Integrace a praktické využití prostorových agentně založených modelů

Bc. Tomáš TUHÁČEK

Diplomová práce

Integration and practical use of spatial agent-based models

Anotace:

Práce se zabývá prostorovými agentně založenými modely, s důrazem na jejich praktické využití a možnosti integrace prostorových dat. Teoretická část se věnuje jednotlivým složkám agentních modelů. Zmíněn je nejdříve agent a jeho vlastnosti. Prostorový agentně založený model se dále skládá z chování agentů definovaného pravidly a prostoru, ve kterém probíhá pohyb a interakce. Z hlediska integrace dat je důležitý prostor typu grid a geograficky definovaný prostor tvořený vektorovými daty. Práce se dále zaměřuje na strukturu, inicializaci, podporované formáty dat a způsob pohybu agentů v daném prostoru. Před implementací vlastního modelu bylo nutné získat přehled o možných vývojových nástrojích pro agentní systémy. Vyzkoušeny byly nástroje NetLogo, Repast, MASON, GAMA Platform, AnyLogic a MATSim. V práci je vždy vysvětlen nejdříve postup sestavení základního modelu, následuje popis způsobu nahrání prostorových dat a jejich použití pro pohyb a interakci s ohledem na vlastnosti prostoru v modelu. V nástroji AnyLogic byla provedena simulace kapacity autobusové dopravy. Po provedených úpravách byla ověřena možnost použití agentně založeného modelu pro řešení problémů přetíženosti spojů na příkladu návratu studentů v odpolední špičce. Hlavním výstupem práce je model pohybu včel v prostředí vytvořený v nástroji GAMA Platform. Primárním účelem modelu je ověřit vliv místních podmínek, například výškových poměrů, na pohyb včel při hledání zdrojů potravy a šíření moru včelího plodu. Model byl použit ve dvou případových studiích s rozdílným charakterem modelovaného prostředí. Výsledek modelu prokázal, že výškové poměry mohou zamezit rozšíření nákazy z ohniska do úlů oddělených hřebenem vrchů. Výstupem modelu je, po úpravě v geografickém informačním systému, prozkoumaná oblast včetně intenzity návštěv uživatelem specifikovaných sektorů rozdělujících modelované území. V druhé případové studii se model choval dle očekávání. Území prozkoumané včelami odpovídalo výškovým poměrům a krajinnému pokryvu v dané lokalitě

Abstract:

The thesis is focusing on spatial agent-based models, with special attention given to their practical use and possibilities of integration of spatial data. In theoretical part individual components of agent models are described. Presented is the term agent with its attributes. Spatial agent-based model also consists of behaviour of agents defined by rules and space, in which movement and interaction take place. Regarding data integration only Grid and geographically defined vector based types of space have the necessary capabilities. Next structure, initialization, supported data formats, and the way of movement of agents in the space are defined. Before the implementation of model could happen, an overview of toolkits for agent based modelling had to be created. Tested were the following toolkits: NetLogo, Repast, MASON, GAMA Platform, AnyLogic a MATSim. First process of implementation of basic model is presented followed by loading of spatial data into the model to specify the movement of agents based on the modelled environment. In the AnyLogic toolkit a simulation of bus transport capacity was performed. After necessary adjustments were made, the model was used to solve the problem of overcrowding of buses during afternoon rush hour. The main output of the thesis is the model of movement of bees in the environment. The primary goal of the model is to verify, whether local conditions e.g. altitude ratios influence the way bees explore the surroundings when looking for food sources and the spread of American foulbrood. The model was used in two case studies with different characteristics of modelled environment. The results stated that altitude ratios can prevent the spread of infection from the source to the hives divided by ridge of hills. Outputs of the model also include, after necessary adjustment are done in Geographic Information system, the explored area with intensity of bee visits of user defined sectors, which are distributed through the whole modelling environment. The behaviour of the model in the second case study was satisfactory. Area explored by bees corresponded with altitude ratios and land cover in the location.

Klíčová slova

Agentně založený model, Prostorová data, Simulace, GIS, GAMA Platform

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 7. 5. 2019

Obhajoba závěrečné práce

• Vedoucí: RNDr. Jan Brus, Ph.D.

UNIVERZITA PALACKÉHO V OLOMOUCI

Přírodovědecká fakulta

Magisterský studijní program / obor:
Geografie / Geoinformatika