Soluautomaattien ja agenttipohjaisten mallien käyttö kaupunkimallinnuksessa

Thumbnail Image

Files

master_Federley_Antti_2017.pdf (1.9 MB)

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Insinööritieteiden korkeakoulu | Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.

Authors

Date

2017-06-12

Department

Major/Subject

Geoinformatiikka

Mcode

M3002

Degree programme

Geomatiikan koulutusohjelma

Language

fi

Pages

57

Series

Abstract

Tämän diplomityön tavoitteena on tutkia kaupunkimalleissa käytettyä menetelmää geosimulointi sekä kahta siinä käytettyä tekniikkaa: soluautomaatteja ja agenttipohjaisia systeemeitä. Geosimulointi on tapa mallintaa ympäristöä ottaen huomioon siinä toimivien objektien vuorovaikutus ja siitä syntyvät kompleksiset ilmiöt. Työssä pyritään selvittämään miten kyseistä kahta tekniikkaa käytetään geosimuloinnissa ja mitä haasteita niihin liittyy. Kun haasteet on tunnistettu, tutustutaan kahteen ajankohtaiseen geosimuloinnin malliin ja siihen, miten kumpikin malli toteutti simuloinnin käyttäen agenttipohjaisia systeemeitä ja soluautomaatteja. Työ alkaa kirjallisuustutkimuksella, jossa tutustutaan soluautomaatteihin ja agenttipohjaisiin systeemeihin. Työssä keskitytään kyseisten tekniikoiden kohdalla erityisesti kaupunkimallinnuksen sovelluksiin. Kummastakin tekniikasta käsitellään lyhyesti tekniikoiden perusperiaatteet ja niiden erityisominaisuudet. Agenttipohjaiset systeemit soveltuvat hyvin mallintamaan yksilöiden toimintaa ympäristössä. Soluautomaateilla kyetään taasen mallintamaan yksinkertaisilla säännöillä ympäristöä ja siihen kohdistuvia muutoksia, jolloin kumpikin tekniikka täydentää toisiaan. Lopuksi tässä osuudessa työtä tutustutaan geosimulointiin sekä yhteen sen moderniin perusmalliin. Viimeisessä osuudessa työtä suoritetaan geosimulointiin liittyvien haasteiden tunnistaminen ja kahden geosimulointimallin vertailu asetettuihin haasteisiin nähden. Tavoitteena oli tunnistaa millaisia haasteita sekä soluautomaatteihin että agenttipohjaisiin systeemeihin liittyy mallintamisessa. Vertailun tuloksena selvisi, että kumpikin malli toteutti geosimulointimallin eri tarkoitusta varten, jolloin mallit käyttivät tekniikoita eri tavoin. Esimerkiksi yleiskäytännöllisempi malli ei ottanut kantaa mallin validointiin ja verifiointiin samalla tavalla kuin yksityiskohtainen, tiettyä käyttötarkoitusta varten luotu malli. Geosimulointia voidaan käyttää useissa eri sovelluksissa ja kohteissa, joten haasteiden huomioiminen riippuu mallin käyttötapauksesta.

The purpose of this thesis was to investigate a method used in urban modelling called geosimulation and two techniques associated with it: cellular automata and agent-based modelling. Geosimulation is a method to model environment and to take into account interaction of objects within it causing complex phenomena. Thesis aims to find how these two techniques are used in geosimulation and what kind of challenges affiliate with these techniques. Once the challenges are identified, a study is conducted on two current geosimulation models and how these models used cellular automata and agent-based modelling. The work begins with a literature review that covers cellular automata and agent-based systems. The emphasis on these techniques was urban modelling and its applications. Basics of the both techniques are reviewed along with more advanced characteristics. Agent-based systems are well-suited for modelling inviduals and their actions within an environment. Cellular automata on the other hand is a suitable modelling technique to model environment and its changes with simple transition rules. The result is that both methods complement each other. Finally at this part of the work geosimulation and one modern basic model of geosimulation is reviewed. Final part of this thesis covers identifying challenges associated with geosimulation and comparison of two geosimulation models using these challenges. The objective is to identify what kind of challenges is associated with cellular automata and agent-based systems with urban modelling. Based on the comparison of the models, both geosimulation models had different function and because of that models used methods differently. For example one of the models was more general purpose therefore the model didn’t use validation and verification methods same way as the model made for a designated purpose, which was a more detailed model. Geosimulation can be used for multiple different applications and situations therefore taking challenges into consideration depends on the use case.

Description

Supervisor

Virrantaus, Kirsi

Thesis advisor

Virrantaus, Kirsi

Keywords

geosimulointi, paikkatieto, soluautomaatit, agenttipohjaiset systeemit

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-201706135531

Collections

[dipl] Insinööritieteiden korkeakoulu / ENG