عنوان پایان‌نامه
شبیه سازی مکان مبنای پدیده های شهری بر مبنای یک سیستم چند عاملی اوتاما تای سلولی
- رشته تحصیلی
- مهندسی عمران-سیستمهای اطلاعات جغرافیایی(GIS)
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس 2 فنی شماره ثبت: 2166;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 54316
- تاریخ دفاع
- ۲۸ خرداد ۱۳۹۱
- دانشجو
- مسعود فرسایی
- استاد راهنما
- فرهاد صمدزادگان
- چکیده
- امروزه تغییرات پوشش زمین از مسائل چالش برانگیز جوامع انسانی می¬باشد. تغییراتی که در چند قرن گذشته، با افزایش فعالیت¬های انسانی و از بین رفتن تعادل میان انسان و طبیعت رو به فزونی گذاشته است. تخریب جنگل¬ها، گسترش مناطق بیابانی، تخریب مناطق حاصل¬خیز کشاورزی، گسترش سرسام¬آور برخی شهرها نمونه¬هایی از این پدیده¬ها هستند که زیست بوم انسان را به صورت مستقیم و غیرمستقیم به مخاطره می¬اندازد. عدم کنترل این تغییرات و نادیده گرفتن تسریع آنها بزرگترین تهدید برای توسعه پایدار جوامع می¬باشد. از این رو محققان همواره به دنبال شناخت و درک این پدیده¬ها و در نهایت شبیه¬سازی رفتار آن¬ها بوده¬اند و برای این منظور از مدل¬های ریاضی بهره می¬برند. این مدل¬ها می¬توانند به عنوان یک ابزار کارآمد در تصمیم¬گیری¬ها و برنامه¬ریزی¬های کلان مورد استفاده قرار بگیرند. در سال¬های اخیر تلاش¬های زیادی جهت بیان رفتار پدیده¬های زمین¬مرجع در قالب یک مدل ریاضی صورت گرفته است. این تلاش¬ها نشان داد با توجه به پیچیدگی¬هایی که ماهیت¬ها این پدیده¬ها دارند، دستیابی به یک مدل جامع و کامل جهت تفسیر میزان تغییرات پوشش زمین به سادگی میسر نخواهد بود. زیرا از یک سو نیروهای طبیعی بر میزان تغییرات نواحی تاثیر می¬گذارند و از سوی دیگر فعالیت¬ها و رفتارهای نامنظم و غیرقابل پیش¬بینی انسان¬ها رفتار آن¬ها را به مراتب پیچیده¬تر کرده است. از این رو تکامل و طراحی مدل¬های جدید، جهت شبیه¬سازی تغییرات پدیده¬های زمین با دقت¬های بالاتر همچنان مورد توجه می¬باشد. اتوماتای سلولی یکی از مدل¬های پرکاربرد در زمینه شبیه¬سازی پدیده¬های دینامیک است که در بسترهای متفاوت پیاده¬سازی شده و استفاده از آن¬ها در زمینه مدل¬سازی شهری به سادگی امکان¬پذیر است. این مدل¬ها صرف نظر از مزایایی که دارند به شدت به بستر پیاده¬سازی خود وابسته هستند و از سوی دیگر فاکتورهای محدودی را نیز می¬توان در آنها در نظر گرفت. هدف این تحقیق طراحی یک سیستم چندعاملی غیرمتمرکز جهت کنترل شبیه¬سازی فرآیند توسعه شهری توسط اتوماتای سلولی می¬باشد. کنترل در این سیستم به صورت محلی بوده و هر عامل مستقل از سایر عامل¬ها به یادگیری الگوهای تولید شده در ناحیه مورد نظر خود پرداخته و تلاش می¬کند تا بتواند آن الگوهای توسعه را شبیه¬سازی کرده و در نهایت اتوماتای سلولی بتواند روند توسعه را ادامه دهد. برای این منظور منطقه مورد مطالعه شهر اصفهان و حومه آن در سه بازه زمانی 1990، 2000 و 2005 میلادی انتخاب شده است. بازه زمانی اول جهت انجام فرآیند یادگیری چند عاملی سیستم استفاده شده است. در این مرحله استفاده از الگوهای تقویتی مختلف مورد بررسی قرار گرفته و در نهایت تاثیر پارامترهای مختلف سیستم بر این فرآیند مورد ارزیابی قرار گرفته است. در مرحله بعد نتایج شبیه¬سازی فرآیند اتوماتای کنترل شده بر منطقه مورد مطالعه نمایش داده شده و با توجه به اطلاعات بازه زمانی دوم، نتایج مدل در صورت ادامه روند توسعه تا سال 2005 میلادی برآورد شده است. در نهایت بر اساس سناریوهای متفاوت تاثیر پارامتر قدرت تفکیک مکانی که خارج از محدود کنترلی عامل¬ها می¬باشد، مورد ارزیابی قرار گرفته است.
- Abstract
- Land use and cover change is the challenging issues of humnan societies. Land use and cover changes have been growing by increasing human activites and loss of balance between man and nature in the last few centuries. Deforestation, expansion of wilderness areas, destruction of fertile agricultural areas and tremendous expansion in some cities are examples of these phenomena that directly and indirectly endanger ecosystem of humans. Ignoring of these changes is the biggest threat to the sustainable development of communities. Thus, researchers have been sought to understand these phenomena and simuating them by mathematical models. These models can be an effective tool used in decision-making and major planning of governments. In recent years, many efforts have been done to explain geospatial phenomena in terms of a mathematical model. These efforts have revealed that acquiring a comprehensive model for the interpretation of land cover changes can’t be easily reached because of the complex nature of these phenomena. Natural forces that affect change of areas on the one hand and on the other hand, irregular and unpredictable behavior of human activities make models more complex. Hence the development of new models designed to simulate the phenomena changes with higher resolutions are still considered. Cellular Automata are one of the common modeling approaches in simulation of dynamic phenomena that are implemented in various fields including simulation of urban expansions. These models are simulating urban growth in the buttom-up structure according to specific transition rules. The transition rules insert social and environmental variables into the conceptual model that identifying and modeling all of them can’t be easily possible in one area. The aim of this research is to design and implement decentralized multi-agent system that controls the urabn growth process by cellular automata. The control has localized nature in this system and every agent try ro learn growth patterns in a local region independently and reproduce growth patterns by cellular automation process. The study area of this research was the Isfahan city and its suburbs that required data were collected from satellite images in 1990, 2000 and 2005. The first time step was used to multi-agent learning of system. The different reinforcement schemas were implemented and the effects of various parameters were evaluated at this phase. The results of simulation process were displayed in the next phase and the effect of urbanization process was estimated in the year of 2005 according to results in the learning phase. Finally, the effect of spatial resolution that was out of the agent controls was evaluated according to different scenarios.
