馬 峻，胡 成，陳 雷

(1.首都經(jīng)濟貿(mào)易大學 管理工程學院，北京 100070；2.北京市勞動保護科學研究所 安全與應(yīng)急管理研究室，北京 100054)

0 引 言

突發(fā)大客流是旅游景區(qū)面臨的重要風險，人群一旦超過安全容量將可能引發(fā)人群踩踏等惡性事件[1]?？刂凭皡^(qū)內(nèi)的旅游者人數(shù)，是防范突發(fā)大客流擁堵踩踏事件的重要手段。2015年國家旅游局頒布實施《景區(qū)最大承載量核定導則》(LB/T034—2014，以下簡稱《導則》)，導則規(guī)定景區(qū)接待旅游者不得超過最大承載量，旅游者數(shù)量可能達到最大承載量時應(yīng)當及時采取疏導、分流等措施。旅游景區(qū)在實施最大承載量管理中存在很大的問題，常用的總進人數(shù)監(jiān)測無法有效預警人群擁擠狀況，瞬時承載量預警的前提還是要監(jiān)測景區(qū)內(nèi)的游客瞬時人數(shù)[2-4]。景區(qū)內(nèi)瞬時人數(shù)監(jiān)測方法除了常規(guī)的閘機、門票、紅外技術(shù)外，近十幾年還發(fā)展了視頻識別[5-10]、RFID[11-12]、WiFi探針[13-14]、藍牙[15-17]、手機信令[18]、APP位置大數(shù)據(jù)[19]等方法。

但由于許多旅游景區(qū)與周圍社區(qū)混合，手機和WiFi等監(jiān)測方法存在很大的不確定性。此外大部分景區(qū)屬于半開放景區(qū)，即旅游景區(qū)入口可以對進入景區(qū)的游客數(shù)量進行統(tǒng)計，而出口為了快速疏散設(shè)為寬通道單向敞開式的，很難實時統(tǒng)計出口人數(shù)，進而導致對景區(qū)內(nèi)有多少游客只能通過入口流量大概估計，給景區(qū)人群應(yīng)急管理帶來困難。如果瞬時人數(shù)估計過高而采取限流、縮短游覽時長將在入口造成聚集并給游客造成體驗不適感；如果估計過低而放任游客繼續(xù)入園將使旅游景區(qū)局部短時間大規(guī)模滯留，進而造成人群聚集風險，產(chǎn)生重大安全隱患[20-21]。因此監(jiān)測景區(qū)瞬時人數(shù)，高峰期及時限流，避免大客流滯留，對于提高旅游景區(qū)的安全度和游客的體驗質(zhì)量都有著重要的意義[22]。

對于半開放景區(qū)而言，游覽時長或者停留時間是影響安全容量的關(guān)鍵因素[23]。因此，可以在入口流量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，通過游客平均游覽時長估算瞬時人數(shù)。GOKOVALI等針對影響游客在旅游目的地逗留時間因素進行了調(diào)查研究，基于生存分析模型得到了游客的國籍、受教育程度、收入、支出等是決定逗留時間長短的主要因素[24]。JACOBSEN等從游客旅游目的地旅游規(guī)劃角度分析了游客在旅游目的地旅逗留時間的影響因素，提出適應(yīng)、靈活的時間框架對于旅游目的增加游客逗留時間的重要性，這些研究都是針對大的旅游目的地[25]。葛學峰、方世敏等也針對旅游景區(qū)游客停留時間的影響因素展開了研究[26-27]，但缺乏定量的計算；WANG等則基于生存分析的理論計算旅游景區(qū)人群數(shù)量，但是需要借助相應(yīng)的傳感器來獲知額外的數(shù)據(jù)信息[28]。

在獲知入口流量的前提下，游覽時長決定了景區(qū)瞬時游客在園數(shù)量。對于半開放景區(qū)來說，游客入園時間序列統(tǒng)計僅僅是數(shù)量記錄，沒有對應(yīng)到具體人群個體，同時沒有對應(yīng)游客的出園時間記錄，因此不能通過出園時間與入園時間比較來統(tǒng)計瞬時人數(shù)。結(jié)合前面相關(guān)文獻分析，游客瞬時人數(shù)的統(tǒng)計只能通過估計獲得，影響游客游覽時長因素有眾多[27]，同時有些影響因素存在延時效應(yīng)，這都會導致估計精度降低。文中以恭王府博物館為例，采用人臉識別測算的游覽時長和景區(qū)實測客流數(shù)據(jù)為依據(jù)，通過構(gòu)建包含延時效應(yīng)和實時游客入園數(shù)量影響的瞬時人數(shù)估計方法解決景區(qū)瞬時承載量預警管控問題。

1 恭王府博物館游客監(jiān)控與統(tǒng)計

1.1 恭王府博物館游客監(jiān)控

恭王府博物館(以下簡稱恭王府)是北京市規(guī)模最大、保存最完整的清代王府，位于什剎海西南部，是全國重點文物保護單位，國家一級博物館，國家5A級旅游景區(qū)，年均接待游客300萬人次以上，已成為北京繼故宮、長城等文化遺產(chǎn)地之外又一處重要旅游目的地。恭王府瞬時承載量是6 000人，日承載量32 000人，瞬時人數(shù)超過瞬時承載量將采取疏導限流措施。為了有效地監(jiān)控景區(qū)的游客數(shù)量，在景區(qū)中布置了24處監(jiān)控探頭，實時監(jiān)控景區(qū)各個區(qū)域探頭可視范圍內(nèi)的游客，根據(jù)監(jiān)控人工判斷擁擠狀態(tài)來決定是否采取限流措施，具體布局情況如圖1所示。

圖1 恭王府游客監(jiān)控

但是在實踐過程中面臨的一個問題是景區(qū)瞬時人數(shù)難以實時統(tǒng)計。與全國眾多旅游景區(qū)類似，恭王府外圍緊鄰社區(qū)，并位于什剎海風景區(qū)之內(nèi)，也是一個半開放旅游景區(qū)，入園人數(shù)是可以通過售票系統(tǒng)和閘機系統(tǒng)獲得，而景區(qū)出口都是單向敞開式，無法實時計算出園人數(shù)，因此無法估計在園瞬時人數(shù)。同時由于游園人群的流動具有延時性，有時入口還在采取限流措施，而實際瞬時人數(shù)已經(jīng)低于上限人數(shù)，導致游客反而在入口前形成擁堵。

1.2 游覽時長檢測

表1 人臉識別實驗數(shù)據(jù)基本情況

1.3 恭王府景區(qū)游客入園數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

選取恭王府同樣3 d視頻人工統(tǒng)計游客出入園數(shù)據(jù)，時間間隔10 min，結(jié)果如圖2所示。

從圖2可以發(fā)現(xiàn)恭王府游客入園高峰期基本出現(xiàn)在13點至15點期間，其它時間段客流量降低。從管理者角度看，只有游客入園高峰期才可能采取入園限流等措施，因此需要對恭王府游客入園時間段進行劃分。

圖2 恭王府3 d游客入園數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果

采用K-means聚類算法對采集的游客入園流率Q進行聚類分析，運算得到Q臨界值為374人和460人，設(shè)小于374人為低峰期，大于等于374人而小于等于460人為平峰期，大于460人為高峰期。進一步分析顯示，在大于等于374人而小于等于460人和大于460這2個時間段的平均游園時間和標準差比較接近，再結(jié)合平峰期和高峰期分布特性沒有低峰期明顯，而374和460又很接近，因此可以把Q大于等于374人而小于等于460人的平峰期和大于460的高峰期2個階段合并，統(tǒng)一稱為高峰期，Q小于等于374為低峰期。按照2類重新統(tǒng)計分析，結(jié)果見表2和表3。

表2 優(yōu)化后的入園流率和游覽時長統(tǒng)計分析表

由表2和圖3可以看出，低峰期由于沒有過多游園人數(shù)的壓力影響，一些衷情游客就會投入更多時間去游覽，因此低峰期游覽時間分布具有明顯的長尾，其接近于對數(shù)正態(tài)分布。而在高峰期，由于入園人數(shù)的增加導致少數(shù)想花更多時間游覽的游客不能充分游覽，高峰期接近于正態(tài)分布。

圖3 優(yōu)化后的游覽時長統(tǒng)計分布圖

1.4 恭王府景區(qū)游客游覽時長分布函數(shù)確定

根據(jù)圖1確定，低峰期游覽時長服從對數(shù)正態(tài)分布，高峰期游覽時長服從標準正態(tài)分布。依據(jù)歷史數(shù)據(jù)以374人為界限進行分布函數(shù)的參數(shù)確定，計算可得見式(1)和式(2)。

(1)

x>0

(2)

按照上述分布函數(shù)進行瞬時人數(shù)估計時僅僅依賴了歷史數(shù)據(jù)，而沒有充分考慮當前實際情況，同時各種文獻研究表明這種估計精度是相對低的。為了有效提高估計精度，需要充分考慮當前實際情況。游客游園的時間一方面受個人愛好影響，另一方面也與游園人數(shù)的多少有關(guān)，當游園人數(shù)眾多時，游客游覽興趣就會大大降低。因此可以通過分析入園人數(shù)的變化與游覽時長的關(guān)系來分析其對當前游覽時長的影響。

2 游客游覽時長影響因素分析與回歸方程構(gòu)建

影響游客游覽時長的因素有多種，比如個人的文化修養(yǎng)、游覽時的天氣狀況、游覽環(huán)境的人群數(shù)量等等。在本次3日數(shù)據(jù)采集過程中，通過在恭王府景區(qū)出口處采用攔截訪問方式，在當日游客高峰期隨機訪問100名成年游客(男女各占50%)，統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)在正常氣象條件和景區(qū)設(shè)施良好情況下70%～80%人認為影響游覽時長主要因素是當時游覽人群數(shù)量的多少，即游覽人數(shù)眾多時游覽時長就會相應(yīng)的少些，游覽人數(shù)較少時游覽時長就會多一些。但是入園游客的增加對整體景區(qū)產(chǎn)生影響存在一個延時性，即入園游客數(shù)量增加不是立刻就反映到游客游覽時長減少，需要一個延時。因此，確定延時多少對合理估計瞬時人數(shù)有著重要意義。

2.1 不同延時間隔確定

公式(3)計算變量X和Y間的相關(guān)系數(shù)，其中Var[X]和Var[Y]分別是X和Y的方差。

(3)

由于游客入園統(tǒng)計時間間隔是10 min，因此假設(shè)延時時間間隔分別是10,20，30，40和60 min，任取2 d數(shù)據(jù)進行分析，計算結(jié)果如圖4所示。

圖4 入園人數(shù)變化與不同延時時間間隔度相關(guān)性分析

2.2 構(gòu)建回歸方程

(4)

3 瞬時人數(shù)估計方法

在建立公式(1)～(4)基礎(chǔ)上，可以實時對瞬時人數(shù)進行估計。但從半開放景區(qū)安全管理角度，出現(xiàn)最大瞬時人數(shù)往往是在高峰時間段，因此只需要根據(jù)入園時間間隔統(tǒng)計在大于374人高峰期才有必要進行估計，具體的估計算法如下。

1)Inputtcand ΔQ//tc估計時間，ΔQ相鄰時間間隔入園人數(shù)變化量

2)Fori=1 ton

3)t→tr(i) //tr(i)每個游客的入園時間

4)End

5)Fori=1 ton

6)Iftc-30tc-(30+ty) //ty是延時影響回溯時間

7)Rand(f(x)=

8)Iftc-(30+ty)≤tr(i)≤tc-30

11)Rand(f(x)=

12)End

13)Fori=1 ton

14)Iftr(i)+tz(i)≤tc

15)Count++

16)End

在估計算法中存在一個延時影響回溯時間ty，其用來確定在當前時刻下回溯多長時間來計算由于實時變化的ΔQ而產(chǎn)生對tz的影響。根據(jù)圖3中ΔQ對tz的影響具有延時性，通過相關(guān)性分析也得到30 min統(tǒng)計間隔具有較強的相關(guān)性，但是在30 min統(tǒng)計間隔時間基礎(chǔ)上回溯多長時間作為影響時間段，這還需要進一步分析。

4 確定延時影響回溯時間

為了測試不同的回溯時間ty，文中把回溯時間ty設(shè)定為30，60和90 min分別帶入算法進行計算。以某一天統(tǒng)計數(shù)據(jù)為真值，測試在高峰期間不同回溯時間下預測值與真值的誤差，誤差計算采用絕對誤差和相對誤差法。分別計算在高峰期13：30點至15點期間每個10 min預測值，同時計算不同回溯時間下各個預測值的平均絕對誤差和平均相對誤差，并與未考慮實時影響的預測值進行比較，結(jié)果如圖5所示。

圖5 不同回溯時間預測結(jié)果比較

根據(jù)圖5(a)，與真值相比，回溯60 min的預測值好于30和90 min，同時根據(jù)圖5(b)平均絕對誤差和相對誤差也可以看出回溯60 min的預測值好于30和90 min。因此，ty=60 min可以獲得良好的預測精度，平均絕對誤差可以控制在20人以下，平均相對誤差可以控制在2.7%以下。

5 實驗驗證

基于上述估計方法，依據(jù)恭王府景區(qū)游客高峰期入口處每個10 min入園游客數(shù)量變化ΔQ估計游客瞬時人數(shù)。實驗驗證采用選取某一日現(xiàn)場統(tǒng)計10 min瞬時人數(shù)為真值，以恭王府景區(qū)游客游覽規(guī)律為基礎(chǔ)建立仿真模型，在瞬時人數(shù)超過2 000人時采取限流措施，限流時長選擇60 min，實驗結(jié)果如圖6所示。

圖6 限流管控實驗結(jié)果

根據(jù)圖6實驗驗證結(jié)果，在11點、14點和16點3個時間點出現(xiàn)瞬時人數(shù)大于2 000人的情況下進行60 min延時限流。限流效果與真值比較達到了預期效果，因此采用文中提出的方法是有效的。

6 結(jié) 論

瞬時人數(shù)的統(tǒng)計是景區(qū)最大承載量實施的基礎(chǔ)，是實施瞬時承載量分級預警的數(shù)據(jù)來源。文中采用人臉識別方法精確獲取游客游覽時間，并結(jié)合入口流量建立了相應(yīng)的瞬時人數(shù)估算模型，得到了間隔時間和回溯時間等參數(shù)，模擬驗證顯示估計方法具有實際應(yīng)用價值。

1)人臉識別技術(shù)為游客游覽時長檢測提供了大樣本抽樣方法，恭王府案例顯示游客平均游覽時長在89～100 min之間。

2)游客游覽時長與入園流率相關(guān)，入園人數(shù)聚類顯示分界點宜選374人/10 min，入園低峰期和高峰期的游覽時長分別符合對數(shù)正態(tài)分布和正態(tài)分布，其中高峰期游覽時長明顯壓縮。

3)建立了包含實時影響因素以及考慮延時效應(yīng)的景區(qū)瞬時人數(shù)估計方法，并得到關(guān)鍵參數(shù)，其中入園時間延時間隔以30 min為宜，延時影響回溯時間則以60 min為最優(yōu)。

通過對相關(guān)參數(shù)實地化修正，該方法也可以應(yīng)用到其它半開放型公共場所。影響游客游覽時長的因素除了游覽人群數(shù)量，還包括氣象條件、游覽活動類型、景區(qū)規(guī)模、人群組成等因素，對這些因素的影響作用分析和監(jiān)測建模將更有助于提升景區(qū)瞬時人數(shù)預測估計精度。