圖18 描述，其中輸入資料為行為人活動樣式，輸出資料為行為人移動軌跡。因 本研究為表達各行為人間之互動行為並簡化移動行為模擬過程，避免大量函數之 計算，因此適合採網格自動機基礎模型進行空間描述並發展移動過程模擬模式。

當行為人需從前一活動地點移動至下一活動地點時，將於各模擬時間單位透過移 動過程模擬架構選擇適當之移動速度並透過更新規則更新行為人所處位置，直到 行為人移動至所從事下一活動地點為止。此外，為表達行為人進出教學館舍之行 為，本研究假設所有行為人皆必須由1 樓出入口進出教學館舍，若教學館舍 1 樓具多個出入口，則以隨機方式選擇行為人進出教學館舍之出入口，本研究亦假 設當行為人於模擬期間各天活動樣式中前項所從事活動離開時間與後項所從事 活動到達時間間隔超過40 分鐘，則行為人將不會於離開前項活動地點後直接向 後項活動地點移動，而選擇離開教學館舍，隨後根據活動樣式中後項活動預期到 達時間計算行為人再次進入教學館舍之時間。若行為人已完成模擬期間各天活動 樣式中最後一項活動，則行為人亦將以隨機方式選擇出入口離開教學館舍。

圖 18 行為人移動過程模擬模式架構圖

茲將本研究移動過程模擬模式描述如下並彙整於表12：

(1)基本規則

本研究根據典型擁擠人群中一位行人所佔面積，即0.4 公尺*0.4 公尺之固定 尺寸網格表達建築物空間( Burstedde, Klauck, Schadschneider, and Zittartz,

2001)，各網格僅能被一項障礙物或一位行為人所佔用，根據各網格是否已被佔 用而無法行走可將各網格狀態區分為已被佔用狀態和未被佔用狀態；此外，本系 統採Moore 相鄰網格定義描述行為人可移動網格範圍，即行為人可由其目前所

處網格移動至相鄰八網格中任一網格或維持其目前所處網格，如(圖 15)所示。 動網格數表達移動速率，根據美國聯邦公路管理局(Federal Highway

Administration, 2000)統計，行人平均移動速率約為 1.22m/s，以本研究網格方 式描述約為3 網格/s，但因行人於室內之移動速率受能力、環境等限制，不可

(3)更新規則

選擇各行為人之移動速度(包括移動速率及移動方向)後，需以更新規則實際 移動行為人所處位置，以模擬行為人之移動過程。網格狀態機基礎模型之更新規 則分為平行更新與隨機循序更新(Keßel, Klüpfel, and Schreckenberg, 2002)，平新 更新為同時計算所有行為人移動後之假想位置，因計算各行為人移動後之假想位 置時並未考量其他行為人移動後之假想位置，故可能導致兩位以上行為人之假想 位置發生衝突，因而完成所有行為人移動後之假想位置計算後，尚須處理發生位 置衝突之行為人，決定哪位行為人可佔用該衝突位置，其他行為人則維持其目前 位置，最後根據各行為人移動後之假想位置同步更新所有行為人位置；隨機循序 更新為以隨機順序更新各行為人所處位置，較晚移動之行為人則根據較早移動之 行為人移動後位置決定其移動行為。採平行更新可避免循序更新過程中更新順序 對模擬結果之影響，而採隨機循序更新可降低更新順序對模擬結果之影響，且可 避免發生行為人位置衝突之情形，對於複雜之人類移動行為，採隨機循序更新其 更新順序對模擬結果之影響在可接受範圍內，且其模擬結果甚至比採平行更新更 好(Klüpfel, Meyer-König, Wahle, and Schreckenberg, 2000)。本研究為避免採平行 更新可能遭遇之行為人位置衝突(如一群學生同時進入教室空間單元)，故採隨機 循序更新方式於各模擬時間單位更新各行為人所處位置，茲將本研究模擬行為人 移動過程之規則描述如下：

a .以隨機方式挑選於目前模擬時間單元內尚未進行位置更新之行為人。

b .計算所選擇行為人可移動範圍內各可行走網格對該行為人之總體吸引力。

c .若所選擇行為人可移動範圍內具未被佔用之可行走網格，則將該行為人移動至 具最高且正值總體吸引力之未被佔用可行走網格；若所選擇行為人目前所佔用 網格具最高總體吸引力，則維持該行為人目前所處位置不進行移動。此外，因 擁擠情況下相反移動方向之行為人存在彼此側身繞過對方並交換彼此目前所 佔用位置之行為，故Blue 提出位置交換機率之概念(Blue and Adler, 2001)，即 於擁擠情況下，以位置交換機率描述移動方向相反之兩行為人彼此交換目前所 佔用位置之機會，並擴大細胞自動機基礎模型之適用範圍，因此，若所選擇行 為人可移動範圍內除目前所佔用網格外所有可行走網格均已被其他行為人佔 用，則比較該行為人與佔用具最高總體吸引力可行走網格之行為人兩者之移動 方向，若兩行為人之移動方向相反，則以位置交換機率(如 50%)模擬兩行為人

是否發生位置交換，若發生位置交換，則交換該兩行為人所佔用網格，否則維 持該行為人目前所處位置；若兩行人之移動方向並非相反，則維持該行為人目 前所處位置。

d .於各模擬時間單位，根據行為人移動速率，重複步驟 b、c 數次，以模擬不同 速率行為人之移動。

e .重複步驟 a～d，直到各行為人皆進行過一次移動模擬為止，即完成各行為人 於單位模擬時間之移動過程。

表 12 行為人移動過程模擬步驟表

(1)計算行為人由前一活動地點移動至下一活動地點之移動速率。

(2)以隨機方式挑選於目前模擬時間單元內尚未進行位置更新之行為人。

(3)透過 A*演算法計算該行為人由目前所處位置移動至目標位置之最短路徑，進 而計算該行為人可移動範圍內各可移動網格對該行為人之總體吸引力。

(4)若所選擇行為人可移動範圍內具未被佔用之可行走網格，則將該行為人移動 至具最高且正值總體吸引力之未被佔用可行走網格；若所選擇行為人目前所 佔用網格具最高總體吸引力，則維持該行為人目前所處位置不進行移動；若 所選擇行為人可移動範圍內除目前所佔用網格外所有可行走網格均已被其他 行為人佔用，則比較該行為人與佔用具最高總體吸引力可行走網格之行為人 兩者之移動方向，若兩行為人之移動方向相反，則以位置交換機率(如 50%) 模擬兩行為人是否發生位置交換，若發生位置交換，則交換該兩行為人所佔 用網格，否則維持該行為人目前所處位置；若兩行為人之移動方向並非相反，

則維持該行為人目前所處位置。

(5)於各模擬時間單位，根據行為人移動速率，重複步驟(3)~步驟(4)數次，以模 擬不同速率行為人之移動過程。

(6)重複步驟(2)～步驟(5)，直至各行為人皆進行過一次移動過程模擬為止，即完 成各行為人於單位模擬時間之移動行為。