CC BY
11
БОТ: 10.15587/2312-8372.2017.105379
РОЗРОБКА МЕТОДУ ФОРМУВАННЯ ТЕРИТОР1АЛЬНИХ ГРОМАД НА ОСНОВ1 БАГАТОКРИТЕР1АЛЬНОГО П1ДХОДУ РОЙОВИХ АЛГОРИ-ТМ1В
Литвин В. В., Угрин Д. I., Шевчук С. Ф., Балясшкова О. А., 1л'юк О. Д.
1. Вступ
Задача структуризаци адмiнiстративно-територiальних громад на iерархiч-ному рiвнi сьогоднi е актуальною. Вирiшення ще1 задачi призводить до отри-мання рiшення одше! з найважливiших комплексних проблем неоднорщност адмiнiстративних одиниць (демографiчноl, економiчноl, сощально1 i т. д.). Важ-ливим аспектом роботи було вибiр критерив, таких як наявнiсть лiкарень, по-жежних частин, вiддiлiв полщи, сощальних установ тощо, по яким визначати-муться потенцiйнi адмiнiстративнi центри та наближеш до них адмiнiстративнi одинищ, що утворюватимуть територiальнi громади.
Дослщження щодо структуризаци адмiнiстративно-територiальних одиниць формують задачу змiцнення адмiнiстративних одиниць шляхом !х об'еднання. Бiльш крупнi утвореннi адмiнiстративнi одиницi дозволяють об'еднати бюджети iснуючих територiальних утворень, що сприяе збшьшенню фiнансування щодо виршення економiчних, громадських, транспортних пи-тань. К^м того, оптимiзацiя структури за рахунок змщнення адмiнiстративних одиниць пропонуе методику виршення проблеми фшансово1 неоднорщносл шляхом зменшенням сумiжних адмiнiстративних одиниць за рахунок частково-го об'еднання iз адмiнiстративними центрами.
Для регулювання процесу створення нових територiальних громад статл 11 Закону Украши «Про добровшьне об'еднання територiальних громад» Кабь нет Мiнiстрiв Украши постановив у 2015 рощ затвердити Методику формуван-ня спроможних територiальних громад.
В робот пропонуеться формалiзований iдентифiкований структурний тд-хiд до постановки та ршення задачi змiцнення адмiнiстративних одиниць шляхом розв'язання задачi оптимiзацil та об'еднання по обраним критерiям.
2. Об'ект дослiдження та його техшчний аудит
Об'ектом даного до^дження е процес формування територiальних громад шляхом використання ройових алгоритмiв та методу багатокритерiальноl оптимiзацil. Одним iз найбiльш проблемних мiсць в даному процес е вибiр ад-мiнiстративного центру територiальноl громади. Потрiбно, щоб обраний центр мав повний набiр критерив оцiнювання, таких як: наявшсть пожежних частин, лiкарень, вщдшюв полщи, дитячих садочкiв та сощальних установ. Для вияв-лення особливостей даного процесу необхщно провести технолопчний аудит щоб виявити основнi аспекти такого процесу.
Перехщ вiд економжи централiзованого планування до ринкових вщносин супроводжуеться цiлим рядом змiн моделi регiонального розвитку. Його основ-
ними проблемами являються: поглиблення Ытки адмшстративних центрiв, ра-йонiв, великих та середшх мiст, а також прирют безробiття та iнших соцiальних проблем, що викликанi неможливiстю влаштування на роботу. Внаслщок цього руйнуеться економiчний потенцiал вiдокремлених адмiнiстративних районiв, центрiв, що призводить до сощально1 деградаци та збiльшення витрат коштiв на сощальт потреби. Тому потрiбнi новi методи для оптимiзацп структури ро-змiщення територiальних громад з метою досягнення однакового рiвня соща-льного проживання в уЫх регiонах, як не будуть залежати вiд кшькосл насе-лення, величини територи i т. д.
У роботi пропонуеться використовувати алгоритм сiрих вовкiв для отри-мання максимально ефективного результату оптимiзаци розташування адмшю-тративних центрiв при побудовi нових територiальних громад.
Алгоритм Ырих вовкiв - е метаевристичним алгоритмом пошуку. В данш роботi будуть описанi основнi складовi процесу, що визначае наближення об-раних адмiнiстративних одиниць (сiрих вовюв) до адмiнiстративного центру (здобич). Необхщно оптимально розподiлити адмiнiстративнi одиницi таким чином, щоб 1хне розташування було найближчим до адмшстративного центру.
Суть алгоритму побудована на основi моделi полювання групи вовкiв. Вважаеться, що до вовка, котрий знаходиться найближче до здобичi перелаш-товуються iншi вовки, створюючи кiльце. Надалi iншi вовки знову перелашто-вуються до вовка, який знаходиться ще ближче до цш. Процес перелаштову-вання проходить до тих шр поки вовки не зберуться у групу. Коли дана цшь буде досягнута - це i буде оптимальна вщстань до здшснення атаки на здобич.
Алгоритм Ырих вовкiв включае в собi основнi переваги над шшими метае-вристичними алгоритмами своею простотою та гнучюстю. В ньому не так бага-то дш, яю працюють за циклiчним принципом, що робить його простим у реаль зацп вирiшення проблем оптимiзацil процесiв.
Наступним етапом у робот е визначення критерив оцiнювання адмшютра-тивних одиниць на предмет адмшстративного центру i можливiсть його об'еднання у територiальну громаду. Для цього пропонуеться використовувати метод багатокритерiальноl оптимiзацil i алгоритм кажанiв. Пiд багатокритерiа-льною оптимiзацiею найчастiше розумiють не вербальний опис задачi, а И модель. Тобто математичну модель прийняття ршення за декiлькома критерiями. Цi критери можуть вiдображати оцшку рiзних якостей об'екту або процесу, з приводу яких приймаеться ршення. Для отримання того чи шшого рiшення не-обхiдно визначити, яким саме критерiям буде вiддаватись бшьша перевага. Для рiшення тако! проблеми необхщно сформулювати спецiальний принцип оптимальности визначити додаткову суб'ективну шформацш про об'екти, а також визначити процедури отримання переваги одного об'екту над шшим. До складу тако1 задачi входить один критерiй, а до вихщно1 процедури додаеться обме-ження, що i буде основним визначником критерш оцiнювання адмшютратив-ного центру, який мютитиме в собi додаткову iнформацiю, що необхiдна для об'еднання. Для отримання стшкого ршення визначення суб'ективно1 шфор-маци використовувався алгоритм кажашв.
Алгоритм кажанiв являеться алгоритмом оптимiзацil. Основна перевага да-
ного алгоритму е швидкiсть його виконання. Такий алгоритм е потенцiйно по-тужнiшим нiж алгоритми рою часток, а також генетичний алгоритм, як також використовуються для вирiшення подiбних завдань. Генетичний алгоритм та алгоритм рою часток е спрощеними варiантами алгоритму кажанiв, тому що у генетичному алгоршш використовуються нащадки, а в рою часток здшснюеть-ся пошук оптимального рiшення за допомогою мiнiмiзацiï локальних точок. Тим часом алгоритм кажашв мiстить в œ6i пошук точок i областей по локальному мшмуму та максимуму, а також здшснюе процес пошуку та оптимiзацiï за допомогою «поширення» ехолокацiй, якi мiстять в œ6i iнформацiю про пер-вiсну позищю тоï чи iншоï точки.
3. Мета та задачi дослiдження
Мета досл1дження - розробка методу оптимального розмщення територь альних громад шляхом використання алгоритму Ырих вовкiв, алгоритму кажашв i методу багатокритерiальноï оптимiзацiï. Вище перерахованi методи та алгоритми використовуються з метою формування адмшстративних громад iз урахуванням обраних критерив для того, щоб покращити економiчнi та соща-льш зв'язки мiж адмiнiстративними одиницями та центрами.
Для досягнення поставлено:' мети необхщно:
1. Побудувати математичну модель процесу утворення територiальноï громади та оптимiзувати параметри територiальних одиниць за допомогою методу багатокритерiальноï оптимiзацiï.
2. Визначити iнформацiю та набiр критерив оцiнювання для регулювання процесу приеднання до територiальноï громади за допомогою алгоритму кажашв.
3. Встановити положення адмшютративного центру у територiальнiй гро-мадi, використовуючи алгоритм Ырих вовкiв.
4. Протестувати роботу розробленого методу на прикладi формування те-риторiальних громад у Заставнiвському райош Чернiвецькоï областi (Украша).
4. Дослвдження iснуючих р1шень проблеми
Оптимiзацiя структури адмiнiстративних громад вимагае вирiшення проблеми фiнансовоï неоднорiдностi шляхом зменшенням сумiжних адмшютрати-вних одиниць за рахунок часткового об'еднання iз адмшстративними центрами. Для створення нових територiальних громад необхiдно керуватися дшчими законами Украши, що врегульовують даний процес [1].
Алгоритм Ырих вовюв використовуеться для знаходження здобичi, в даному випадку адмiнiстративного центру. Особливютю даного алгоритму е наявнiсть цик-лiв. Чим бiльше буде здшснено циклiв знаходження адмiнiстративного центру, тим точшший буде кiнцевий результат. Такий процес вiдмiчений у роботах [2, 3].
Серед основних алгоритмiв, яю використовуються для формування те-риторiальних громад можна видiлити генетичний алгоритм та класичний алгоритм кажашв [4].
При використанш генетичного алгоритму беруться до уваги основш еле-менти процесу формування територiальних громад, а саме: кшьюсть учасникiв процесу формування, визначення початковоï популяци, в даному випадку ад-
мшютративт центри, кiлькiсть популяци загалом. Даний алгоритм широко ви-користовуеться для ршення задач формування територiальних громад завдяки сво!й функцп схрещування. Тобто, формуючи популяцiю, серед яко! буде оби-ратись адмiнiстративний центр громади, генетичний алгоритм запам'ятовуе ш-формацш необхiдну для подiбного процесу та передае його наступному поко-лшню (нащадкам). Таким чином, кожна наступна популящя матиме тенденцiю обрання бшьш доцiльнiшого адмiнiстративного центру. Недолiком використан-ня даного алгоритму е те, що при великiй кiлькостi ^ерацш виникають багато потенцiйних рiшень, а також юнуе ймовiрнiсть виникнення дуального зв'язку. Коли виникае такий зв'язок генетичний алгоритм не передбачае перевiрки на предмет адмшютративного центру з двох чи бшьше кандидатiв.
Альтернативним варiантом рiшення дано! проблеми е використання класи-чного алгоритму кажашв [5]. Авторами [6-8] показано, що алгоритм кажашв, використовуючи свою особливють, а саме ехолокацiю, дозволяе обирати серед потенцшних кандидатiв того, у кого бшьша концентрацiя критерпв обрання в заданш областi. Серед них можуть бути: насичешсть транспортних зв'язюв, ю-лькiсть населення, кiлькiсть сощальних та державних установ.
Роботи [9, 10] присвячеш глобальнiй оптимiзацil параметрiв областi використовуючи алгоритм кажашв. Процес утворення територiальних громад вщбу-ваеться в заданiй областi (кластер^. Дане обмеження задаеться для того, щоб уникнути рекурсивно! процедури, яка призводить до збшьшення кiлькостi уча-сникiв процесу формування територiально! громади. Таю учасники можуть бути сумiжними радами або населеними пунктами шшо! територiально! громади.
Таким чином, результати аналiзу дозволяють зробити висновок про те, що використовуючи один алгоритм найбшьш ефективного результату досягти не можна. Потрiбно використовувати функцп деюлькох алгоритмiв для того, щоб удосконалити метод формування територiальних громад.
5. Методи дослщжень
Дослiдивши алгоритм Ырих вовкiв та метод багатокритерiально! оптимiзацil, було визначено, що для ршення поставлено! задачi потрiбно визначити уЫх уча-сникiв територiально! громади. Далi потрiбно побудувати математичну модель наведеного нижче алгоритму, зокрема моделi визначення критерi!в оцiнювання. Наступним кроком буде моделювання процесу оптимального розташування ад-мiнiстративних центрiв та адмшютративних одиниць у територiальних громадах.
Для визначення критерпв оцiнювання областi у створеному алгоритмi ви-користаемо метод багатокритерiально! оптимiзацi!, а саме оптимiзуемо параме-три областi (кластера), в яюй здiйснюеться пошук адмiнiстративних одиниць.
Таким чином, i-й кластер визначаеться наступним чином:
Rj-.Якщ оХ i = Лц\х2 = Л2\хъ = A3l....\xn = Ami,
то class = Cj, (1)
де x= (x1,x2,x3...xn) - юльюсть адмiнiстративних одиниць; Лы - набiр власти-
востей, як характеризують к-й критерш в /-тому кластер! (1е[1,Щ),Я - число допустимих адмшютративних центр1в, с - щентифжатор j-го р1вня, ^[1,ж]. Завдання кластеризацИ може бути описано функщею:
/:R{0,1}m,
(2)
де /(х) = (с1,с2,с3 ...ст), причому / j, коли критерш, що заданий
числом х, належить до класу ci.
Готовим ршенням е клас, який визначаеться наступним чином:
class= cj arg = maxt< j<m Bj.
(3)
Таким чином, заданий процес оптим1зац1х параметр1в област задля визначен-ня критерш оцшювання адмшютративних одиниць на предмет адмшютративного центру здшснюеться за допомогою методу багатокритер1ально1 оптимiзацil, зо-браженого на рис. 1. Це дозволяе ефективно виршити поставлене завдання.
Визначення загальноТ ктькосп критермв
у
Визначення n-го критер1я
Рис. 1. Багатокритер^альна оптимизация параметров административно! одинищ
Пропонуеться покрокова методика формування Tep^ropianbHrn громад з використанням алгоритму Ырих вовюв:
Крок 1. Пошук найближчих адмшютративних одиниць. Кожному адмшют-ративному центру вщповщають адмiнiстративнi одиницi xi = (xi,x2,.,xn), а ïx позищя генеруеться по областi в = (в1,в2...,вп), де в е шдексом позици адмшь стративних центрiв.
Крок 2. Знаходження найближчих трьох адмiнiстративниx одиниць. Кшце-ва позицiя адмiнiстративного центру генеруеться функщею:
f = min {(в - xH )2 + (в2 - xt2 )2 + . + (вп - xj2 } .
(4)
На цьому кроцi формуеться список з трьох адмшкративних центрiв, якi ближче всього знаходяться до адмiнiстративниx одиниць
Крок 3. Обчислення координат положення адмшютративного центру по вь дношенню до адмшютративних одиниць. Надалi обчислюеться положення на-ступних адмiнiстративниx центрiв De , D^ , Dtв i Y4, Ys, Y6.
D =
CiXa-X
Db =
C2X b X
Y = X-ADY = X -ADDY
A— 2arj a,
С = 2\
2i
де r i r2 - максимальне ластi, де a - е майбу—
а = 2 - 2
(5)
(6)
Положення адмшютративних центрiв A i C обчислюються за формулою:
(7)
(8)
адмшютративних одиниць розташованих по об-иторiальна громада:
(9)
де itr - це кшьюсть повторень здiйснення пошуку, а Maxitr - скiльки повто-рень буде всього.
Крок 4. Обчислення нових координат для адмшютративних одиниць. Щоб обчислити новi координати адмшютративних одиниць потрiбно знай-ти середне арифметичне до попередшх координат A1, A2, A3.
x(ü)
У + y + Уз 3
(10)
Крок 5. Порiвняння кшькост iтерацiй. Якщо вони не збiгаються, то все по-вертаеться до другого кроку.
Крок 6. У цьому крощ знаходиться найближчий адмшютративний центр по вь дношенню до наявних адмшютративних центрiв. Саме вiн надалi буде перевiрятись на предмет адмiнiстративного центру методом багатокрш^ально1 оптимiзацil.
Запропонований алгоритм дозволяе максимально ефективно знайти готове сфо-рмоване ршення щодо побудови теритс^альних громад за допомогою алгоритму сiрих вовкiв, а також створення можливостi перевiрки адмiнiстративних одиниць на предмет адмшютративного центру методом багатокрш^альнох оптимiзацil.
Метою використання алгоритму кажашв, зображеним на рис. 2, е оптимь зацiя параметрiв нечiткого кластеру. Основна щея являеться в опис областi, у якiй задiянi учасники територiальноl громади.
С
Початок
Визначення положения
I Визначення шькоспч ¡терацм I
Рис. 2. Функци алгоритму кажанiв
Для формування територiальних громад у Заставнiвському район Чершве-цько! областi (Укра'ша) був розроблений метод, який мютить в собi функци алгоритму Ырих вовкiв. Принцип роботи алгоритму зображений на рис. 3.
Рис. ВТЖлгоритм Ырих вовюв
В алгоритм! кажашв використовуеться ехолокащя для того, щоб анал1зува-ти шформащю, наведену ^ табл. 1, а також позищю м1ж адмшютративними центрами та адмшютративними одиницями наведену у табл. 2.
Наб
Таблиця 1
аб1р критерпв оцшювання
Назва НП Кь Кшьюсть Кшьюсть Кшьюсть по- Кшь- Кшь-
льюс дитячих вщдшв жежних час- юсть ль юсть
ть садочюв, полщх, тин, карень, соща-
шкш I К к К к льних
5 уста-
к нов, к
Заставна 2 3 1 1 2 30
Веренчанка 1 2 0 1 2 1
Кадуб1вщ 1 1 0 0 1 2
Ржавинщ 1 1 1 1 1 1
Юрювщ 2 1 1 1 1 2
Враховуючи особливють алгоритму сiрих вовкiв, а саме пошук позицп найближчих потенцшних учасникiв територiальноí громади, поняття вщстат мiж населеними пунктами в будь-якому випадку буде задовшьною.
Таблиця 2
Склад Заставшвського району Чернiвецькоí област (Украина)_
А Адмшютративний статус Кiлькiсть населення Вщстань до адмь шстративного центру, км
1 Заставшвська мюька рада м. Заставна 8068 0
2 Товтрiвська сшьська рада с. Товтри 1573 6,4
3 Дорошовецька сiльська рада с. Дорошiвцi 1372 10,4
4 Веренчанська сiльська рада с. Веренчанка с. Яблушвка 3602 8,4
5 Горшньошеровецька сiльська рада с. Г. Ш^вщ 2498 22
6 Задубрiвська сiльська рада с. Задубрiвка 862 18
7 Васловiвська сiльська рада с. Васловiвцi 1229 14
8 Кадубiвська сiльська рада с. Кадубiвцi 2838 10
9 Юрковецька сiльська рада с. Юрювщ 1652 10
10 Горошовецька сiльська рада с. Горошiвцi 981 15
11 Боянчуцька сiльська рада с. Боянчук 922 13
12 Добриновецька сшьська рада с. Добришвщ 1366 18
13 Вербовецька сшьська рада с. Вербiвцi 472 12
14 Малокучурiвська сiльська рада с. Малий Кучурiв 1141 9
15 Ржавинецька сiльська рада с. Ржавинщ 2752 23
16 Вiкнянська сiльська рада с. Вжно 1416 17
17 Брiдоцька сiльська рада с. Брщок 423 24
18 Митювська сiльська рада с. Митюв 312 24
19 Онутцька сiльська рада с. Онут 557 24
20 Чорнопотщька сiльська рада с. Потж 498 22
21 Погорлiвська сiльська рада с. Погоршвка 1436 15
22 Мосорiвська сiльська рада с. Мосорiвка 278 26
23 Самушинська сiльська рада с. Самушино 342 26
24 Баламутiвська сiльська рада с. Баламутвка 1595 24
Шсля того, як визначеш за допомогою алгоритму кажанiв усi учасники процесу формування територiальноl громади, можна перевiряти адмшютратив-нi одиницi на предмет адмшютративного центру за наступними кроками:
Крок 1. Визначення об'ективно! функци /(х),х = (хххл)т •
Крок 2. Iнiцiалiзацiя початково! кiлькостi кажашв х(1= 1...п), необхiдних
для здшснення перевiрки, швидкостi вибору критерив V, визначення адмшют-
ративно! одинищ А , кiлькостi критерив г , як наведенi у табл. 2. На даному
крощ задаеться початкове положення кажанiв в область Також задаеться число iтерацiй, тобто кшьюсть циклiв перевiрки.
Крок 3. Визначення частоти обробки / в х1.
Крок 4. Генеращя ршення щодо положення потенцiйного адмшютратив-ного центру.
На даному еташ важливо зафiксувати положення кажанiв у потенцшних ад-мiнiстративних центрах, використовуючи особливiсть алгоритму, а саме можли-вiсть кажанiв «засюти» у локальнш точцi. Дана особливiсть використовуеться для подальшого регулювання можливостi приеднання адмшютративних одиниць з шшо! територiальноl громади у поточну. Таким чином кажани мютитимуть шфо-рмацiю про положення та вщстань, що необхiдна для процесу приеднання:
/ = /п + / - /ипЖ^^Д] , (11)
V-1 + х-х)/ (12)
де х - поточне положення.
+ V. (13)
Крок 5. Генеращя локального ршення при умов^ що задане число в штер-
ваш вщ 0 до 1 е бiльше кiлькостi критерив (rand > г) :
=o+EA\E-1A ,
де A - кшьюсть потенцiйних адмшютративних одиниць.
Крок 6. Якщо локальне рiшення менше нiж поточне ршення i випадково задане число rand та в штерваш (0,1) менше, тж кiлькiсть критерив (rand> A), тодi застосовуеться нове ршення. KpiM того також знижуеться швидюсть обробки i збiльшуеться кiлькiсть учасниюв процесу формування те-риторiальноl громади:
процесу фо
X/
At+1 = at, a е [0,1] , (15)
Г = Г[[ - exp(-y)] ,y> 0. (16)
Крок 7. У випадку знаходження оптимуму цiльовоí функци робота алгоритму припиняеться, шакше виконуються кроки 4-6, поки не закшчаться iтерацií.
На приклад! застосування методу формування територiальних громад у Заста-внiвському районi Чернiвецькоí области (Украíна) отримаемо наступнi результати:
1. Припустимо, що у кожному населеному пункт! наявш школи, дитяч! садочки i заклад медичноí допомоги, тому накладемо обмеження на перев!рку набору критерiíв територiальноí одинищ алгоритмом кажашв:
А: (А1к > 0,А2к > 0,Азк > 0.^ Апк > 0). (17)
Проанашзувавши умови включення адмшютративних одиниць до перев!рки на предмет адмшютративного центру отримаемо наступш населен! винятки: Мит-юв, Мосор!вка, Онут, Погоршвка, Прилипче, Боянчук, Брщок. Так як у згаданих населених пункпв вщсутня лшарня, то значення одного критерiíв дор!внюють 0.
2. Необхщним е визначення сум!жност рад населених пункпв. Дана процедура виконуеться задля того, щоб уникнути так званих «бших плям» при фо-рмуванш територ!альних громад. Оскшьки сум!жш ради можуть включатись до двох ! бшьше територ!альних громад, то розум!емо, що так! ради залежать вщ сформованих територ!альних громад. Також вони залежать вщ iнформацií, яка здобута за допомогою алгоритму Ырих вовюв ! необхщна для приеднання. Тому, в першу чергу, сум!жними радами будемо рахувати винятков! населен! пун-кти, а ух подальше включення до то! чи шшо! територiальноí громади задаеться наступним обмеженням:
Ап:(/е[1,Я] ) ,Е< 0 > 1. (18)
Ради, що вщповщають значенню 0 будуть включеннi до сформованих по-тенцiйних адмiнiстративних центрiв. Iншi ради, якi набули значення 1, мають
можливють включення до 2 чи бшьше адмiнiстративних центрiв. Тому вони по-требують додаткового циклу перевiрки алгоритмом кажашв.
Таблиця 3
Сумiжнi ^ ради Заставнiвського району Чернiвецькоí област (Украша)
Ради населе-них пунклв Заставна Веренчанка Кадубiвцi Ржавинщ Юрювщ
Миткiв 0 0 0 0 1
Мосорiвка 1 0 0 0 0
Онут 1 0 0 0 0
Погорiлiвка 0 0 0 0 1
Прилипче 0 1 0 0 0
Боянчук 0 0 0 0 1
Брщок 1 0 0 0 0
Пiсля виконання циклу пошуку адмiнiстративних центрiв за допомогою алгоритму Ырих вовкiв серед 24 адмшютративних одиниць, було виявлено 5 по-тенцiйних адмiнiстративних центрiв.
За рахунок можливост завдання кiлькостi ггерацш, з кожним циклом мо-жуть виявлятись ще бiльше потенцiйних адмшютративних центрiв, проте зна-чення критерив буде меншою нiж у першш iтерацií. Дана логiка обробки вхщ-них i вихiдних даних, що зображена на рис. 4, дозволить оперувати ними у довольному порядку.
/
(Лжзрн \у 'г
г 1 I Дитяч! садочки к г'
I В|дд1ли п о ж ЦК'
Учасник територ1ал ьно'Г ромади 1
G
Пожежш частини
Учасник т«ритор1а/1ьио> г ромади 2
" !+критер'й '
Рис. 4. Лопка обробки вхщних i вихiдних даних
Такий пiдхiд може бути застосований ситуативно. Розгляне? якщо при пошуку учасникiв процесу формування територiальноí включена адмiнiстративна одиниця з iншоí громади. Отже íí уча обидвох громадах. В такому випадку виникае дуальний зв'язок. го зв'язку наведена на рис. 5.
О
Она! оЬ]ес(в
+Дитяч1 садочки() +В1дфли полйцЩ} +Пожежн1 части ни О +Л1карн1()
+Аз50с1а1юп
■|-Дитяч1 садочки() +Вщд1пи ПОЛЩИ'О ■«-Пожежы части ни (} +7ЬсаршО
Create о^ест
Рис. 5. Дульний зв'язок адмiнiстративних одиниць
ад, була лива в дуально-
При виникненнi такого зв'язку мiж двома об'ектами, в даному випадку ад-мiнiстративними одиницями, як мають однаковий набiр та кшьюсть критерiíв, можна помiтити цшком очевидну залежнiсть. Маючи однаковi параметри повь домлення, яке вiдсилаеться до системи буде також щентичним. Це зумовлюе можливiсть створення класу, який автоматизуе цей процес. Також при виник-ненш такого роду зв'язку, одразу повщомлятиме про те, що iснуе 2 чи бiльше ршення.
Гнучюсть запропонованого методу дозволяе нам власноруч проаналiзувати до-цiльнiсть включення адмшстративно1' одиницi в ту чи iншу територiальну громаду.
6. Результати дослщжень
Розроблений метод формування терш^альних громад формуеться на базi до-слiдження та аналiзу даних Заставшвського району Чертвецько1' области (Украша) управлшня статистики, а також характеристики наявного потенщалу культурно-побутового обслуговування стьсько1" поселенсько!" мереж станом на 01.03.2016. Для формування територiальноí громади у Заставшвському районi застосовуються
роевi алгоритми, такi як алгоритм кажашв, а також алгоритм сiрих вовюв. Пiсля ви-конання циклiв пошуку учасниюв формування територiальних громад алгоритмом, зображеним на рис. 6, було виявлено 24 населених пункти. Сумiжних рад е 7, тому при перевiрцi на предмет адмшютративного центру алгоритмом кажашв до уваги сприймалось 17 населених пунклв, що зображеш на рис. 7.
Рис. 6. Алгоритм формування територiальних громад
Застосувавши запропонований алгоритм формування територiальних громад отримаемо наступну карту потенцшних територiальних громад (рис. 7).
Рис. 7. Карта потенцшних територ!альних громад
На карт! позначено 5 потенцшних тери
штор!альних громад вщповщним
кольором:
1. Заставшвська територ!альна громада (червоний).
2. Костриж!вська територ!альна громада (зелений).
3. Кадуб!вська територ!альна громада (жовтий).
4. Ржавинська територ!альна громада (синш).
5. Малокучур!вська територ!альна громада (оранжевий).
Населен! пункти, як! входять до складу територiальноí громади пропоно-ваним адмшютративним центром наведен! у табл. 4.
Таблиця 4
Номер ТГ Ради, як! входять у ТГ Пропонований центр ТГ
1 Товтри, Брщок, Вжно, Погоршвка Заставна
2 Прилипче, Бабин, Репуженщ, Зве- Костриж!вка
3 Веренчанка, Чуньюв, Васил!в, До-рш!вщ Кадуб!вщ
4 Самушин, Добришвщ. Омут, Бала-мут!вка Ржавинщ
5 Юрювщ, Горш!вщ, Васлов!вщ, Шубранець, Горшш Шер!вщ Малий Кучур!в
Пропонований метод можна застосувати до будь-якого регюну Укра!ни або зарубiжно! кра!ни i3 аналогiчним територiальним дiленням державно! земельно! власностi. Гнучкiсть пропонованого методу дозволяе ефективно виявляти осно-вш компоненти проектування територiального розподiлу. По адмшстративним пунктам можна розташовувати критерй оцiнювання не тiльки дитячi садочки, пожежш частини, вiддiлки мiлiцi!, сощальт установи, тощо, а й по економiч-ним та екологiчним критерiям.
7. SWOT-аналiз результатiв дослiдження
Strengths. Сильною стороною у проведеному дослщженш е аналiз шфор-мацiйних технологш та алгоритмiв, якi використовуються при формуванш ад-мiнiстративно-територiальних громад в Укра!ш. Також важливим е створення нового методу формування адмiнiстративно-територiальних громад на основi сучасних методiв та ройових алгорштв.
Використавши при проектуванш методу формування адмшютративно-територiальних громад поеднання алгоритму кажашв, алгоритму Ырих вовюв та методу багатокритерiально! оптимiзацi! було виконано поставленi цiлi досль дження та вирiшенi iснуючi проблеми. Таю проблеми виникають при викорис-танi одного алгоритму для ршення задач даного типу.
Weaknesses. Слабкою стороною е те, що шформацшт данi, на основi яких будуються гео-iнформацiйнi карти, мають бути найбшьш актуальними. Це пов'язане з тим, що для отримання бшьш точного результату при формуванш територiальних громад необхщно використовувати актуальнi данi.
Opportunities. Можливостями для подальших дослiджень е переймання досвiду кра!н Евросоюзу в питаннях формуваннi адмiнiстративно-територiальних громад, вивчення технологiй та методов, що використовуються при дослщження даного пи-тання для впровадження у метод гнучкост! Тобто можливiсть пiдлаштовувати метод тд рiзний тип адмiнiстративно-територiального розподшу то! чи iншо! кра!ни.
Threats. Складшсть iз впровадження отриманих результат дослiдження е те, що в Укра!ш вiдбуваеться багато змiн на рiвнi соцiуму, змiна потреб насе-лення, проведення багатьох реформ рiзного типу у зв'язку iз штегращею Укра!-ни в Евросоюз. Вс нижче перелiченi аспекти впливають на доцшьшсть запро-понованого методу формування територiальних громад, тому що юнують рiзнi типи територiального устрою.
Таким чином, SWOT-аналiз виявив необхiднiсть вдосконалення системи гнучкостi створеного методу формування адмiнiстративно-територiальних громад задля можливост впровадження пропонованого методу з рiзними типами адмiнiстративно-територiального устрою.
8. Висновки
1. Побудована математична модель процесу утворення територiально! грома-ди за допомогою алгоршмв сiрих вовюв та кажашв. Алгоритм кажашв визначае учасниюв майбутньо! громади, а алгоритм шрих вовкiв визначае адмiнiстративний центр. Оптимiзовано параметри територiальних одиниць за допомогою методу ба-
raTOKprnepianbHOi onraMi3a^i. Визначено критерii оцiнювання на предмет адмшь стративного центру. Створений Ha6ip кpитepiiв у кожного учасника тepитоpiaль-HOi громади е необхщною шформащею для подальшого приеднання.
2. Визначена шформащя та нaбip критерив оцiнювaння для регулювання процесу приеднання до тepитоpiaльноi громади взaемопов'язaнi i3 алгоритмом кaжaнiв. Таким чином утвореш нaсiсти регулюють сам процес приеднання, зок-рема доцiльнiсть включення населеного пункту до то!" чи шшо!" громади.
3. Встановлення положення адмшютративного центру у тepитоpiaльнiй гро-мaдi виконуеться за допомогою алгоритму шрих вовкiв. Пiсля виконання циклiв пepeвipки на предмет aдмiнiстpaтивного центру вЫх учaсникiв процесу форму-вання громади визначаеться адмшютративний центр, як остаточне ршення.
4. Пропонований метод протестований на пpиклaдi формування тepитоpiaль-них громад у Зaстaвнiвському paйонi Чертвецько1 облaстi (Украша). Результатом тестування е визначеш 5 потeнцiйних aдмiнiстpaтивних цен^в серед 24 кандида-тiв, 7 з яких е сумiжними радами. Пропоноваш центри тepитоpiaльних громад вщ-повiдaють вимогам поставлено: зaдaчi i мають повний нaбip кpитepiiв ощнювання.
Лiтература
1. Про добpовiльнe об'еднання тepитоpiaльних громад [Електронний ресурс]: Закон Украши вiд 05.02.2015 № 157-VIII. - Режим доступу: \www/URL: http://zakon5.rada.gov.ua/laws/show/157-19
2. Mirjalili, S. Grey Wolf Optimizer [Text] / S. Mirjalili, S. M. Mirjalili, A. Lewis // Advances in Engineering Software. - 2014. - Vol. 69. - P. 46-61. doi: 10.1016/j.advengsoft.2013.12.007
3. Madadi, A. Optimal Control of DC Motor Using Grey Wolf Optimizer Algorithm [Text] / A. Madadi, M. Motlagh // Technical Journal of Engineering and Applied Science. - 2014. - Vol. 4, № 4. - P. 373-379.
4. Yilmaz, S. A new modification approach on bat algorithm for solving optimization problems [Text] / S. Yilmaz, E. U. Kucuksille // Applied Soft Computing. -2015. - Vol. 28. - P. 259-275. doi:10.1016/j.asoc.2014.11.029
5. Gandomi, A. H. Bat algorithm for constrained optimization tasks [Text] / A. H. Gandomi, X.-S. Yang, A. H. Alavi, S. Talatahari // Neural Computing and Applications. - 2012. - Vol. 22, № 6. - P. 1239-1255. doi:10.1007/s00521-012-1028-9
6. Alcala-Fdez, J. KEEL Data-Mining Software Tool: Data Set Repository, Integration of Algorithms and Experimental Analysis Framework [Text] / J. Alcala-Fdez, A. Fernandez, J. Luengo, J. Derrac, S. Garcia, L. Sanchez, F. Herrera // Valued Logic & Soft Computing. - 2011. - Vol. 17. - P. 255-287.
7. Nakamura, R. Y. M. BBA: A Binary Bat Algorithm for Feature Selection [Text] / R. Y. M. Nakamura, L. A. M. Pereira, K. A. Costa, D. Rodrigues, J. P. Papa, X.-S. Yang // 2012 25th SIBGRAPI Conference on Graphics, Patterns and Images. -2012. - Р. 291-297. doi:10.1109/sibgrapi.2012.47
8. Fister, I. A Hybrid Bat Algorithm [Text] / I. Fister, D. Fister, X.-S. Yang // Electrotechnical Review. - 2013. - Vol. 80, № 1-2. - P. 1-7.
9. Wang, G. A Novel Hybrid Bat Algorithm with Harmony Search for Global Numerical Optimization [Text] / G. Wang, L. Guo // Journal of Applied Mathemat-
ics. - 2013. - Vol. 2013. - P. 1-21. doi:10.1155/2013/696491
10. Yang, X. S.Bat algorithm: literature review and applications [Text] / X. S. Yang, X. He // International Journal of Bio-Inspired Computation. - 2013. - Vol. 5, № 3. - P. 141-149. doi:10.1504/ijbic.2013.055093
- Vol.
/
