Slide 2 „Simulation des Verhaltens von Menschenmassen und ihre Anwendung auf Gebäudeevakuierungen“ Jörg Meister 23-05-2007 1 Einleitung 2 Selbstorganisationsphänomene.

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2 Slide 2 „Simulation des Verhaltens von Menschenmassen und ihre Anwendung auf Gebäudeevakuierungen“ Jörg Meister 23-05-2007 1 Einleitung 2 Selbstorganisationsphänomene in Fußgängermengen 3 Modellkonzeption auf Basis zellularer Automaten 4 Konklusion Kapitel 1 Kapitel 2 Kapitel 3 Kapitel 4 Kapitel 5 Unterkapitel 1 Unterkapitel 2 Unterkapitel 3 Lokalisation 5 Live-Vorführung „Quo vadis?“

3 Slide 3 „Simulation des Verhaltens von Menschenmassen und ihre Anwendung auf Gebäudeevakuierungen“ Jörg Meister 23-05-2007

4 Slide 4 „Simulation des Verhaltens von Menschenmassen und ihre Anwendung auf Gebäudeevakuierungen“ Jörg Meister 23-05-2007 Gebäude und Anlagen  Planung von Fluchtwegen (Anknüpfungspunkt an diese Arbeit),  Komfortsteigerung durch Optimierung der Ein-/Ausgänge. Nichtspielercharaktere in Computerspielen. Abb. 1-1: Beispiele für Fußgängersimulationen in Computerspielen: City Life (links), Die Sims 2 (rechts) (aus [004] bzw. [005]) Einleitung Selbstorganisationsphänomene Modellkonzeption auf Basis ZA Konklusion

5 Slide 5 „Simulation des Verhaltens von Menschenmassen und ihre Anwendung auf Gebäudeevakuierungen“ Jörg Meister 23-05-2007 Simulation großer Menschen-/Tiermengen in Filmen. In der Ausbildung bei Militär, Polizei u.v.m. Abb. 1-2: Beispiele für Fußgängersimulationen in Filmen: The Lord of the Rings (aus [006]) Einleitung Selbstorganisationsphänomene Modellkonzeption auf Basis ZA Konklusion

6 Slide 6 „Simulation des Verhaltens von Menschenmassen und ihre Anwendung auf Gebäudeevakuierungen“ Jörg Meister 23-05-2007

7 Slide 7 „Simulation des Verhaltens von Menschenmassen und ihre Anwendung auf Gebäudeevakuierungen“ Jörg Meister 23-05-2007 Einführung Individuelle Verhaltenstendenzen Kollektive Bewegungsmuster Beobachtung von Selbstorganisationsphänomenen mittels empirischer Untersuchungen/Videoevaluationen. Diese kollektiven Bewegungsmuster sind nicht etwa geplant oder Resultat direkter Kommunikation, sie entstehen vielmehr aus der Interaktion der Fußgänger, die zu bestimmten Verhaltensweisen tendieren. Verhalten des Einzelnen ist auf Gewinnmaximierung angelegt. Diese optimierten Verhaltensstrategien sind gelernt. Dennoch: Verhalten ist nicht deterministisch, deshalb stochastische Einflüsse. Zusammenfassung Einleitung Selbstorganisationsphänomene Modellkonzeption auf Basis ZA Konklusion

8 Slide 8 „Simulation des Verhaltens von Menschenmassen und ihre Anwendung auf Gebäudeevakuierungen“ Jörg Meister 23-05-2007 Routenwahl und Orientierung Einführung Individuelle Verhaltenstendenzen Kollektive Bewegungsmuster Zusammenfassung Einleitung Selbstorganisationsphänomene Modellkonzeption auf Basis ZA Konklusion

9 Slide 9 „Simulation des Verhaltens von Menschenmassen und ihre Anwendung auf Gebäudeevakuierungen“ Jörg Meister 23-05-2007 Fußgänger suchen i.d.R. den kürzesten Weg. Sie haben eine natürliche Aversion gegen Umwege. Stehen zwei Wege gleicher Länge zur Auswahl, so wird derjenige gewählt, welcher am längsten geradeaus führt. Neben der Länge des Weges ist die Wegwahl bestimmt durch  Beschaffenheit/Begehbarkeit des Bodens,  Tendenz, vorangelegten Wegen zu folgen,  … Einführung Individuelle Verhaltenstendenzen Kollektive Bewegungsmuster Zusammenfassung Einleitung Selbstorganisationsphänomene Modellkonzeption auf Basis ZA Konklusion

10 Slide 10 „Simulation des Verhaltens von Menschenmassen und ihre Anwendung auf Gebäudeevakuierungen“ Jörg Meister 23-05-2007 Abstands- und Platzbedarf Einführung Individuelle Verhaltenstendenzen Kollektive Bewegungsmuster Zusammenfassung Einleitung Selbstorganisationsphänomene Modellkonzeption auf Basis ZA Konklusion

11 Slide 11 „Simulation des Verhaltens von Menschenmassen und ihre Anwendung auf Gebäudeevakuierungen“ Jörg Meister 23-05-2007 Fußgänger halten, soweit möglich, Abstand zueinander, zu Wänden und Hindernissen (Territorialeffekt). Man unterscheidet in  statischen und  dynamischen Platzbedarf. Statischer Platzbedarf:  Bezieht sich auf den ruhenden Körper.  Projektion des Körperumrisses beträgt 0,15 m²/P  max. Dichte ρ max = 6.6 P/m 2 Einführung Individuelle Verhaltenstendenzen Kollektive Bewegungsmuster Zusammenfassung Einleitung Selbstorganisationsphänomene Modellkonzeption auf Basis ZA Konklusion

12 Slide 12 „Simulation des Verhaltens von Menschenmassen und ihre Anwendung auf Gebäudeevakuierungen“ Jörg Meister 23-05-2007 Dynamischer Platzbedarf:  Beschreibt Platzbedarf in der Bewegung und setzt sich zusammen aus Anteil für Längs- und Querrichtung. Einführung Individuelle Verhaltenstendenzen Kollektive Bewegungsmuster Abb. 2-1: Platzbedarf eines Fußgängers (nach [003, S.12]) Zusammenfassung Einleitung Selbstorganisationsphänomene Modellkonzeption auf Basis ZA Konklusion

13 Slide 13 „Simulation des Verhaltens von Menschenmassen und ihre Anwendung auf Gebäudeevakuierungen“ Jörg Meister 23-05-2007 Fortbewegungsgeschwindigkeit Einführung Individuelle Verhaltenstendenzen Kollektive Bewegungsmuster Zusammenfassung Einleitung Selbstorganisationsphänomene Modellkonzeption auf Basis ZA Konklusion

14 Slide 14 „Simulation des Verhaltens von Menschenmassen und ihre Anwendung auf Gebäudeevakuierungen“ Jörg Meister 23-05-2007 Fußgänger bewegen sich, soweit möglich, mit einer individuellen Wunschgeschwindigkeit fort, bei welcher der Energieverbrauch/km minimal ist. Bestimmt wird sie durch intrinsische Faktoren wie Alter, Geschlecht, Gesundheitszustand, Stimmung… Aufgrund extrinsischer Faktoren kann sie jedoch häufig nicht erreicht werden:  zu hohe Verkehrsdichten,  ungünstige Beschaffenheit des Bodens,  Tageszeit,  Witterung oder  Länge des Weges. Einführung Individuelle Verhaltenstendenzen Kollektive Bewegungsmuster Zusammenfassung Einleitung Selbstorganisationsphänomene Modellkonzeption auf Basis ZA Konklusion

15 Slide 15 „Simulation des Verhaltens von Menschenmassen und ihre Anwendung auf Gebäudeevakuierungen“ Jörg Meister 23-05-2007 In Menschenmengen mit Dichten unter 0.2 P/m 2 sind die Geschwindigkeiten normalverteilt um den Wert 1,34 m/s mit einer Standardabweichung von 0,26 m/s. Auf Treppen gilt die Daumenregel der Halbierung der Horizontalgeschwindigkeit, obwohl Neigung, zur Verfügung stehende Auftrittsfläche etc. eine Rolle spielen. Einführung Individuelle Verhaltenstendenzen Kollektive Bewegungsmuster Zusammenfassung Einleitung Selbstorganisationsphänomene Modellkonzeption auf Basis ZA Konklusion

16 Slide 16 „Simulation des Verhaltens von Menschenmassen und ihre Anwendung auf Gebäudeevakuierungen“ Jörg Meister 23-05-2007 Segregation Einführung Individuelle Verhaltenstendenzen Kollektive Bewegungsmuster Zusammenfassung Einleitung Selbstorganisationsphänomene Modellkonzeption auf Basis ZA Konklusion

17 Slide 17 „Simulation des Verhaltens von Menschenmassen und ihre Anwendung auf Gebäudeevakuierungen“ Jörg Meister 23-05-2007 Fußgänger mit entgegengesetzter Laufrichtung sind nicht gleichverteilt über den Gehweg/Korridor, sondern trennen sich in Bahnen gleicher Laufrichtung auf. Dadurch kommt es zur Minimierung ungünstiger Interaktionen (Brems-/Ausweichmanöver), die mittlere Geschwindigkeit steigt. Abb. 2-2: Segregationseffekte (aus [001, p.2]) Einführung Individuelle Verhaltenstendenzen Kollektive Bewegungsmuster Zusammenfassung Einleitung Selbstorganisationsphänomene Modellkonzeption auf Basis ZA Konklusion

18 Slide 18 „Simulation des Verhaltens von Menschenmassen und ihre Anwendung auf Gebäudeevakuierungen“ Jörg Meister 23-05-2007 Wie viele Bahnen es gibt, hängt von Breite und Länge des Weges ab. In Fällen großer Dichte/nervöser Fußgänger besteht die Gefahr des Auseinanderbrechens der Bahnen. Säulen/Bäume können stabilisierendes Element sein:  Sie haben dieselbe psychologische Wirkung wie Wände,  bieten aber die Möglichkeit der Nutzung der Gegenspur, wenn diese wenig frequentiert ist. Einführung Individuelle Verhaltenstendenzen Kollektive Bewegungsmuster Zusammenfassung Einleitung Selbstorganisationsphänomene Modellkonzeption auf Basis ZA Konklusion

19 Slide 19 „Simulation des Verhaltens von Menschenmassen und ihre Anwendung auf Gebäudeevakuierungen“ Jörg Meister 23-05-2007 Schneller-ist-langsamer (Pfropfenbildung) Einführung Individuelle Verhaltenstendenzen Kollektive Bewegungsmuster Zusammenfassung Einleitung Selbstorganisationsphänomene Modellkonzeption auf Basis ZA Konklusion

20 Slide 20 „Simulation des Verhaltens von Menschenmassen und ihre Anwendung auf Gebäudeevakuierungen“ Jörg Meister 23-05-2007 Bei aus einem Raum flüchtenden Menschen (v>1,5 m/s), kommt es um Engstellen herum zu bogenförmigen Blockaden, weil sich die Beteiligten gegenseitig am Durchkommen hindern. Brechen diese Bögen, kommt es zu schubweisen Entfluchtungen. Die Kräfte, die hier auftreten, können 4,5 N/m überschreiten und sind damit ausreichend, um Stahlbarrieren wie Papier zu verbiegen. Einführung Individuelle Verhaltenstendenzen Kollektive Bewegungsmuster Zusammenfassung Abb. 2-3: Schneller-ist-langsamer (aus [002, p.2]) Einleitung Selbstorganisationsphänomene Modellkonzeption auf Basis ZA Konklusion

21 Slide 21 „Simulation des Verhaltens von Menschenmassen und ihre Anwendung auf Gebäudeevakuierungen“ Jörg Meister 23-05-2007 Niedergerungene, stürzende Personen werden zu Hindernissen für Nachfolgende. Hier können vor dem Ausgang platzierte Säulen Abhilfe schaffen. Einführung Individuelle Verhaltenstendenzen Kollektive Bewegungsmuster Zusammenfassung Einleitung Selbstorganisationsphänomene Modellkonzeption auf Basis ZA Konklusion

22 Slide 22 „Simulation des Verhaltens von Menschenmassen und ihre Anwendung auf Gebäudeevakuierungen“ Jörg Meister 23-05-2007 Routenwahl/Orientierung: kürzester Weg. Abstands-/Platzbedarf:  0,15 m 2 /P als Projektion des Körperumfangs,  max. Dichte ρ max = 6.6 P/m 2. Fortbewegungsgeschwindigkeit:  individuelle Wunschgeschwindigkeit,  empirisches Mittel bei 1,34 m/s. Selbstorganisationsphänomene:  Segregation/Bahnbildung,  Schneller-ist-Langsamer (Pfropfenbildung). Einführung Individuelle Verhaltenstendenzen Kollektive Bewegungsmuster Zusammenfassung Einleitung Selbstorganisationsphänomene Modellkonzeption auf Basis ZA Konklusion

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24 Slide 24 „Simulation des Verhaltens von Menschenmassen und ihre Anwendung auf Gebäudeevakuierungen“ Jörg Meister 23-05-2007 Abb. 3-1: Bestandteile eines zellularen Automaten, Part I Einleitung Selbstorganisationsphänomene Modellkonzeption auf Basis ZA Konklusion Gitterstrukturen Zustände Nachbarschaften Übergangsregeln Randbedingungen Zusammenfassung Einführung

25 Slide 25 „Simulation des Verhaltens von Menschenmassen und ihre Anwendung auf Gebäudeevakuierungen“ Jörg Meister 23-05-2007 Gitterstrukturen Einleitung Selbstorganisationsphänomene Modellkonzeption auf Basis ZA Konklusion Gitterstrukturen Zustände Nachbarschaften Übergangsregeln Randbedingungen Zusammenfassung Einführung

26 Slide 26 „Simulation des Verhaltens von Menschenmassen und ihre Anwendung auf Gebäudeevakuierungen“ Jörg Meister 23-05-2007 Die Fußgänger springen von Zelle zu Zelle. Generell keine Beschränkungen in der Definition n-dimensionaler zellularer Automaten, solange die Gitterstruktur regulär ist. In 2D nur Dreieck, Viereck, Sechseck möglich. Abb. 3-2: (ir-)reguläre Gitterstrukturen Einleitung Selbstorganisationsphänomene Modellkonzeption auf Basis ZA Konklusion Gitterstrukturen Zustände Nachbarschaften Übergangsregeln Randbedingungen Zusammenfassung Einführung

27 Slide 27 „Simulation des Verhaltens von Menschenmassen und ihre Anwendung auf Gebäudeevakuierungen“ Jörg Meister 23-05-2007 Die Projektion des Fußgängerkörpers ergibt eine Ellipse, idealisiert einen Kreis. Die Grundformen bilden das unterschiedlich gut ab. Vorweggenommen: Triangulare Strukturen werden für Fußgängersimulationen nicht verwendet. Abb. 3-3: Annäherung von Fußgängern durch Grundformen (nach [003, S.43,45,47]) Einleitung Selbstorganisationsphänomene Modellkonzeption auf Basis ZA Konklusion Gitterstrukturen Zustände Nachbarschaften Übergangsregeln Randbedingungen Zusammenfassung Einführung

28 Slide 28 „Simulation des Verhaltens von Menschenmassen und ihre Anwendung auf Gebäudeevakuierungen“ Jörg Meister 23-05-2007 Die Gitterstruktur beeinflusst neben dem Aussehen auch das Verhalten eines ZA: Abb. 3-4: Wichtige Längenangaben im ZA Einleitung Selbstorganisationsphänomene Modellkonzeption auf Basis ZA Konklusion Gitterstrukturen Zustände Nachbarschaften Übergangsregeln Randbedingungen Zusammenfassung Einführung

29 Slide 29 „Simulation des Verhaltens von Menschenmassen und ihre Anwendung auf Gebäudeevakuierungen“ Jörg Meister 23-05-2007 Einführung Zustände Einleitung Selbstorganisationsphänomene Modellkonzeption auf Basis ZA Konklusion Gitterstrukturen Zustände Nachbarschaften Übergangsregeln Randbedingungen Zusammenfassung

30 Slide 30 „Simulation des Verhaltens von Menschenmassen und ihre Anwendung auf Gebäudeevakuierungen“ Jörg Meister 23-05-2007 Eine Zelle kann  frei,  belegt durch einen Fußgänger -der ruht oder -eine Geschwindigkeit innehat,  belegt durch ein Hindernis, oder  als Ausgang markiert sein. Einführung Einleitung Selbstorganisationsphänomene Modellkonzeption auf Basis ZA Konklusion Gitterstrukturen Zustände Nachbarschaften Übergangsregeln Randbedingungen Zusammenfassung

31 Slide 31 „Simulation des Verhaltens von Menschenmassen und ihre Anwendung auf Gebäudeevakuierungen“ Jörg Meister 23-05-2007 Nachbarschaften Einführung Einleitung Selbstorganisationsphänomene Modellkonzeption auf Basis ZA Konklusion Gitterstrukturen Zustände Nachbarschaften Übergangsregeln Randbedingungen Zusammenfassung

32 Slide 32 „Simulation des Verhaltens von Menschenmassen und ihre Anwendung auf Gebäudeevakuierungen“ Jörg Meister 23-05-2007 Nachbarschaften werden genutzt, um die nächste Zielzelle eines Fußgängers zu bestimmen. Normalerweise besteht die Nachbarschaft aus einer Menge adjazenter Zellen. Es gibt zwei häufig verwendete Nachbarschaften:  von Neumann  Moore von Neumann Abb. 3-5: von Neumann-Nachbarschaft (nach [003, S.27]) Einführung Einleitung Selbstorganisationsphänomene Modellkonzeption auf Basis ZA Konklusion Gitterstrukturen Zustände Nachbarschaften Übergangsregeln Randbedingungen Zusammenfassung

33 Slide 33 „Simulation des Verhaltens von Menschenmassen und ihre Anwendung auf Gebäudeevakuierungen“ Jörg Meister 23-05-2007  Bietet nicht genügend Freiheiten. Moore  Erweiterter Kreis der Nachbarschaft. Abb. 3-6: Laufwege bei von Neumann (nach [003, S.44]) Abb. 3-7: Moore-Nachbarschaft (nach [003, S.44]) Einführung Einleitung Selbstorganisationsphänomene Modellkonzeption auf Basis ZA Konklusion Gitterstrukturen Zustände Nachbarschaften Übergangsregeln Randbedingungen Zusammenfassung

34 Slide 34 „Simulation des Verhaltens von Menschenmassen und ihre Anwendung auf Gebäudeevakuierungen“ Jörg Meister 23-05-2007  Damit zwar mehr Freiheiten, aber auch ein neues Problem: Unterschiedliche Distanzen. Abb. 3-8: Nachbarschaftsdistanzen bei Moore, nach Grundform Einführung Einleitung Selbstorganisationsphänomene Modellkonzeption auf Basis ZA Konklusion Gitterstrukturen Zustände Nachbarschaften Übergangsregeln Randbedingungen Zusammenfassung

35 Slide 35 „Simulation des Verhaltens von Menschenmassen und ihre Anwendung auf Gebäudeevakuierungen“ Jörg Meister 23-05-2007  Weiteres Problem erwächst aus unerlaubten Zügen bei drei- und viereckiger Gitterstruktur. Abb. 3-9: Unerlaubte Schrittmöglichkeiten (nach [003, S.44-47]) Einführung Einleitung Selbstorganisationsphänomene Modellkonzeption auf Basis ZA Konklusion Gitterstrukturen Zustände Nachbarschaften Übergangsregeln Randbedingungen Zusammenfassung

36 Slide 36 „Simulation des Verhaltens von Menschenmassen und ihre Anwendung auf Gebäudeevakuierungen“ Jörg Meister 23-05-2007 Übergangsregeln Einführung Einleitung Selbstorganisationsphänomene Modellkonzeption auf Basis ZA Konklusion Gitterstrukturen Zustände Nachbarschaften Übergangsregeln Randbedingungen Zusammenfassung

37 Slide 37 „Simulation des Verhaltens von Menschenmassen und ihre Anwendung auf Gebäudeevakuierungen“ Jörg Meister 23-05-2007 Übergangsregeln sind besonders wichtig, sie stellen die Verbindung zwischen Geometrie und Population her. Die Regeln werden parallel auf alle Zellen angewandt, was eine Zeitskala einführt. Paralleles Update (PU) heißt:  Alle Fußgänger bewegen sich gleichzeitig.  Kein Fußgänger darf zum Zeitpunkt t+1 eine Zelle belegen, die zum Zeitpunkt t bereits belegt war  Reaktionszeit. Durch die gleichzeitige Bewegung kann es zu Konflikten kommen. Einführung Einleitung Selbstorganisationsphänomene Modellkonzeption auf Basis ZA Konklusion Gitterstrukturen Zustände Nachbarschaften Übergangsregeln Randbedingungen Zusammenfassung

38 Slide 38 „Simulation des Verhaltens von Menschenmassen und ihre Anwendung auf Gebäudeevakuierungen“ Jörg Meister 23-05-2007 Die Prozedur des PU: Abb. 3-10: Das parallele Update Einführung Einleitung Selbstorganisationsphänomene Modellkonzeption auf Basis ZA Konklusion Gitterstrukturen Zustände Nachbarschaften Übergangsregeln Randbedingungen Zusammenfassung

39 Slide 39 „Simulation des Verhaltens von Menschenmassen und ihre Anwendung auf Gebäudeevakuierungen“ Jörg Meister 23-05-2007 Anders als bspw. beim Einkaufen, verfolgen Fußgänger in Evakuierungssituationen nur ein Ziel: Die möglichst schnelle Entfluchtung. Reduktion des individuellen Routings auf kollektive Orientierung. Prinzip der Lokalität bleibt erhalten. Orientierung durch Potentialfelder, die Skalare, auch Bosonen genannt, enthalten. Man unterscheidet in  statisches und  dynamisches Grundfeld. Über Faktoren lässt sich der Einfluss der Felder auf die Wegwahl regulieren (verrauchter Raum, Herdenverhalten, …). Einführung Einleitung Selbstorganisationsphänomene Modellkonzeption auf Basis ZA Konklusion Gitterstrukturen Zustände Nachbarschaften Übergangsregeln Randbedingungen Zusammenfassung

40 Slide 40 „Simulation des Verhaltens von Menschenmassen und ihre Anwendung auf Gebäudeevakuierungen“ Jörg Meister 23-05-2007 statisches Grundfeld Einführung Einleitung Selbstorganisationsphänomene Modellkonzeption auf Basis ZA Konklusion Gitterstrukturen Zustände Nachbarschaften Übergangsregeln Randbedingungen Zusammenfassung

41 Slide 41 „Simulation des Verhaltens von Menschenmassen und ihre Anwendung auf Gebäudeevakuierungen“ Jörg Meister 23-05-2007 Beschreibt repulsiv (Wände, Hindernisse) oder attraktiv wirkende Raumbereiche (Vorzugsrichtungen wie Ausgänge). Das Gitter enthält Werte, die den Abstand der Zelle zum Ausgang repräsentieren. In den meisten regelbasierten Modellen erhalten weiter entfernte Zellen höhere Zahlen als solche nahe zum Ausgang. Die Fußgänger folgen dann den kleinsten Potentialwerten zum Ausgang. Ist zeitunabhängig und kann von den Fußgängern nicht beeinflusst werden. Einführung Einleitung Selbstorganisationsphänomene Modellkonzeption auf Basis ZA Konklusion Gitterstrukturen Zustände Nachbarschaften Übergangsregeln Randbedingungen Zusammenfassung

42 Slide 42 „Simulation des Verhaltens von Menschenmassen und ihre Anwendung auf Gebäudeevakuierungen“ Jörg Meister 23-05-2007 Abb. 3-11: Die Visualisierung der Potentialwerte des stat. Grundfeldes, berechnet mit Moore-Nachbars. Einführung Einleitung Selbstorganisationsphänomene Modellkonzeption auf Basis ZA Konklusion Gitterstrukturen Zustände Nachbarschaften Übergangsregeln Randbedingungen Zusammenfassung

43 Slide 43 „Simulation des Verhaltens von Menschenmassen und ihre Anwendung auf Gebäudeevakuierungen“ Jörg Meister 23-05-2007 dynamisches Grundfeld Einführung Einleitung Selbstorganisationsphänomene Modellkonzeption auf Basis ZA Konklusion Gitterstrukturen Zustände Nachbarschaften Übergangsregeln Randbedingungen Zusammenfassung

44 Slide 44 „Simulation des Verhaltens von Menschenmassen und ihre Anwendung auf Gebäudeevakuierungen“ Jörg Meister 23-05-2007 Modelliert die Wechselwirkungen zwischen den Fußgängern: Indirekte Kommunikation durch Veränderungen in der Umgebung (Stigmergie). Orientiert an Natur: Ameisen sondern chemische Substanzen (Pheromone) ab, die andere Ameisen anziehen (Chemotaxis). Wann immer ein Fußgänger eine Zelle verlässt, legt er darin ein d-Boson ab. Die Pheromone evaporieren und diffundieren mit der Zeit. Wird verwendet, um Bahnbildung und Herdeneffekte abzubilden. Einführung Einleitung Selbstorganisationsphänomene Modellkonzeption auf Basis ZA Konklusion Gitterstrukturen Zustände Nachbarschaften Übergangsregeln Randbedingungen Zusammenfassung

45 Slide 45 „Simulation des Verhaltens von Menschenmassen und ihre Anwendung auf Gebäudeevakuierungen“ Jörg Meister 23-05-2007 Abb. 3-12: Die Visualisierung der Potentialwerte des dynam. Grundfeldes Einführung Einleitung Selbstorganisationsphänomene Modellkonzeption auf Basis ZA Konklusion Gitterstrukturen Zustände Nachbarschaften Übergangsregeln Randbedingungen Zusammenfassung

46 Slide 46 „Simulation des Verhaltens von Menschenmassen und ihre Anwendung auf Gebäudeevakuierungen“ Jörg Meister 23-05-2007 Abb. 3-13: Statisches vs. dynamisches Grundfeld Einführung Einleitung Selbstorganisationsphänomene Modellkonzeption auf Basis ZA Konklusion Gitterstrukturen Zustände Nachbarschaften Übergangsregeln Randbedingungen Zusammenfassung

47 Slide 47 „Simulation des Verhaltens von Menschenmassen und ihre Anwendung auf Gebäudeevakuierungen“ Jörg Meister 23-05-2007 Die Prozedur des PU: Abb. 3-14: Das parallele Update Einführung Einleitung Selbstorganisationsphänomene Modellkonzeption auf Basis ZA Konklusion Gitterstrukturen Zustände Nachbarschaften Übergangsregeln Randbedingungen Zusammenfassung

48 Slide 48 „Simulation des Verhaltens von Menschenmassen und ihre Anwendung auf Gebäudeevakuierungen“ Jörg Meister 23-05-2007 Im einfachsten Fall werden alle am Konflikt beteiligten Parteien ermittelt und dann gewürfelt, wer sich bewegen darf. Der selbe Effekt ist durch eine Permutation der Zugreihenfolge zu erzielen. Einführung Einleitung Selbstorganisationsphänomene Modellkonzeption auf Basis ZA Konklusion Gitterstrukturen Zustände Nachbarschaften Übergangsregeln Randbedingungen Zusammenfassung

49 Slide 49 „Simulation des Verhaltens von Menschenmassen und ihre Anwendung auf Gebäudeevakuierungen“ Jörg Meister 23-05-2007 Randbedingungen Einführung Einleitung Selbstorganisationsphänomene Modellkonzeption auf Basis ZA Konklusion Gitterstrukturen Zustände Nachbarschaften Übergangsregeln Randbedingungen Zusammenfassung

50 Slide 50 „Simulation des Verhaltens von Menschenmassen und ihre Anwendung auf Gebäudeevakuierungen“ Jörg Meister 23-05-2007 Es gibt mehrere Ansätze, Randbedingungen für zellulare Automaten zu definieren. Man unterscheidet im Falle von Fußgänger- simulationen i.d.R. zwischen: Abb. 3-15: Randbedingungen (nach [003, S.29]) (a) starre, feste(b) offene (c) periodische Einführung Einleitung Selbstorganisationsphänomene Modellkonzeption auf Basis ZA Konklusion Gitterstrukturen Zustände Nachbarschaften Übergangsregeln Randbedingungen Zusammenfassung

51 Slide 51 „Simulation des Verhaltens von Menschenmassen und ihre Anwendung auf Gebäudeevakuierungen“ Jörg Meister 23-05-2007 Abb. 3-16: Bestandteile eines zellularen Automaten, Part II Einführung Einleitung Selbstorganisationsphänomene Modellkonzeption auf Basis ZA Konklusion Gitterstrukturen Zustände Nachbarschaften Übergangsregeln Randbedingungen Zusammenfassung

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53 Slide 53 „Simulation des Verhaltens von Menschenmassen und ihre Anwendung auf Gebäudeevakuierungen“ Jörg Meister 23-05-2007 Was haben wir uns angeschaut? 1 Einleitung Warum sollten wir uns mit der Simulation von Fußgängern beschäftigen? Fluchtwege- und Anlagendesign, Spiele, Filme… Wieso ist es überhaupt möglich, das Verhalten von Fußgängermengen nachzubilden? 2 Selbstorganisationsphänomene in Fußgängermengen Es gibt gewisse Verhaltenstendenzen des Einzelnen, die zu Bewegungsmustern im Kollektiv führen (Segregation, Pfropfenbildung…) Einleitung Selbstorganisationsphänomene Modellkonzeption auf Basis ZA Konklusion

54 Slide 54 „Simulation des Verhaltens von Menschenmassen und ihre Anwendung auf Gebäudeevakuierungen“ Jörg Meister 23-05-2007 Was haben wir uns angeschaut? 3Modellkonzeption auf Basis zellularer Automaten Wie sieht der gewählte Modellansatz auf Basis zellularer Automaten aus? Auswahl einer Gitterstruktur, einer Nachbarschaft, von Zuständen, Regeln und Randbedingungen. Einleitung Selbstorganisationsphänomene Modellkonzeption auf Basis ZA Konklusion

55 Slide 55 „Simulation des Verhaltens von Menschenmassen und ihre Anwendung auf Gebäudeevakuierungen“ Jörg Meister 23-05-2007 Für einen Quellennachweis siehe bitte Literaturverzeichnis der Master Thesis! Bildnachweis: [001] Helbing, D. (2003): Agent-Based Simulation of Traffic Jams, Crowds, and Supply Networks – Reality, Simulation, and Design of Intelligent Infrastructures. IMA “Hot Topics” Workshop: Agent Based Modeling and Simulation. Letzter Zugriff am 20-05-2006 unter http://www.ima.umn.edu/talks/workshops/11-3-6.2003/helbing/ima.pdf http://www.ima.umn.edu/talks/workshops/11-3-6.2003/helbing/ima.pdf [002] Helbing, D. (2004): Sicherheit in Fußgaengermengen bei Massenveranstaltungen. In: Freyer, W. and Groß, S. (Hrsg.): Sicherheit in Tourismus und Verkehr. FIT, Dresden. Letzter Zugriff am 18-05-2006 unter http://www.age-info.de/PDF/SicherheitHelbing.pdfhttp://www.age-info.de/PDF/SicherheitHelbing.pdf [003] Kinkeldey, C. (2003): Fußgaengersimulation auf der Basis zellularer Automaten, Diplomarbeit. Universität Hannover, Institut für Bauinformatik. [Erhalt nach persönlicher Korrespondenz mit Prof. Milbradt] [004] o.V. (o.J.): City Life. Deep Silver, a division of Koch Media GmbH. Letzter Zugriff am 28-06-2006 unter http://www.gamestar.de/news/pc-spiele/strategie/31158/http://www.gamestar.de/news/pc-spiele/strategie/31158/ [005] o.V. (o.J.): Die Sims 2. EA Interactive & Maxis. Letzter Zugriff am 28-06-2006 unter http://www.diesims.de/products.view.asp?id=1 http://www.diesims.de/products.view.asp?id=1 [006] o.V. (o.J.): Der Herr der Ringe – Die Rückkehr des Königs. Warner Bros. Entertainment Inc. Letzter Zugriff am 30-06-2006 unter http://www.warnerbros.de/movies/herrderringe/http://www.warnerbros.de/movies/herrderringe/

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