CC BY
32
Универсальный симулятор не содержит то огромное количество параметров, которые необходимы для моделирования различных систем. Однако построение модели с помощью данного симулятора, с одной стороны, позволяет выделить наиболее существенные факторы, влияющие на динамику процесса и, одновременно, отсечь все малосущественное в данной ситуации. С другой стороны, опираясь на анализ полученной модели, можно выделить те данные и тот уровень их детализации, которые наиболее полно характеризовали бы исследуемую систему и механизмы ее развития.
Именно такой предварительный анализ, полученный с помощью универсального симулятора, позволяет уточнить структуру данных, которые необходимы для дальнейшего более детального исследования. Последнее позволяет сэкономить большое число средств и
усилий на сбор ненужных для исследования данных, а необходимые данные собирать и хранить в том виде, который наиболее оптимален в том или ином конкретном случае.
Универсальный симулятор может использоваться не только для моделирования в естественных науках, но и для построения моделей социальных систем.
ЛИТЕРАТУРА
1. Тоффоли Т., Марголус Н. Машины клеточных автоматов. М.: Мир, 1991.
2. Gilbert N., Troizsch K. Simulation for Social Scientist. Open University Press, 2006.
Поступила в редакцию 21 декабря 2007 г.
МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИНАМИКИ РОСТА ГОРОДСКОЙ ЗАСТРОЙКИ НА ОСНОВЕ КЛЕТОЧНОГО АВТОМАТА
© О.А. Соломина, А.А. Арзамасцев
Целью данной работы является разработка модели динамики роста города. Исследование пространственной организации города осуществляется с помощью универсального симулятора на основе клеточного автомата [1].
В качестве примера рассматривается динамика застройки территории города Тамбова.
При моделировании использовали данные, полученные из [2-3].
Начальные условия и параметры. Будем использовать сетку размером 110x110 ячеек. Имеется 1 тип объектов - «объект застройки». Количество объектов в начальный момент времени 10. Универсальный симулятор позволяет задавать способность к перемещению и взаимодействию. В данном случае объекты не перемещаются и не взаимодействуют между собой. Диапазон обзора не задаем. Продолжительность жизни 200-400.
Наиболее вероятностным подходом к рассмотрению хронологической последовательности расширения городской территории является учет ландшафтных особенностей местоположения города. Поэтому «мертвые» зоны, обозначающие реки, водоемы и места, непригодные для строительства по своим топографическим особенностям, появляются на сетке с 0 итерации. В данном случае это будут зоны, обозначающие Тамбовское водохранилище, канал реки Цны, река Студе-нец и часть сетки справа от канала реки Цны (т.к. правый берег реки Цны был низменным и заливным и не мог служить строительной площадкой). Для обозначения парков, искусственных водоемов, кладбищ и других мест, в которых строительство не будет вестись, также используются «мертвые» зоны.
Для соблюдения масштаба используется карта Тамбова и зоны строятся с учетом того, что сторона каждой ячейки составляет 87,5 м. Начало координат находится в верхнем левом углу сетки. Каждый узел сетки имеет свои координаты. Шаг сетки в координатах равен 1.
Точку привязки, обозначающую место начала строительства крепости, зададим координатами (75, 51).
Одна итерация в реальном времени будет соответствовать 1 году. Отсчет ведется с 0 итерации, которая соответствует дате основания Тамбова - 1636 году.
Зоны, обозначающие часть реки Студенец и часть канала реки Цны, расположенные ближе к центру привязки, имеют старший приоритет. Зонам, обозначающим оставшуюся часть канала реки Цны, присвоим более низкие приоритеты и т.д.
Строительство линии ж/д дороги Москва-Саратов, прошедшей через Тамбов, в конце 1860-х гг. оказало несомненное влияние на последующий характер формирования городской планировки. Для обозначения железной дороги также будем использовать зоны и задавать им приоритеты следующие по старшинству.
Для управления темпами застройки территории воспользуемся тем, что при задании параметров регенерации объектов можно задавать количество объектов, появившихся за 1 итерацию, и менять это количество с определенного номера итерации. Начиная со 154 итерации (соответствующей 1790 году) увеличим количество объектов, появляющихся за 1 итерацию.
Для проверки адекватности данной модели рассмотрим соответствие результатов, полученных при моделировании, имеющимся планам города Тамбова (рис. 1).
Как видно из приведенных выше рисунков, данная модель позволяет получить достаточно достоверную информацию о динамике роста территории города.
ЛИТЕРАТУРА
1. Соломина О.А., Арзамасцев А.А. Универсального симулятор на основе клеточного автомата // Вестн. Тамб. ун-та. Сер. Естеств. и техн. науки. Тамбов, 2008. Т. 13. Вып. 1. С. 109-111.
2. Пирожкова И.Г. Планы Тамбова в XIX в. // Гуманитарные науки: проблемы и решения: сб. науч. ст. / под ред. А.А. Слезина. СПб.: Нестор, 2003.
3. Горелов А.А. Историко-географические факторы застройки южной части г. Тамбова (1636 г. - нач. XX века) // Гуманитарные науки: проблемы м решения: сб. науч. ст. / под ред. А.А. Слезина. СПб.: Нестор, 2003.
Рис.1. Сравнение результатов моделирования динамики городской застройки и картографических данных в различные моменты времени: а), Ь) - 1662 год и модель на 26 итерации; с), (!) - 1781 год и модель, полученная на 151 итерации; е), 1) - 1914 год и модель, полученная на 278 итерации; g), И) - 1989 год и модель, полученная на 353 итерации
Поступила в редакцию 22 декабря 2007 г.
