Материал: patrakeev_im_geoprostranstvennye_tekhnologii_v_modelirovanii

С учетом локальных правил 1, 2 и нового правила 3, сценарий развития городского пространства на рассматриваемой территории показан на рис. 3.7. Применяя подобный подход, можно формировать в модели неограниченное количество локальных правил для отображения особенностей социальных, экономических или экологических факторов, влияющих на процесс развития современных городов.

Рассмотрен упрощенный подход к формированию модели динамично развивающейся городской системы, тем не менее этот подход отражает обобщенную идею применения локальных правил перехода, которые задают состояние каждому единичному автомату структуры 2-ОС, и как элементарные локальных правила переходов могут быть применены для моделирования сложного поведения городской системы в рассматриваемом пространстве Z 2.

3.4.2 Преимущество однородных структур для моделирования пространственной организации градостроительной системы

Стремительное развитие технологий компьютерной графики, появление географических информационных систем, развитие теории самоподобных структур (фракталов), возникновение новой научной парадигмы – теории сложности и хаоса привело к увеличению количества исследований в направлении применения однородных структур для моделирования динамики развития градостроительных систем. Более того, применение однородных структур становится в настоящее время основным среди исследований, проводимых в области градостроительства.

76

Однородные структуры по своей сути являются пространственными, в связи с чем в настоящее время они нашли широкое применение для моделирования и решения различных пространственных проблем. Клеточные автоматы «особенно подходят для городского моделирования, где все процессы и явления имеют пространственное распределение и сами процессы являются интеграцией других, более сложных процессов и явлений» [13, 16].

Такое понимание клеточных автоматов позволяет рассматривать их как мощный инструмент в моделировании пространственнораспределенных систем, особенно в исследовании и прогнозировании перспектив развития города [23, 25 ].

Кроме пространственного характера классических однородных систем, существует еще ряд особенностей, которые позволяют с успехом использовать ОС-пространство для моделирования развития крупных городов и процессов урбанизации.

3.4.3 Представление знаний о пространственной динамике градостроительной системы с использованием продукций

Модель динамично развивающейся городской системы может быть представлена в виде двумерной регулярной решетки, или сетки, где каждый элемент решетки может принимать только два возможных значения: селитебные земли и земли сельскохозяйственного назначения.

Переход каждой ячейки регулярной решетки из одного состояния (земли сельскохозяйственного назначения) в другое состояние (селитебные земли) основывается на использовании простых правил, которые могут быть реализованы в модели как множество простых утверждений «ЕСЛИ-ТО».

Тем не менее, элементарные объекты, которыми являются ячейки регулярной решетки, взаимодействуя по простым и понятным правилам в виде утверждений «ЕСЛИ-ТО», могут внезапно образовывать странные, часто в том или ином смысле регулярные микро-структуры, «схема» которых не заложена ни в этих объектах, ни в этих правилах. Это свойство называется способностью к самоорганизации.

Простота и интуитивный характер однородных структур не только упрощает процесс построения моделей сложных динамических систем, но это также делает процесс создания таких моделей более легким для разработчиков моделей, чтобы понять развитие динамической системы и

79

интерпретировать результаты моделирования. Происходит это потому, что модель, основанная на теории однородных структур имитирует то, каким образом «мы изучаем, понимаем и описываем систему и явления реального мира» [34,37].

Пространство однородных структур (ОС-пространство) подобно растровым моделям пространственных данных (РМПД), которые применяются в геоинформационных системах. Растровые модели пространственных данных основаны на способах квантования пространства с помощью регулярных сеток, каждый элемент которых содержит идентификатор, с которым можно связать неограниченный по длине набор атрибутов. При этом важным свойством растра является неразрывная связь между пространственной и атрибутивной информацией в единой прямоугольной матрице, положение элементов которой определяется номерами строки и столбца. Такая структура представления позволяет в любой момент развернуть любой из привязанных к идентификатору атрибутов слой с размерностью исходной сетки. С помощью такого способа представления данных возможна формализация пространственно-непрерывной информации, которая свойственна большинству пространственно-временных процессов и явлений.

Растровый способ представления пространственных данных служит более точным аналогом реального мира, поскольку представляет собой меньшую абстракцию, с точки зрения содержательных свойств, воспринимаемых непосредственно наблюдателем. Например, даже неподготовленный пользователь легче отличит лес от поля или луга на растровом аэрофотоснимке, чем на тематической карте в векторном формате (без пояснительных подписей).

Кроме того, существуют определенные виды пространственных данных, которые невозможно или чрезвычайно сложно отразить с необходимой степенью детальности в векторном формате. В частности, информация об атмосферном давлении, облачности, высотах над уровнем моря, расстояниях от выбранной точки до всех остальных точек поверхности (поле расстояний) трудно представима явно в векторном виде.

Интеграция свойств однородных структур и возможностей геоинформационных технологий позволяет обеспечить решение таких задач, как обмен данными, хранение данных и их дальнейшую визуализацию. Подобие, то есть похожесть структур между клеточными

80