Інформаційні технології моделювання просторового розвитку об’єктів

Моделювання розвитку урбаністичної інфраструктури потребує накопичення та обробки великих масивів даних, що ускладнює створення моделей, які зможуть працювати в оперативному режимі. Для вивчення просторового розвитку складних явищ та процесів використовують різні моделі. Урбанізацію, як динамічний процес, досліджують з допомогою ентропійних, гравітаційних моделей, динамічного моделювання та клітинних автоматів.

Урбанізація як динамічний просторовий процес моделюється з допомогою клітинних автоматів в роботі [63]. В статті обгрунтовано доцільність та зручність використання клітинних автоматів для моделювання процесів урбанізації. Побудовано сценарії розвитку міста Дублін на період в 30 років. Перевірено адекватність отриманих результатів з допомогою оцінювання фрактальної розмірності. В статті [64] моделювання процесів урбанізації клітинними автоматами запропоновано проводити з використанням потенціальної моделі, яка дозволяє будувати правила переходу клітинок з врахуванням факторів чисельності населення та обсягу капіталу. Імітаційному моделюванню розвитку міської екосистеми присвячено роботу [65]. В дослідженні показано, що фактори, які впливають на процеси урбанізації, не є фіксованими величинами, а перебувають під впливом один одного. Тому для опису чинників урбанізації використано модель логістичної регресії. Еволюція урбаністичних систем моделюється з допомогою клітинних автоматів у роботі [66]. Клітинки тут представляються як мешканці міста та необхідні для людей ресурси. Процес їх взаємодії можна порівняти з класичною моделлю «хижак-жертва».

Просторову структуру дорожньої мережі двадцяти найбільших міст Німеччини досліджено в роботі [67]. Клітинні автомати застосовано для вивчення трафіку на дорогах. В результаті дослідження виявлено, що розподіл автомобільних потоків  підпорядковується певному закону, а основний трафік концентрується в кількох вузлах дороги.

Клітинні автомати використовуються для прогнозування розвитку урбаністичної інфраструктури в програмному забезпеченні iCity [68]. Також клітинні автомати використовуються для просторового розвитку м. Новий Орлеан (США) [69]. Створена модель дозволяє прогнозувати урбанізацію території з врахуванням можливих на цій території стихійних лих: повеней, ураганів, цунамі. В роботі [70] клітинні автомати використовуються для імітаційного моделювання просторового розвитку міст. Територія поділяється на два класи: урбанізовану та не урбанізовану. Урбанізацією вважається процес перетворення не урбанізованих земель в урбанізовані ландшафти. Цей процес є одностороннім, адже дуже тяжко виконати зворотне пертворення, наприклад, від забудови перейти до полів або лісів. Створена модель враховує залежність процесів урбанізації від економічних умов та приросту населення. Щільність населення розглядається як внутрішній фактор, що керує процесами урбанізації, а економічні умови – зовнішній фактор, який стимулює урбанізацію. В дослідженні [71] модель з використанням клітинних автоматів застосовується для прогнозування просторового росту житлових масивів у південній Каліфорнії. Виконано прогнозування росту урбанізації з 2000 по 2050 роки. Показано, що до 2050 року урбанізація зросте з 11% до 25%, 36% та 47% за трьома різними сценаріями розвитку. Ще одне дослідження присвячене моделюванню процесів урбанізації описано в роботі [72]. Тут для прогнозування просторового розвитку міста Гуаньчжоу (Китай) застосовано нелінійні клітинні автомати, які для побудови правил переходу використовують навчання методом опорних векторів.

Сценарії просторового розвитку міста Пекін (Китай) побудовано з допомогою поєднання клітинних автоматів з моделлю системної динаміки в роботі [73]. В результаті експериментів було змодельовано розвиток міста в період з 1991 по 2004 роки та побудовано сценарій розвитку міста на період з 2004 по 2020 роки. Просторовий розвиток міста Тампа-Бей (Канада) досліджувався з допомогою динамічного моделювання на моделі клітинних автоматів в роботі [74]. Динамічне моделювання територіального розміщення сміттєвих звалищ виконувалось в роботі [75].

В Україні на ринку інформаційних технологій управління інфраструктурою посідає вагоме місце Державне науково-виробниче підприємство "Картографія". За останні роки підприємством створено ГІС-системи для українських міст Києва, Одеси, Львова, Дніпропетровська, Запоріжжя, Харкова у масштабі 1:10 000 та України у масштабах 1:4 000 000, 1:1 000 000, 1:500 000, 1:100 000, 1:50 000. У планах підприємства створення таких систем для усіх обласних центрів України. На підприємстві освоєні технології оновлення за різними матеріалами включаючи космічні знімки. ДНВП "Картографія" співпрацює з компанією "Глобальні цифрові картографічні моделі", яка є розробником програмного забезпечення, для роботи з цифровими картографічними даними та базами даних. Таке поєднання зусиль дало можливість виходити на ринок цифрових карт з готовими рішеннями різної складності. Пакет програмних продуктів Geo Data technology розроблено компанією "Глобальні цифрові картографічні моделі", як основу створення геоінформаційних систем для вирішення завдань муніципального управління, управління бізнес інформацією будь-якого типу з точки зору її просторового місця розташування.

Вся работа доступна по ссылке

https://mydisser.com/ru/catalog/view/16390.html