Simulation Geographischer Systeme Peter MANDL UNIGIS Studientage 3/98 Mittwoch, den 7. Juli 1999.

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1 Simulation Geographischer Systeme Peter MANDL UNIGIS Studientage 3/98 Mittwoch, den 7. Juli 1999

2 7. Juli 1999Mandl: Simulation Geographischer Systeme 2 Inhalt des Vortrages Computersimulation 1. Was ist Computersimulation? 1.1 Dynamisierung von (räumlichen) Modellen Geo-Simulation 2. Rahmen für Geo-Simulation CharakteristikaAufgaben 3. Charakteristika und Aufgaben von Geo- Simulation Drei Beispiele 4. Drei Beispiele für Geo-Simulation Ausblick 5. Ausblick

3 7. Juli 1999Mandl: Simulation Geographischer Systeme 3 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 Travelling Salesmanproblem Cellular Automata SimCity Flug über NP Berchtesgaden

4 7. Juli 1999Mandl: Simulation Geographischer Systeme 4 1.1 Dynamisierung von Modellen Geographisches System Konzeptuelles Modell Computer-Modell Simulationsergebnisse Rückschlüsse Modellentwurf Implementation (nach PAGE 91)

5 7. Juli 1999Mandl: Simulation Geographischer Systeme 5 Theorien Relationen Objekte und Attribute Angewandte GI-Modelle Daten Formale GI-Modelle GIS-Grundfunktionen GIS-Datenmodelle Räumliche Konzepte Geo- Simulation 2. Rahmen für Geo-Simulation Geo-System-Ebene GI-System Ebene Abbildungs-Ebene Zustand Struktur Verhalten

6 7. Juli 1999Mandl: Simulation Geographischer Systeme 6 3.1 Charakteristika von Geo-Simulation VerteilteVerteilte Mod. (P, L, F, O / diskret, stetig) DynamisierungDynamisierung (Zeit, Raum, Inhalte,...) KopplungKopplung von GI-Systemen und Simulationsumgebungen (Interfaces) Neue MethodenNeue Methoden (Soft Computing, AI,...) Mikro-MakroMikro- und Makro-Ansätze InduktivededuktiveInduktive und deduktive Modellbildung

7 7. Juli 1999Mandl: Simulation Geographischer Systeme 7 3.1 Charakteristika von Geo-Simulation VerteilteVerteilte Mod. (P, L, F, O / diskret, stetig) DynamisierungDynamisierung (Zeit, Raum, Inhalte,...) KopplungKopplung von GI-Systemen und Simulationsumgebungen (Interfaces) Neue MethodenNeue Methoden (Soft Computing, AI,...) Mikro-MakroMikro- und Makro-Ansätze InduktivededuktiveInduktive und deduktive Modellbildung 123

8 7. Juli 1999Mandl: Simulation Geographischer Systeme 8 3.2 Aufgaben von Geo-Simulation Verhaltenserkundung:Verhaltenserkundung: Spielräume ausloten Szenarienbildung:Szenarienbildung: was-wäre-wenn im Rahmen unterschiedlicher Ziele Zustandserzeugung:Zustandserzeugung: vorgegebene Zustände anstreben Optimierung:Optimierung: beste Zustände bestimmen

9 7. Juli 1999Mandl: Simulation Geographischer Systeme 9 3.2 Aufgaben von Geo-Simulation Verhaltenserkundung:Verhaltenserkundung: Spielräume ausloten Szenarienbildung:Szenarienbildung: was-wäre-wenn im Rahmen unterschiedlicher Ziele Zustandserzeugung:Zustandserzeugung: vorgegebene Zustände anstreben Optimierung:Optimierung: beste Zustände bestimmen 123

10 7. Juli 1999Mandl: Simulation Geographischer Systeme 10 4. Beispiel 1: Fuzzy-SDSS Thema:Thema: Simulationsmodell zur Unter- stützung räumlicher Entscheidungen im Regionalbereich Ziel:Ziel: Empfehlung zur Regionsentwicklung Methode:Methode: Fuzzy-System-Model CharakteristikaCharakteristika AufgabenAufgaben

11 7. Juli 1999Mandl: Simulation Geographischer Systeme 11 4. Beispiel 1: Fuzzy-SDSS Entwicklungskriterien wirtschaftliche Basis Lebensqualität Umwelt demogr. Situation kulturelle AktivitätenEntwicklungsziele keine Veränderung Industrie Transit Landwirtschaft Einrichtungen Tourismus Wohnnutzung

12 7. Juli 1999Mandl: Simulation Geographischer Systeme 12 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.

13 7. Juli 1999Mandl: Simulation Geographischer Systeme 13 4. Beispiel 1: Fuzzy-SDSS CharakteristikaCharakteristika AufgabenAufgaben

14 7. Juli 1999Mandl: Simulation Geographischer Systeme 14 4. Beispiel 2:. VT/GIS Thema:Thema: Simulationsmodell der landwirtschaftlichen Standorttheorie nach J.H. von Thünen Ziel:Ziel: Voraussage der optimalen Nutzung Methode:Methode: GIS-Makro-Modell CharakteristikaCharakteristika AufgabenAufgaben

15 7. Juli 1999Mandl: Simulation Geographischer Systeme 15 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).

16 7. Juli 1999Mandl: Simulation Geographischer Systeme 16 4. Beispiel 2:. VT/GIS Eigenschaften des Ansatzes Berücksichtigung mehrere Städte Variable Transportkosten (Eisenbahn) Transporthindernisse (Seen) Friktionsoberflächen für Ertrag Transfer: Mikro-, Meso- und Makroebene

17 7. Juli 1999Mandl: Simulation Geographischer Systeme 17 4. Beispiel 3: ISLAND-Demo Thema:Thema: Explor. Modellierung von sozio- ökon.Folgen klimatischer Veränderungen Ziel:Ziel: Einflußfolgenabschätzung und Szenarienentwicklung Methode:Methode: verteilte dyn. Geo-Simulation CharakteristikaCharakteristika AufgabenAufgaben

18 7. Juli 1999Mandl: Simulation Geographischer Systeme 18

19 7. Juli 1999Mandl: Simulation Geographischer Systeme 19 4. Beispiel 3: ISLAND-Demo Eigenschaften des Ansatzes Arbeiten im Mikro- (Inhalt) und Makromodell (Raum) möglich Diffusionssimulation Interaktive Graphik offenes Konzept Zellulärer Automaten Ansatz

20 7. Juli 1999Mandl: Simulation Geographischer Systeme 20 5. Ausblick neue Plattformen:neue Plattformen: Internet, verteilte Syst. neue Methoden:neue Methoden: Multiagentenbasierte Mod., zelluläre Automaten, Fuzzy-Neuro- Genetische Modelle neue Ansätze:neue Ansätze: Syndrom-, Komplexitätsm. HarmonisierungInteroperabilitätHarmonisierung und Interoperabilität GeocomputationGeocomputation LeedsOpenGIS PIKSFI MapServer

21 7. Juli 1999Mandl: Simulation Geographischer Systeme 21 Geo-Simulation Java Antz The Philosophical Computer Online Verkehr Duisburg Multiagentenbasierte Modelle: RBSim Zelluläre Automaten: FireGIS

22 7. Juli 1999Mandl: Simulation Geographischer Systeme 22 Zitate zur Präsentation Fuzzy-SDSS DODSON, R.F. (1991): VT/GIS: The von Thünen GIS Package. NCGIA, Santa Barbara ISLAND-Demo VT/GIS Download ISLAND Model Download CubiCalc Demo Download