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简介：
拥挤的环境中的人员安全问题已被认为是一个重要且发展迅速的研究领域，在城市规划、事件管理、建筑设计、火灾安全工程和救援服务等方面都具有重要意义。有一系列研究旨在通过模拟紧急情景和估计总疏散时间等措施来指导安全设计和有效疏散计划。此外大量的研究还致力于建模工具的开发，以识别（并进而防止）导致大众聚会和公共设施中的人群不适，崩溃或灾难的情况。然而，有人认为，这方面的经验知识落后于理论发展和计算能力。由于模型验证或校准缺乏可靠且条件良好的数据支撑，这使现有模型的描述能力不足以重现人类的自然行为。
方法：
由于这个快速发展的跨学科领域的绝大多数经验知识都是最近的，所以对现有文献状况的调查仍然缺失。 在这里，我们将全面回顾这一领域现有的经验知识（基于对超过160项自1995年以来发表在同行评审杂志上的研究的调查），以帮助缩小这一缺失。 我们首先通过识别七种通用经验方法来介绍相关数据收集技术的分类系统。然后依据三个“决策制定”的一般层面对人群行为的各个方面进行区分。 我们还讨论各种数据收集技术的优缺点。 也讨论当前文献中的主要分歧和探讨较少的主题。
研究结果和应用：
我们的主要结论是，领域内的经验实证在很大程度上是分散的，甚至在某些情况下是混合和矛盾的，需要一个更统一的术语和问题定义的系统以及统一的测量方法，才能使不同研究的发现成为可重复和可对比的。我们还发现，现有的实证研究显示，在解决某些（但关键）方面（如“运动前时间”和“活动选择”）对人类行为的各个方面的理解不够明确（例如与我们的常识和大量关于“行走行为”的数据相左）。我们的审查还表明，以往的研究主要表现出更强烈的研究趋势，研究基于综合措施的行为，而不是个人层面的数据收集尝试。我们希望这一系列的研究结果为推进这一领域的知识提供了更明确的途径，指导未来的实验设计，并帮助研究人员形成更好的信息假设，并为他们的问题选择最合适的数据收集方法。
- 简介
人类在拥挤的空间中如何应对威胁和突发事件是灾害预防、应急管理和疏散规划的关键问题。 此外，识别和理解可能导致人群灾难和事件（无外部威胁的情况下）的机制对于确保拥挤环境中人类的安全也是非常重要的。 近年来，随着人群事件的频繁程度和规模增大以及世界各地高层建筑和行人设施中发生的重大紧急事件增多，这些问题越来越受到关注。、
这些问题指导了旨在开发可用于评估撤离计划，建筑设计和人群管理策略有效性的预测模型和模拟工具的研究领域。 以此为目标开发的各种方法和理论取得了重要进展。 然而，这种方法论的描述能力是否足够可靠能应用于实际尚不明确。 这在很大程度上归因于没有足够的证据表明哪种方法可以验证其模型的描述能力或能通过估计模型基本参数来对其进行调整。
上述问题凸显了发展关于人群行为的强大经验知识的需求。 在自然环境下观察到紧急逃生行为极其罕见的情况下这个问题尤其重要。 随着计算能力和建模技术的发展，可以说，如果分析人员能够获得充分的观察结果，从而提供可靠的模型校准或验证，解决这个问题不会过分困难。
最近在图像处理技术方面的进步已经为该领域的研究人员提供了从自然发生的环境中获得关于这个问题的某些方面的知识的可能性。 但是，应该指出的是，虽然过去的紧急事件或过去的人群事件总是提供获得有用见解的可能性，但这并不一定保证这些观察结果可以完美地用作建模材料（如校准数据），也不意味着 他们可以涵盖分析师为了开发具有广泛适用范围的模型而需要了解的所有现象。 因此实验在这一领域的重要性近年来越来越受到关注，这也正是本研究所表明的。
然而，在这个领域的实验尝试经常因为它们固有的局限性而受到批评，如样本量，环境现实主义，背景现实主义，数据提取准确性，测量准确性等。与许多其他行为科学领域不同，在这个领域的许多情况下，在实验环境中同时收集大量的个人数据意味着昂贵和后勤上的困难，这是至关重要的。 在兼顾实验环境中的道德要求的同时创建紧急情景的背景元素也是一个重大挑战。
这些问题使得本领域的经验知识的发展程度相对滞后于计算和模型的发展。 尽管试图填补这一差距的研究数量在过去十年中显示出急剧上升，但对现有经验知识的调查仍然缺失。由于问题的跨学科性，已发表的研究分散在各种各样的科学期刊（包括心理学和行为科学、工程学、人体工程学、安全、运输和应用物理学等学科）。来自广泛研究背景的学者从各种不同的角度对这个课题做出了贡献。
本研究旨在通过全面回顾提供经验洞察力和数据的150多项研究，为人群行为和紧急疏散建模做出贡献，来解决这一差距。我们首次介绍了数据收集技术的包容性分类，并对比了各种方法的优缺点。我们的目标是描绘一幅关于经验知识的更清晰的画面，确定迄今为止关于这一多方面问题的已知和未知的内容。我们希望研究这个主题的研究人员发现这一贡献有助于作为快速评估过去研究状况，找出主要的认知差距，确定早期研究可能的矛盾发现，形成假设，设计实验和测试本领域常用理论假设准确性的基准。我们也希望数据收集方法分类和随后的讨论有助于以最好的方式确定适合研究人员的具体问题的数据收集方法。
在本文的其余部分，我们首先列出一些主要的挑战，这些挑战主要体现在模拟人群行为方面，特别是在紧急情况下人群行为的模拟。然后，我们将简要概述现有的评估和荟萃分析研究，这些研究涉及到与我们的主题相关的所有阶层，以进一步明晰此评论研究旨在弥合的差距。然后，我们将讨论纳入评价的标准和本评价的范围。接着，我们对这一领域的数据收集方法进行一般分类，并分别查看每个类别相关研究的结果和细节，同时在相关表格中综述其他细节。接下来的部分根据三个决策层将这个主题相关的人的行为的各个方面进行分类，并将它们与文献中以前的研究联系起来。在最后两节中，我们提供总结统计来描述当前文献的抽象概述和现有的研究趋势，并讨论有关该主题的进一步研究的方向。
二、人群行为和紧急建模中的一般挑战
无论是在正常还是在紧急情况下，理解人群行为背后的机制都是具有挑战性的。 在本节中，我们的目标是尽我们所知地识别和列举这一挑战的主要来源，尽管没有人可以合理地声明此列表是详尽无遗的。
- 人类行为及其变异的复杂性。分析人员必须解决预测和复制本质复杂且多方面的人类行为的难题。特别是行人做出的各种决策以及不同个体在类似情况下所表现出来的行为变化，从模型人员的角度来看，他很难提出一种能够很好地代表普通人群行为的普适规则。 （2）运动空间的连续性。与在很大程度上局限于网络结构以及驾驶法规的城市道路网络中车辆的移动不同，建筑物或城市地区中的行人移动更为灵活。相比之下，运动空间可以被认为是在空间上连续的，并且不被限制或限制得更少。行人还可以更自由地折返，并可能随时改变他们的行动决策，这从建模的角度来看更加复杂。
（3）封闭几何形状的多样性。再次与城市道路网络的结构作对比，与这些道路网络显示出一定的普遍一致的特征不同的是，与行人相关必须考虑的几何形状在形状，结构和尺寸方面差异较大。行人从相对开放的区域如节日活动场地；从单层建筑到高层建筑；或者从小场地到大场地如体育场馆；从几何简单的空间到复杂的场地如主要交通站点都能呈现各种形状。这种多种环境背景使得建模者更难以引入可以在所有这些情况下充分发挥作用的通用模型或行为规则。
（4）行人行为的语境依赖性。对于行人模型的描述能力来说区分可能引发大量不同类型的行为反应的主要背景因素至关重要。例如，区分建模规则是应用于密集人群，如朝觐朝圣者，还是针对轻度拥挤区域，这一点很重要。对于大规模聚会，可能需要考虑人口类型和聚会的目的（例如体育赛事、muic节日、政治抗议等）。此外，区分是在紧急情况下还是正常情况下做出的不同类型的行动决定至关重要。有些人甚至可能会进一步采取这种做法，认为即使在紧急情况下，也可能需要区分各种紧急情况（例如火灾，恐怖袭击等），不同紧急情况也可能引发不同的反应。在各种情况下，这种背景和行为的依赖性使得提出具有完全通用适用性的通用模型变得更加困难。从数据收集的角度来看，它还显示了需要了解的广泛的行为现象，因此需要在广泛的主题上进行实验和数据收集。
（5）经验数据和观察的缺乏。除了上面讨论的问题之外，数据和观察似乎是这一领域成功建模的不可避免的要求。这些数据可能来源于自然环境或实验。有人认为，自然观察可能不足以涵盖所需的全部现象。研究人员几乎无法获得在紧急疏散等情况下的观察结果，或者对其进行详细分析的情况不太理想。另一方面，实验已经证明是昂贵的（特别是对于大型人群实验），或者在许多情况下不切实际。对于与紧急行为相关的某些主题，实验者受到伦理考虑的限制，需要在其设计的真实性和浸入性水平之间作出合理的平衡。我们后面关于实验和数据收集方法的优缺点的讨论将详细阐述这些挑战。
三、现有的调查和荟萃分析研究
在过去的几年中，关于人群行为建模和安全性问题的研究正在快速增长，这些研究综合了众多研究的综述和荟萃分析研究。 Hughes（2003）提供了一个例子的概述，其中“行人流”理论已成功应用于为年度穆斯林朝觐提供协助和评估各种设计和控制策略。 Papadimitriou等人（2009）对行人在城市环境中的建模方法进行了批判性评估，特别侧重于行人的“路径选择”和“交叉”行为。 他们指出，缺乏能够覆盖整个行程的综合行人模型（即能够模拟行人做出的所有类型决策的模型）。
Shi等人（2009）根据他们的前身研究提出了一项荟萃分析，该研究提供了不同撤离阶段的测量结果，包括“疏散前时间”，“移动速度”和“居住者特征”，特别关注了建筑物的消防安全。 在撰写本文时，最新的荟萃分析研究中，Bosina和Weidmann（2017）关注“步行速度”，并评估了影响步行速度的重要因素的影响。 他们也认识到过去研究中步行速度测量方法的不相容性。
Kobes等人（2010a）对建筑物中火灾人类行为的文献进行了回顾，并提出了一组决定居民消防响应能力的关键因素。他们还指出一些有关建筑物防火安全的假设与文献中的（经验）知识不一致的问题。由于侧重点较窄，Shiwakoti和Sarvi（2013c）通过对“非人类生物”的实验研究研究了紧急情况下的人群集体动态。他们强调需要更好地理解人类和动物（集体行为）之间的相似点和不同点，以便开发更好的实验设计。
Kok等人（2016）从“物理和生物启发”的角度概述了最新的人群行为分析方法，特别强调了计算机视觉技术。 Zitouni等人（2016）的综述研究也提出了类似的观点。Yogameena和Nagananthini（2017）重点关注“视觉人群分析”。 Illiyas等人（2013）对印度群众集会期间发生的人群踩踏事件进行了调查，结果显示这类事件中宗教聚会的比例很高，印度的群众风险管理策略也不完善。
在另一篇综述中，郑等人（2009）列举了七种人群疏散方法，并讨论了其优缺点。他们还指出，需要考虑在这方面影响集体行为的“心理因素”。类似于郑等人的综述研究，Duives等人（2013）的研究也主要关注“人群模拟”模型的“方法论”，通过评估它们在模拟高密度人群现象方面的能力来进行评估。通过采取相对相似的观点，Vermuyten等人（2016）审查了行人疏散和设计的“优化模型”。他们的主要结论表明“应该更多地关注所提出的模型的校准和实施”。
表1列出了上述讨论的这些综述和荟萃分析研究的更多细节，这些研究是按照其发表日期的时间顺序排列。根据对先前审查研究的这项调查，我们得出结论认为，文献缺少对近年来研究热度经历了明显增长的这一专题的“实验和数据收集”研究机构的全面审查。这是弥补这一差距的主要动机。
四、方法，范围和纳入标准
本综述仅着重于研究提供有关人群行为的“经验证据”。纯粹的理论研究和与数据收集或校准无关的模拟应用不在讨论范围。出版文献必须与“一般人群行为”有关，特别是与“紧急逃生”和“撤离”的概念相关。
正如前面部分所讨论的那样，我们的重点总体上集中在研究的最终目标是通过确定各种人群现象和管理解决方案来减少“人群灾难”的可能性，或者计划安全快速地“撤离”拥挤的设施。从这个角度来看，我们的一些参考文献可能重点是关于紧急逃生，而另一些则提供了关于人群行为的一般经验证据（可能或可能不适用于紧急情况）。更具体地说，包括关于具有“紧急逃生”的行人（如“建筑物的火灾疏散”（高层或低层））的经验性见解的研究以及具有与“人群管理”和“人群灾难“预防相关的强力经验性构件的研究。
我们将搜索范围限制在自1995年（至2017年4月）以英文版同行评审的“Web of Knowledge”或“SCOPUS”索引出版的研究上。正如我们在随后的章节中所展示的那样，这一领域的大多数实证研究都是在2000年以后出版的（绝大多数是自2008年以来出版的），因此我们通过排除之前发表的研究限制了我们的搜索到1995年以来的文献。
鉴于审查范围相对广泛，仅仅针对审评的关键主题是相当不切实际的，因为它会导致不合理的长篇论述。另外，如前所述，这个领域的经验知识的主体是相对年轻的，文献提供了许多实验研究，这些研究可能会对一些研究人员来说相当原始或不切实际，并且包括本文的作者。因此，仅采取一个关键的主题会引起关于单个论文的冗长的讨论，这些论文并不是本研究的目的。因此，尽管当我们确定这些混合依据时我们指出不同研究的发现之间可能存在的不一致或矛盾，我们不批评个别论文的发现或方法。这是我们严格限制我们在主要数据库索引的同行评审期刊中提及研究的主要原因。
正如下一节将要讨论的那样，我们认识到本文和我们的参考文献清单所依据的数据收集的七种一般方法。我们的搜索过程中使用的关键字在每种方法上都有所不同。因此，除了Google学术搜索中的一般搜索外，还在上述数据库中使用了范围广泛的关键字及其组合。关键词列表包括但不限于诸如“人群行为”、“人类行为”、“行人行为”、“行人群”、“群众行动”、“人群灾难”，“数据”、“校准”、“验证”、“估计”、“火灾疏散”、“紧急逃生”、“紧急疏散”、“实验室实验”、“动物”、“蚂蚁”、“鼠标”、“虚拟
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