根據活動基礎旅行需求模型理論，旅行需求來自於活動參與(McNally, 1996)，透過活動排程之模擬可瞭解行為人從事活動樣式，而透過行為人移動過 程模擬可瞭解行為人為從事各項活動於教學館舍各空間單元間移動過程，進而瞭 解行為人之移動距離、行為人進出空間單元之情形及教學館舍通道之使用情形，
故需模擬行為人於教學館舍從事各項活動之移動過程，以充分瞭解教學館舍空間 使用情形。底下將依序探討行人移動行為之觀察、行人動力模型類別、簡介及比 較，作為模擬行為人於教學館舍移動過程之基礎。
2.3.1 行人移動行為觀察
Helbing 等學者將行人移動行為之觀察結果彙整如下(Helbing, Molnar, Farkas, and Bolay, 2001)：
(1)行人移動行為為自動化行為，即行人移動行為並非經過詳細移動策略評估之 結果，而是經由時間所學習經驗之結果。
(2)儘管目標路線擁擠，行人仍通常不願意繞路或朝與目標方向相反之方向移動。
(3)行人通常選擇可到達目標各路線中最短者。
(4)若有兩條以上等距路線可到達目標，行人通常選擇較接近直線之路線，除非 其他路線具特殊之吸引因素，如較安全、較不壅塞等。
(5)行人傾向於依其自我期望速度移動，無論時間上寬裕或迫切。
(6)行人會與其他行人或障礙物保持適當距離。當行人時間倉促或單位面積行人 數(行人密度)增加時，此距離將減少。
(7)若行人間彼此不認識，則停止移動之行人將平均分佈於整個可行走區域。
(8)對行人具吸引力之區域，其行人密度較高，即行人間距離減短。
(9)若行人團體中各成員彼此熟識，則該行人團體之移動行為將如同單一個體。
2.3.2 行人動力模型類別
行人動力模型可分為流體基礎模型、細胞自動機基礎模型及粒子基礎模型三 類，分述如下(Leggett, 2004)：
(1)流體基礎模型：該類模型基於巨觀觀點觀察中高密度人群，發現人群移動行 為類似於流體流動，因而可根據流體力學之物理法則建立人群移動模型，該類 模型以偏微分方程式(如 Boltzmann 方程式)描述行人密度、平均速度隨時間之 變化關係，進而探討人群移動行為與流體方程式參數之關聯。Helbing 等學者 將人群移動與流體移動相似之處彙整如下(Helbing, Molnar, Farkas, and Bolay, 2001)：
a .雪地上之人群足跡類似於流體流線。
b .於以相反方向移動人群之交界處，可觀察到類似於將水注入高黏性液體時，
水將以許多細小分枝方式流動之黏性指進(viscous fingering)現象。
c .當動態人群經過靜態人群時，動態人群將以類似於液體流動之方式移動。
d .高密度人群中行人向前推擠之行為，類似於流體中波之傳遞。
(2)細胞自動機基礎模型：該類模型基於微觀觀點觀察行人移動行為，以具狀態 值(被佔據狀態或未被佔據狀態)之均勻離散網格表達空間，以佔據網格之實體 (自動機)表達行人，並以網格被實體佔據狀態之改變表達行人移動行為，該類 模型於各模擬時間單位，將根據網格與相鄰網格之互動規則更新各網格狀態，
即各網格更新後狀態為該網格目前狀態與相鄰網格目前狀態之函數。在延伸之 細胞自動機基礎模型中，各網格更新後狀態可為該網格目前狀態與相鄰網格及 遠處網格目前狀態之函數。
(3)粒子基礎模型：該類模型基於微觀觀點觀察行人移動過程，將行人視為個別 粒子，並根據物理力學或行為準則建立行人間互動關聯。
2.3.3 行人動力模型簡介與整理
對於上述各行人動力模型類別，本小節將介紹其代表性模型，並分析各類模 型優缺點，作為建置行為人移動過程模擬模式之參考：
(1)Henderson 行人動力模型(Henderson, 1974)
Henderson 行人動力模型為流體基礎模型，該模型根據流體力學關係式描述 人群通過不同寬度通道及具障礙物通道之情形，即根據質量守恆、動量守恆及能
量守恆之流體現象推導人群流量、通道寬度、密度及平均速度之關係，並認為人 群移動行為應視為自由粒子流(流動情形受流體粒子與物體表面碰撞之影響遠大 於受流體粒子間碰撞之影響，且流體於流道邊界可發生滑動)而非連續流(流動情 形受流體粒子間碰撞之影響遠大於受流體粒子與物體表面碰撞之影響，且流體於 流道邊界不發生滑動)。
(2) CA-Ped 行人動力模型(Blue and Adler, 2001)
CA-Ped 行人動力模型為細胞自動機基礎模型，該模型以網格狀態及自動機 位置之改變描述朝相反方向移動行人之移動過程，並根據下列規則於各模擬時間 單位更新各行人位置：
a .計算各行人於目前所在走道及左側、右側走道之可行走距離，即觀察所處理行 人目前所在網格及其左側、右側未被佔據網格前方八網格範圍內最接近之行 人，若最接近行人之移動方向與所處理行人之移動方向相同，則將參數gapsame
設定為最接近行人與所處理行人間距離所包含網格數；若最接近行人之移動方 向與所計算行人之移動方向相反，則將參數gapopp設定為最接近行人與所處理 行人間距離所包含網格數*0.5；最後將所處理行人於各走道之可行走距離設定 為該行人於各走道gapsame、gapopp及該行人期望移動速率中最小者。
b .將所處理行人移動至目前所在走道及其左側、右側走道中具最大可行走距離之 走道，若存在多個走道同時具最大可行走距離，則以隨機方式選擇所處理行人 所行走走道。若所處理行人改變走道後與其他行人發生位置衝突，則以隨機方 式決定哪位行人可佔用該衝突網格。
c .將所處理行人之移動速率設定為該行人於所選擇走道之可行走距離，若所處理 行人於所選擇走道之可行走距離為0 或 1 且該行人前方最接近行人之移動方向 與該行人相反，則根據指定之位置交換機率pexchange以隨機方式決定此兩行人是 否發生位置交換，若取樣結果為發生位置交換，則將所計算行人之前進速率設 定為可行走距離+1，並交換此兩行人位置，否則將所計算行人之前進速率設定 為0，並維持此兩行人目前所在位置。
d .根據所計算行人之前進速率將行人向前移動，並根據上述規則於各模擬時間單 位計算及更新各行人位置。
CA-Ped 行人動力模型變換走道規則之範例如圖 9 所示：行人 1 之左側、右 側走道皆為可行走走道，且行人1 於目前所在走道之可行走距離(1)大於於左側、
右側走道之可行走距離(皆為 0)，故行人 1 將選擇目前所在走道。行人 4 之左側、
右側走道皆為可行走。行人6 僅左側走道為可行走走道。若行人 4 與行人 6 於共 同可行走網格(斜線處)發生位置衝突，則以隨機方式決定哪位行人可佔用該衝突 網格，若行人6 可佔用該衝突網格，則行人 4 僅能選擇於目前所在走道或於左側 走道行走，因行人4 於左側走道之可行走距離(3)較於目前走道之可行走距離(0) 大，故行人4 將選擇左側走道(即移動至 4’位置)。行人 7 僅能選擇目前所在走道。
圖 9 CA-Ped 行人動力模型變換走道規則範例(Blue and Adler, 2001)
(3) Hao 等學者之行人動力模型(Hao, Herui, Xiaoming, and Chunfu, 2007)
Hao 等學者之行人動力模型為細胞自動機基礎模型，以網格狀態及自動機位 置之改變描述行人移動過程，該模型假設行人透過評估其可移動範圍(與所處理 行人相鄰之八個網格及該行人目前所處網格)內任一網格對該行人之吸引力程度 決定該行人所選擇移動方向，若所評估網格對所處理行人之吸引力愈大，則所處 理行人移動至該網格之機率亦愈大。該模型以四項範圍為1~-1 之動態參數：方 向參數、佔用參數、前進參數及類別參數描述所評估網格對所處理行人之吸引力 程度，茲將此四項動態參數描述如下：
a .方向參數：描述所評估網格考量所處理行人與移動目標距離時，所評估網格對 所處理行人之吸引力程度。因行人期望以最短路徑移動至移動目標，故距移動 目標愈近之網格，其方向參數愈接近於1。
b .佔用參數：描述所評估網格考量該網格被佔用狀態時，所評估網格對所處理行
人之吸引力程度。因已被其他行人佔用之相鄰網格將對所處理行人產生強烈排
d .將行人移動至具最大吸引力之網格，若有兩個以上網格同時具最大吸引力，則
(4)社會力模型(Helbing and Molnar, 1995)
社會力模型為粒子基礎模型，該模型假設行人移動行為受移動目標所產生驅
則該排斥力愈大，隨著距離增加，該排斥力將逐漸減小至0。
d .特定地點所產生吸引力
f
αi ：特定地點所產生吸引力描述行人α
受特定地點 (如展售櫥窗)吸引而向該地點移動之行為，該吸引力為時間之函數，隨著時間 增加，該吸引力將逐漸減少至0。e .團體中其他行人所產生吸引力
f
αβ'：團體中其他行人所產生吸引力描述團體 行人於移動過程中各行人相互聚集以維持團體之行為。f .個人行為所產生作用力
ξ
：個人行為所產生作用力描述各行人擁有其個人偏好 行為，無法以上述準則完全描述，故以該作用力描述個人隨機行為。圖 10 社會力模型示意圖(Helbing and Molnar, 1995)
社會力模型將行人移動行為視為各項社會力共同作用之結果，即可以下式描 述行人之移動過程：
∑ + ∑ + ∑ + ∑ +
+
=
β αβ α α β αβ
α α
ξ
b i
i
b
f f
f f
dt f t v d
' '
)
0(
其中：
v
α(t )
為行人α
於t
時之真實移動速度(5)磁力模型(Okasaki and Matsushita, 1993)
圖 11 磁力模型避免行人碰撞之側向加速度示意圖 (Okasaki and Matsushita, 1993)
磁力模型將行人移動行為視為移動目標、牆壁、及其他行人對所處理行人所 產生磁力共同作用之結果。
歸納上述各代表性行人動力模型，可將行人動力模型架構以示意圖(圖 12) 描述，即行人動力模型為採特定空間描述方式，於各模擬時間單位選擇行人移動
歸納上述各代表性行人動力模型，可將行人動力模型架構以示意圖(圖 12) 描述，即行人動力模型為採特定空間描述方式，於各模擬時間單位選擇行人移動