Ю. Карпов - Иммитационное моделирование систем с AnyLogic 5 (1124147), страница 66
Текст из файла (страница 66)
Первые модели урбанизации были разработаны в рамках парадигмы системной динамики еше ее изобретателем Дж. Форрестером в [ХГб9). Более тонкие модели урбанизации использовали методы структуризации при разработке модели, что позволило рассмотреть город как совокупность районов, а население как состоящее из нескольких социальных групп. Структурные модели системной динамики позволяют выразить неравномерное развитие отдельных районов, влияние различий в социальных группах на динамику развития города. Однако модель города, основанная на принципах системной динамики, не может учесть пространственные характеристики города, децентрализацию, индивидуальное поведение и принятие решений жителем, транспортные магистрали, их протяженность и влияние на экологию.
Например, такой эффект развития города, как "периферизация" — появление по периферии города кольца районов, население которых относится к социальным группам с низкими доходами, весьма сложно отразить в рамках системно-динамической модели. В последнее время стало очевидным, что именно агентный подход позволяет строить более адекватные модели, поскольку именно в агентных моделях можно связать пространственную структуру города, объекты проживания и производства, также в рамках парадигмы агентного моделировании можно специфицировать объекты, принимающие решении.
В следующем разделе представлена модель, которая описывает динамику развития небольшого города. Глава 1В. Динамика развития города (Узап Оупапясз1 зг7 18.2. Пример агентной модели развития города (ОгЬап 0упаппсз Адепт Вазед) Эта модель является упрощенной версией модели, которая была разработана двуми компаниями, ХЗТес)тпо!оц!ез и АТЬ, в рамках проекта, выполненного для городского управления одного из городов Франции. Модель построена на основе агентов, т. е. независимо определенных объектов нескольких фиксированных типов, каждый со своми параметрами, поведением, характеристиками.
18.2.1. Общее описание модели Город традиционно рассматривается как система из трех взаимодействующих структур: промышленности, жилья и населения [)Р69). Данная модель дополнительно к этим структурам рассматривает и пространственную структуру города, т. е. районы и распределение по районам населения, производства и жилья, а также транспортные связи районов.
Модель позволяет предсказать транспортную нагрузку в городе, ухудшение экологической обстановки от загазованности и расселение семей в районах города. Она отражает рьшок труда и рынок жилья, а также доступность места для развертывания производства. В модели можно наблюдать, например, следующие эффекты: при возрастании населения доступность работы и доступность жилья уменьшатся, уменьшение рабочих мест и жилья приведет к увеличению квартплаты, это, в свою очередь, приведет к большей скученности, безработице и низкой заработной плате. В модели рассматривается несколько разных типов (классов) сущностей: ьз пространственные структуры города (районы); (з квартиросъемщики — люди с их поведением, объединенные в семьи; ьт семьи, объединявшие людей; П квартиры, в которых могут проживать семьи; ('.) производственные площадки, на которые могут размещаться производства; ьт производства, на которых люди могут работать и получать доход; (з транспортные коммуникации (дороги для автомобилей и линии общественного транспорта).
Город разделен на несколько независимых районов (зон). Районы отличаются друг от друга числом квартир и площадок лля размещения производства. Кроме "пассивных" объектов — производственных площадок и квартир, в городе существуют активные мобильные объекты: предприятия (например, 12 Зак 4мз Часть К Примеры моделей для различных областей применения бытового обслуживания) и квартиросъемщики. Предприятия в районе расположены на производственных площадках-и могут менять место расположения, квартиросъемщики (семьи) живут в квартирах на территории района и могут менять место жительства. Некоторые площадки, как и квартиры, могут быть не заняты.
Стоимость аренды площадей для предприятий и стоимость аренды квартиры в различных районах различаются, они зависят и от привлекательности района, и от соотношения спроса(предложения. Семья может включать несколько членов, которые могут работать на предприятиях. Работа может быть либо в этом же районе, либо в другом. От этого зависят транспортные расходы человека и время, которое он тратит на дорогу. Если в семье достаточно машин, он ездит на работу на машине, при этом он тратит на дорогу меньше времени, но больше денег, увеличивая при этом нагрузку на основные магистрали между районами и их загазованность.
При отсутствии машины человек ездит на работу в другой район на общественном транспорте, испытывая определенный дискомфорт. Этот дискомфорт влияет на его состояние удовлетворенности/неудовлетворенности. Семья может увеличиваться, уменьшаться, соединяться или разделяться в зависимости от поведения своих членов.
Если человек работает на предприятии, он имеет определенный доход. Поведение члена семьи характеризуется состоянием удовлетворенности или неудовлетворенности своим положением, которое зависит от среднего дохода на члена семьи и стоимости жизни. Если человек не удовлетворен своим положением, он может уволиться с работы и искать работу на другом предприятии как в своем районе, так и в других районах города.
Состояние неудовлетворенности человека имеет несколько градаций в зависимости от времени поиска работы, имеющихся у него уменьшающихся со временем средств, необходимости использовать общественный транспорт и т. п. Вся семья может мигрировать из одного района города в другой, учитывая стоимость жилья, время, которое будет тратиться на дорогу, уровень комфортности района и удовлетворенности членов семьи. Если человек удовлетворен своим положением, он может сменить район на более престижный, купить машину, если число машин в семье меньше числа ее членов, он также может искать более выгодную работу.
В модель включен анализ транспортных потоков и его влияние на систему. Транспорт делится на общественный (рассматриваются только линии метро) и личный (легковые автомобили). Население пользуется транспортом (либо общественным, либо личной машиной, если она есть), чтобы добраться до работы. Пиковая нагрузка на дороги при поездке на работу рассчитывается на основе данных о месте проживания и месте работы каждого работающего члена семьи, она рассматривается в качестве характеристики загруженности основных магистралей между районами и загазованностью вокруг них. Глава Ж Динамика развития города (Огоап 0упапхов) Рис.
18.1. Анимационное представление динамики города Модель с названием пкьел пулееьсе хмеле веееа находится в папке Моде! Ехагпр!ев~Рагт Ч. На рис. )8. ! показана анимационная картинка этой модели. 18.2.2. Модель Модель содержит шесть активных объектов: влкекр ъее (предприятие), ноцееноЫ (семья), мосте1 (корневой объект), аоеа (автомобильная дорога), ткелерокс (линия общественного транспорта-метро) и голе (район города) (рис. ! 8,2).
Рассмотрим некоторые из этих объектов. Линия метро (ткелерокк) имеет в качестве параметров районы города, которые она соединяет, время ожидания и стоимость проезда. Переменными обьекта этого класса являются изображение этой линии на поле анимации, ее текущая загруженность, а также ее предельная загруженность. Предполагается, что со временем предельная загруженность линии будет увеличиваться в результате модернизации, если город будет выделять на это деньги.
Линия может быть вьщелена, в этом случае она будет отображаться на анимации. При отображении линии ее толщиной показывается ее загруженность относительно ее максимальной пропускной способности, а цветом — градации Часть К Примеры моделей для различных областей примвиения абсолютной загруженности, показываемые зеленым, желтым или красным. К этой линии добавляется пассажир (в переменную 1овб), если для того чтобы добраться до работы, этот человек должен использовать линию (не имеет машины, живет в одной зоне, а работает в другой, и зоны соединены данной линией).
Рис. 1В.2. Дерево проекта модепи Дорога (аовб) имеет в качестве параметра ее длину, а в качестве переменных — время в пути, ограничение скорости, ломаную линию, которая ее изображает на анимации и т. п. Предприятие (впеекркгяе) расположено в некотором районе (копя), должно платить арендную плату (-епс), имеет некоторый доход (ъпсслпе), имеет некоторое число рабочих мест (р1асея), штат (вектор, содержащий работающий персонал, занимающий рабочие места) и признак того, что оно выделено.
Динамика предприятия представлена стейтчартом, отражающем осредненное изменение состояния предприятия во времени. Предприятие после начала функционирования находится в состоянии работы, с некоторой вероятностью может расширяться, нанимая новых рабочих, или сокращаться, увольняя рабочих. Кроме того, предприятие может в состоянии развития искать лучший район для перемещения туда, а в состоянии упадка искать район с меньшей арендной платой. Район города (зопе) имеет следующие параметры: уровень престижности (комфорта), число площадок для размещения предприятий, число квартир и уровень арендной платы (за жилье и производственные плошали). Район включает некоторое число жителей (представленных вектором), живущих в квартирах этого района, некоторое число предприятий, размещенных на производственных площадках, а также некоторое число дорог. Семья (ноияеиоы) включает несколько членов.
Класс мяла:ек является включенным в класс активного объекта ноияеьо1б. Каждый член семьи имеет определенный возраст (от возраста зависит его зарплата), у него может Глава 1В. динамика развития города ((ттоап Оупапясз) 331 быть или нет работа на некотором предприятии, может владеть машиной. Семья живет в некоторой зоне, может владеть несколькими машинами, закрепленными за членами семьи.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
