MultikOSi
Unterstützungssysteme für urbane Events:
Multikriterielle Vernetzung für Offenheit und Sicherheit

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Teilvorhaben: Erforschung von Skalenübergängen im Kontext computergestützter Fußgängersimulationen

Team der TUM: P. Kielar, O. Handel, D. Biedermann, A. Borrmann

Kooperationspartner: 

Hochschulreferat 6 - Sicherheit und Strahlenschutz (RefSi), TU München

Fakultät für Informatik und Mathematik, Hochschule München

Lehrgebiet Stadtsoziologie, TU Kaiserslautern

Fachbereich Mathematik, TU Kaiserslautern

Fachbereich Mathematik/Naturwissenschaften, Universität Koblenz-Landau

IMS Gesellschaft für Informations- und Managementsysteme bmH

VDS GmbH - Veranstaltung | Dienstleistung | Sicherheit

Assoziierte Partner:

Strategisches Innovationszentrum der
Bayerischen Polizei (SIZ) Bayerisches Landeskriminalamt

Förderer:

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)

Laufzeit:

01.09.2013 bis 31.12.2016


Gesamtvorhabensbeschreibung MultikOSi

Veranstaltungen wie „Public Viewing“, Stadtfeste oder Konzerte sind regelmäßiger Bestandteil des urbanen Lebens. Für die notwendigen Sicherheitskonzepte zur Verhinderung von Unglücken fehlen Veranstaltern und Sicherheitskräften jedoch bisher wissenschaftlich fundierte und praxisgerechte Planungshilfen.

Unter der Leitung der VDS GmbH - Veranstaltung | Dienstleistung | Sicherheit haben Forscherinnen und Forscher der Technischen Universität München, der Hochschule München, der Technischen Universität Kaiserslautern und der Universität Koblenz in den vergangenen drei Jahren zusammen mit Software- und Netzwerkexperten der IMS Gesellschaft für Informations- und Managementsysteme mbH sowie assoziierten Partnern und Unterauftragnehmern im Projekt MultikOSi an Unterstützungssystemen für die Planung und Durchführung von städtischen Großveranstaltungen geforscht und gearbeitet. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung hat das erfolgreiche Projekt im Rahmen des Programms „Forschung für die zivile Sicherheit II“ mit 3,3 Millionen Euro gefördert.

Das Projektteam bündelte dabei seine Kompetenzen aus den Bereichen Veranstaltungssicherheit, Mathematik, Informatik, Soziologie und Bauingenieurwesen, um ein besseres Verständnis der Abläufe bei städtischen Großveranstaltungen zu erarbeiten, neue Modelle von Besucherströmen zu erforschen und diese miteinander zu verknüpfen. Neben vielen Forschungsergebnissen und Erkenntnissen der einzelnen Verbundpartner stellt ein Demonstrator in Form eines Webportals das konsolidierte Gesamtergebnis dar.

Die Wechselwirkungen von Kriterien wie Sicherheit, Offenheit und Wirtschaftlichkeit standen dabei im Mittelpunkt der Optimierung. Mit dem umfassenden und interdisziplinären Ansatz sind neue Methoden zur Planung von Veranstaltungen entstanden, die einen reibungslosen Ablauf mit einer hohen Besucherzufriedenheit ermöglichen.

Im Nachgang des Projektes sollen durch die verwertungsverpflichteten KMU-Partner VDS und IMS daraus später neue Softwareinstrumente zur Planungsunterstützung und Optimierung von Sicherheitskonzepten für Veranstaltungen abgeleitet werden.

Teilprojektbeschreibung

Veranstaltungen wie „Public Viewing“, Stadtfeste oder Konzerte sind regelmäßiger Bestandteil des urbanen Lebens. corridorFür die notwendigen Sicherheitskonzepte zur Verhinderung von Unglücken fehlen Veranstaltern und Sicherheitskräften jedoch bisher wissenschaftlich fundierte und praxisgerechtePlanungshilfen. Ziel ist es, den Verantwortlichen durch neue Methoden sowie Verknüpfung und Integration von bekannten Methoden, eine verbesserte Entscheidungsgrundlage zur Verfügung zu stellen. Im MultikOSi Teilprojekt des Lehrstuhls CMS wird die Entwicklung neuer mehrskaliger Verfahren für die Computersimulation von Personenströmen erforscht. Die Ergebnisse derartiger Simulationen unterstützen Fachleute bei der Planung und Durchführung urbaner Events.

Die angestrebte mehrskalige Kopplung von Modellen verschiedener räumlicher Diskretisierung zielt auf die Reduzierung der Nachteile einzelner Simulationsansätze ab. Die auf einer Netzwerkabstraktion des Szenarios basierenden makroskopischen Simulationsmodelle sind hocheffizient, berücksichtigen jedoch Interaktionen zwischen einzelnen Individuen nicht. Dem gegenüber stehen diverse rechenintensive mikroskopische Modelle, die eine sehr hohe Ortsauflösung aufweisen und deshalb einen hervorragenden Detailierungsgrad besitzen. Um dem Zielkonflikt zwischen einer hoher Genauigkeit und der schnellen Berechnung zu begegnen, wird eine skalensensitive Integration der verschiedenen Verfahren realisiert und damit die Inkaufnahme der jeweiligen Nachteile ausgeräumt. Es wird ermöglicht eine Auswahl räumlicher Teilgebiete des Simulationsszenarios entsprechend der Genauigkeitsanforderung zu treffen und daher ist es möglich innerhalb der gewählten Regionen werden verschiedene Simulationsverfahren auszuführen. Die wissenschaftliche Herausforderung bei der Umsetzung dieses Ansatzes ist die Erforschung von Methoden für die konkreten Skalenübergänge an den Rändern der Simulationsgebiete der unterschiedlichen Modelle. Hierbei ist die Stabilität der verwendeten Modelle zu gewährleisten. Das Verfahren kann mit einem dynamischen Umschalten zwischen den Simulationsverfahren erweitert werden. Mit diesem Zoom-In-Ansatz wird es möglich sein, in beliebigen Teilbereichen des Szenarios das Modell zu wechseln und so die Simulationsauflösung nach Bedarf anzupassen.

webseiteMultiskalen02 01

Ein weiteres Ziel des Teilvorhabens besteht darin, die bestehenden Informationsquellen der baulichen Beschaffenheit des Veranstaltungsortes als direkte Eingangsgröße der Simulation zu verwenden. Es werden hierfür neue Methoden für die Extraktion der geometrischen Informationen der digitalen Gebäude- und Städtemodelle erforscht. Die wissenschaftliche Herausforderung besteht hierbei darin, die gewonnenen Informationen auf einer für die Simulation adäquaten Abstraktionsebene bereitzustellen.

Die Realisierbarkeit der erarbeiteten Methoden und Konzepte werden anhand einer Implementierung eines Demonstrators gezeigt. In diesem Zusammenhang wurde der lehrstuhleigene Simulator MomenTUM entwickelt.

Publikationen

▪  Bareth, Thomas:
Baudimensionierung hinsichtlich Fluchtwegesicherheit und Komfort – eine Betrachtung von ingenieurtechnischen Berechnungsmethoden vor dem Hintergrund der baurechtlichen Vorschriften
Betreuer: Kielar, Peter
Masterarbeit, 2017

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▪  Handel, O.; Borrmann, A.:
Service bottlenecks in pedestrian dynamics
Transportmetrica A: Transport Science 13 (4), pp. 1-14, 2017
DOI: 10.1080/23249935.2017.1280712

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▪  Kielar, Peter M.; Biedermann, Daniel H.; Kneidl, Angelika; Borrmann, André:
A unified pedestrian routing model for graph-based wayfinding built on cognitive principles
Transportmetrica A: Transport Science, 2017
DOI: 10.1080/23249935.2017.1309472

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▪  Kielar, Peter M.; Hrabák, Pavel; Bukáček, Marek; Borrmann, André:
Using Raspberry Pi for Measuring Pedestrian Visiting Patterns via WiFi-Signals in Uncontrolled Field Studies
In: Proc. of the 12. Conference on Traffic and Granular Flow, Washington DC, USA, 2017

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▪  Lauterbach, Sven:
Performanceoptimierung von Fußgängersimulationen durch Einsatz von Parallelisierungstechniken
Betreuer: Peter, Kielar
Masterarbeit, 2017

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▪  Biedermann, D. H.; Kielar, P. M.; Riedl, A. M.; Borrmann, A.:
Oppilatio+ - A data and cognitive science based approach to analyze pedestrian flows in networks
Collective Dynamics 1, pp. 1-30, 2016
DOI: 10.17815/CD.2016.9

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▪  Cheng, Zhibin:
Modelling Pedestrian Group Behaviors on a Music Festival Event Using an Agent-based Method
Betreuer: Borrmann, A.; Handel, O.
Masterarbeit, 2016

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▪  Thieme, Christian:
Implementierung einer Sensorik für virtuelle Fußgänger im Kontext der agentenbasierten Modellierung und Simulation
Betreuer: Bungartz, H. J.; Handel, O.
Bachelorarbeit, 2016

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▪  Ehrecke, Leo:
Examination of the Professional Support for a Major Public Event
Betreuer: Borrmann, A.; Biedermann, D; Handel, O.
Bachelorarbeit, 2016

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▪  Kielar, Peter M.; Borrmann, André:
Modeling pedestrians’ interest in locations: A concept to improve simulations of pedestrian destination choice
Simulation Modelling Practice and Theory 61, pp. 47-62, 2016
DOI: 10.1016/j.simpat.2015.11.003

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