Simulation Geographischer Systeme

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Simulation Geographischer Systeme

• Peter MANDL
• UNIGIS Studientage 3/98
• Mittwoch, den 7. Juli 1999

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Inhalt des Vortrages

• 1. Was ist Computersimulation?
• 1.1 Dynamisierung von (räumlichen) Modellen
• 2. Rahmen für Geo-Simulation
• 3. Charakteristika und Aufgaben von
  Geo-Simulation
• 4. Drei Beispiele für Geo-Simulation
• 5. Ausblick

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1. Was ist Computersimulation?

• Erzeugen künstlicher Landschaften und Welten
  (SimCity etc.)
• Lösen von Gleichungen auf iterativem Wege
• Durchführung von Experimenten im Computer
• Dynamisierung von räumlichen Modellen

SimCity
Flug über NP Berchtesgaden
Travelling Salesmanproblem
Cellular Automata
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1.1 Dynamisierung von Modellen
Geographisches System
Rückschlüsse
Modellentwurf
Simulationsergebnisse
Konzeptuelles Modell
Implementation
Simulation
Computer-Modell
(nach PAGE 91)
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2. Rahmen für Geo-Simulation
Geo-System-Ebene
GI-System Ebene
Abbildungs-Ebene
Verhalten
Räumliche Konzepte
Theorien
Geo- Simulation
Struktur
Formale GI-Modelle
Angewandte GI-Modelle
Relationen
GIS-Grundfunktionen
Zustand
Objekte und Attribute
Daten
GIS-Datenmodelle
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3.1 Charakteristika von Geo-Simulation

• Verteilte Mod. (P, L, F, O / diskret, stetig)
• Dynamisierung (Zeit, Raum, Inhalte, ...)
• Kopplung von GI-Systemen und Simulationsumgebungen
  (Interfaces)
• Neue Methoden (Soft Computing, AI, ...)
• Mikro- und Makro-Ansätze
• Induktive und deduktive Modellbildung

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3.1 Charakteristika von Geo-Simulation

• Verteilte Mod. (P, L, F, O / diskret, stetig)
• Dynamisierung (Zeit, Raum, Inhalte, ...)
• Kopplung von GI-Systemen und Simulationsumgebungen
  (Interfaces)
• Neue Methoden (Soft Computing, AI, ...)
• Mikro- und Makro-Ansätze
• Induktive und deduktive Modellbildung

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3.2 Aufgaben von Geo-Simulation

• Verhaltenserkundung Spielräume ausloten
• Szenarienbildung was-wäre-wenn im Rahmen
  unterschiedlicher Ziele
• Zustandserzeugung vorgegebene Zustände anstreben
• Optimierung beste Zustände bestimmen

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3.2 Aufgaben von Geo-Simulation

• Verhaltenserkundung Spielräume ausloten
• Szenarienbildung was-wäre-wenn im Rahmen
  unterschiedlicher Ziele
• Zustandserzeugung vorgegebene Zustände anstreben
• Optimierung beste Zustände bestimmen

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4. Beispiel 1 Fuzzy-SDSS

• Thema Simulationsmodell zur Unter-stützung
  räumlicher Entscheidungen im Regionalbereich
• Ziel Empfehlung zur Regionsentwicklung
• Methode Fuzzy-System-Model
• Charakteristika
• Aufgaben

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4. Beispiel 1 Fuzzy-SDSS

• Entwicklungskriterien
• wirtschaftliche Basis
• Lebensqualität
• Umwelt
• demogr. Situation
• kulturelle Aktivitäten

• Entwicklungsziele
• keine Veränderung
• Industrie
• Transit
• Landwirtschaft
• Einrichtungen
• Tourismus
• Wohnnutzung

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4. Beispiel 1 Fuzzy-SDSS

• Eigenschaften des Ansatzes
• widersprüchliche Expertenmeinungen
• parallele Verarbeitung der Kriterien
• Zusammenhänge durch weiche Regeln
• leichte Verhaltenserkundung und Szenarienbildung
• Transfer neue Regeln, Operatoren etc.

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4. Beispiel 1 Fuzzy-SDSS

• Charakteristika
• Aufgaben

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4. Beispiel 2. VT/GIS

• Thema Simulationsmodell der landwirtschaftlichen
  Standorttheorie nach J.H. von Thünen
• Ziel Voraussage der optimalen Nutzung
• Methode GIS-Makro-Modell
• Charakteristika
• Aufgaben

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4. Beispiel 2. VT/GIS

• L Y ( P - C ) - Y D F
• mit
• L die jeweils erzielbare Bodenrente (z.B. in öS
  pro km²) ist,
• Y der Anbauertrag (z.B. in t pro km²)
• P der Marktpreis der Feldfrucht (z.B. in öS pro
  t)
• C die Erzeugungskosten der Feldfrucht (z.B. in öS
  pro t)
• D die Entfernung zum zentralen Ort (in km) und
• F die Transportkosten (z.B. in öS pro
  Tonnenkilometer).

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4. Beispiel 2. VT/GIS

• Eigenschaften des Ansatzes
• Berücksichtigung mehrere Städte
• Variable Transportkosten (Eisenbahn)
• Transporthindernisse (Seen)
• Friktionsoberflächen für Ertrag
• Transfer Mikro-, Meso- und Makroebene

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4. Beispiel 3 ISLAND-Demo

• Thema Explor. Modellierung von sozio-ökon.Folgen
  klimatischer Veränderungen
• Ziel Einflußfolgenabschätzung und
  Szenarienentwicklung
• Methode verteilte dyn. Geo-Simulation
• Charakteristika
• Aufgaben

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(No Transcript)
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4. Beispiel 3 ISLAND-Demo

• Eigenschaften des Ansatzes
• Arbeiten im Mikro- (Inhalt) und Makromodell
  (Raum) möglich
• Diffusionssimulation
• Interaktive Graphik
• offenes Konzept
• Zellulärer Automaten Ansatz

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5. Ausblick

• neue Plattformen Internet, verteilte Syst.
• neue Methoden Multiagentenbasierte Mod.,
  zelluläre Automaten, Fuzzy-Neuro-Genetische
  Modelle
• neue Ansätze Syndrom-, Komplexitätsm.
• Harmonisierung und Interoperabilität
• Geocomputation

MapServer
PIK
SFI
Leeds
OpenGIS
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Geo-Simulation
Java Antz
Multiagentenbasierte Modelle
RBSim
The Philosophical Computer
Zelluläre Automaten
FireGIS
Online Verkehr Duisburg
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Zitate zur Präsentation

• Fuzzy-SDSS
• DODSON, R.F. (1991) VT/GIS The von Thünen GIS
  Package. NCGIA, Santa Barbara
• ISLAND-Demo

CubiCalc Demo Download
VT/GIS Download
ISLAND Model Download