Using building information and agent-based modelling to simulate people flow in buildings

No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Insinööritieteiden korkeakoulu | Master's thesis
Date
2018-05-14
Department
Major/Subject
Mcode
ENG22
Degree programme
Master's Programme in Geoinformatics (GIS)
Language
en
Pages
79
Series
Abstract
In this research, agent-based modelling and simulation is applied to simulate crowd movement and behaviour in an office environment. The research focuses on the possibilities of integrating BIM (Building Information Model) data to crowd simulations to act as the environment of the agent-based model, where people move in a network of hot spots that present their origins and destinations. Modelling and simulating people flow is a power tool for analysing the movement and behaviour of people in crowds and to test different options for building designs. Using the unified building model, the IFC (Industry Foundation Classes) data model will enable the exchange of building data between software, but there are still issues especially regarding the use of these models in simulation software. When simulating crowd movement inside a building it would be necessary to be able to extract only some of the information and elements of the original BIM. The objective of this research is to extract the wanted elements of an IFC file, created from an office building model, and import the elements to GAMA platform, a modelling and simulation development environment, where an agent-based simulation is computed to present the movement of people in the building. Based on the results of this research it is possible to extract the wanted elements of an IFC file and add these to a simulation software using an additional plugin or extension. Often the elements of interest are walls, doors and their spatial relationships. In addition, other elements might be added to the model to act as obstacles, like furniture. Using the building model as the environment of the agent-based simulation, crowd behaviour can be modelled and analysed to test the efficiency of people flow. Based on previous research people will often try to use the least amount of effort when moving to their destinations. This was modelled using a shortest path algorithm with some additional characteristics. Even though the set-up of the simulation in this research is not based on actual measured behaviour it gives a strong basis for further development of simulation of crowd behaviour.

Tässä tutkimuksessa agenttipohjaista mallinnusta käytetään simuloimaan ihmisvirtaa ja ihmisten käyttäytymistä toimistoympäristössä. Tutkimuksessa keskitytään mahdollisuuksiin yhdistää BIM dataa ihmisvirtasimulaatioon, toimimaan agenttipohjaisen mallin ympäristönä, joka muodostuu rakennukselle ominaisista kuumista pisteistä. Ihmisvirtamallinnusta käytetään tukemaan ihmisten käyttäytymisen analysointia liikkumisen ennakoimiseksi ja rakennussuunnitelmien testaamiseksi. IFC datamalli mahdollistaa rakennustietojen siirron ohjelmien välillä, mutta näiden mallien käyttö erityisesti simulointiohjelmissa on edelleen vähäistä. Kun simuloidaan ihmisvirtaa rakennuksen sisällä, olisi tärkeää pystyä poimimaan vain osa alkuperäisen BIM:n tiedoista ja elementeistä. Tämän tutkimuksen tavoitteena on louhia IFC-tiedostosta, joka on luotu toimistorakennusmallista, halutut elementit ja tuoda ne mallinnus- ja simulointiympäristö GAMAan. Tämän jälkeen rakennuksen ihmisvirta simuloidaan agenttipohjaisella mallinnuksella. Tutkimustulosten perusteella on mahdollista hakea IFC-tiedostosta haluttuja elementtejä ja lisätä ne simulaatio-ohjelmaan. Kiinnostavia elementtejä ovat usein seinät ja ovet ja niiden väliset suhteet. Malliin voidaan lisätä muitakin elementtejä toimimaan ihmisvirran esteinä, kuten erilaisia huonekaluja. Käyttämällä rakennusmallia agenttipohjaisen mallinnuksen ympäristönä ihmisvirtaa ja ihmisten käyttäytymistä rakennuksen sisällä voidaan mallintaa ja analysoida ihmisvirran tehokkuuden testaamiseksi. Aikaisemman tutkimuksen perusteella ihmiset pyrkivät käyttämään mahdollisimman vähän vaivaa liikkuessaan paikasta toiseen. Tutkimuksessa tämä mallinnettiin käyttäen lyhimmän reitin algoritmia sekä joitain lisäominaisuuksia. Vaikka simulaatio ei tässä tutkimuksessa perustu todelliseen, mitattuun käyttäytymiseen, antaa se vahvan perustan ihmisvirran ja ihmisten monimutkaisemman käyttäytymisen mallintamiseen ja simulointiin
Description
Supervisor
Singh, Vishal
Thesis advisor
Virrantaus, Kirsi
Keywords
BIM, crowd simulation, agent-based modelling and simulation, data model, IFC
Other note
Citation