近年来随着城市化进程不断推进,人群密集的公共场所不断增加,公共安全问题成为公众关注的焦点。如何在地震、火灾等紧急事故发生时快速有效的组织人群疏散,最大程度的保障公民的生命财产安全,成为公共安全领域的研究重点。将计算机仿真技术应用于该领域,能够构建场所模型并模拟人群在场所内的疏散过程。这可以帮助设计师合理设计场所结构,帮助安全管理部门提前制定紧急疏散预案,对于预防灾害的发生和在灾害发生后最大限度减少人员伤亡具有重要作用。因此,人群疏散仿真具有重要的社会意义,成为计算机动画领域和虚拟现实领域的重要研究课题之一。为在场景中仿真人群疏散,需要建立虚拟场景模型和进行人群运动计算。当前的场景建模方法虽然能高效的生成大规模场景模型,但生成的模型提取语义的过程复杂,无法高效的用于人群疏散仿真。在实际运动中,人群会自发出现集群性现象,表现为个体与其周围的其他个体保持一致的运动状态。已有的人群疏散仿真模型没有考虑集群性的影响,仿真结果与真实的人群疏散行为存在较大差异。针对以上问题,首先本文提出地理信息驱动的快速人群疏散仿真方法,该方法能够快速构建人群仿真所需的场景模型,提取场景语义并进行人群运动计算;其次,本文提出一种模拟集群性的人群运动仿真方法,该方法能更逼真的仿真人群运动;最后,本文构建了一个数据驱动的人群仿真系统。本文的主要工作及创新点概况如下:1.针对已有人群疏散仿真方法在场景建模和场景语义提取过程中复杂度高、低效的问题,提出一种地理信息驱动的快速场景建模仿真方法。首先,设计一种基于地理信息的场景建模方法,该方法能够从二维地图中获取道路的地理坐标信息,并利用几何变换、面片构建以及真实感处理技术快速得到场景模型;其次,定义基于地理信息的场景语义,并利用从二维地图中获取的地理信息建立路径拓扑图以提取场景语义,为人群运动计算提供路径规划和导航;最后,提出基于正态分布的相对速度障碍法(Normal Distribution-based Reciprocal Velocity Obstacles,ND-RVO),该方法在相对速度障碍法中加入正态分布速度,并结合场景语义和全局路径导航计算人群运动。2.针对人群行为仿真效果真实感不足的问题,提出一种模拟集群性的人群运动仿真方法。首先,建立一个模拟人群运动的集群性模型,该模型定义集群性控制参数和集群性传播算法来刻画人群的集群性特征;其次,将构建的集群性模型引入人群运动中,通过对人群运动速度的调控使群体呈现集群性;最后,对人群运动仿真结果进行真实感渲染。3.构建了数据驱动的人群疏散仿真系统,该系统基于Microsoft Visual Studio 2013、MFC框架和地理信息系统,由三维场景模型创建、人群疏散运动模拟和人群运动结果展示三个模块构成。其中,三维场景模型创建模块主要用于获取场景的地理坐标信息数据,构建场景模型;人群疏散运动模拟模块主要用于处理场景的地理坐标信息构建场景语义,并利用场景语义进行人群运动计算;人群运动结果展示模块主要用于渲染输出人群运动仿真效果。实验结果表明,本文所提出的方法具有较低的复杂度,能够高效地进行人群疏散仿真,并能更逼真的表现人群运动的集群性运动特征。