56 智能系统学报 第4卷 实的过程.实验结果虽然没有与实际数据完全一致， 但所反映的趋势是近似的，尤其是考虑到对比的数 据是每年的增长率而不是年度人口的净增长值， 78910 40r +实际人口增长率 12 1314151617 18 1920 35 ·实验模拟结果 21 22 23 24.25 6 28 29 3031 30 25 32 33 34353637 39 4041424344 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 15 58 59 60 61 6263 64 65 66 67 686970 10 (c)2003年城市化程度的模拟结果 0 234 年份 67890 图16人口增长率实验结果与真实数据的比较 12131451078 1920 293031 Fig 16 A comparison of growth ratio of population 2122232425262728 beteen actual data and experment result 32 33 34 35 363738 39 40 414243 图17是模拟浦东地区从1990年开始的城市化 45 47 48495051 52 543536 37 面积增长的情况，它显示了4个阶段(1990年、1996 5859 6061626364656667686970 年、2003年和2005年)的城市化区域.纹理的密集 (d)2005年城市化程度的模拟结果 程度表示相对的城市化程度，它与Agent的农业功 图171990、1996、2003和2005年浦东城市化区域的实 能成反比，与相对人口密度、居住功能、办公区功能、 验结果 商业功能、生态功能、工业功能中3个最大值的和成 Fig 17 The expermental results of urbanized area of Pud- 正比.实验结果中城市区域化的面积在1990和 ong in 1990,1996,2003 and 2005 respectively 2003年分别是4830m2和10735m2,预计到 2005年是13802m2.而城市化面积的实际值在 通过前面所述的实验，可以观察到哪些地方以 1990和2003年分别是4030km2和110.35m2,预 及在多大程度上城市被扩展了.这个系统的关键在 计到2005年是13000m 于环境和行为的模拟.基于前述的模拟系统，其他 些专门的应用也可以从那个基本模型中得到，只要 嵌入某些特殊设计好的模型即可 891011 5结束语 12 13 141516 17 1920 21 22 23 24 25 26 27 28 29 3031 这个项目的应用背景是基于GS工具研究城市 34353637 38 40 4142434 发展问题，比如在新兴地区的人口增长问题.为了获 45 17 48 49 52 53 56 得一个基于GS的模拟系统，设计了一个Muli-a 59 62 6 65 66 67 68 6970 ent系统来模拟多个个体或各种因素之间的相互作 用，另外通过GS工具建立并维护了一个虚拟环境， (a)1990年城市化程度的模拟结果 所有的agent都被设计成用来表示统计特征，执行 宏观层面上的活动，而在agent的行为中引入了随 10 11 机过程.所有的agent都是既合作又竞争的，它们的 15 16 17 1920 角色可以渐渐的演化.这种方法一方面可以减少模 27 28 29 30 3引 拟的复杂性，另一发面可以提高多agent模型的可 40 42 4344 信度.从环境的角度来看，任何可以影响人口迁移的 46 47 4849 50 32 53 5455 5657 因素都被看作是一种资源，所以可以用效能函数来 58 59 6061626364656667686970 定义资源作用在人口迁移上有多大作用的能力.效 能函数的定义在效能综合和简化编程上可以带来 (b)1996年城市化程度的模拟结果 些好处.模拟试验的结果和实际人口增长及城市化 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net实的过程. 实验结果虽然没有与实际数据完全一致 , 但所反映的趋势是近似的 ,尤其是考虑到对比的数 据是每年的增长率而不是年度人口的净增长值. 图 16 人口增长率实验结果与真实数据的比较 Fig. 16 A comparison of growth ratio of population between actual data and experiment result 图 17是模拟浦东地区从 1990年开始的城市化 面积增长的情况 ,它显示了 4个阶段 (1990年、1996 年、2003年和 2005年 )的城市化区域. 纹理的密集 程度表示相对的城市化程度 ,它与 Agent的农业功 能成反比 ,与相对人口密度、居住功能、办公区功能、 商业功能、生态功能、工业功能中 3个最大值的和成 正比. 实验结果中城市区域化的面积在 1990 和 2003年分别是 48. 30 km 2 和 107. 35 km 2 ,预计到 2005年是 138. 02 km 2 . 而城市化面积的实际值在 1990和 2003年分别是 40. 30 km 2 和 110. 35 km 2 ,预 计到 2005年是 130. 00 km 2 . ( a) 1990年城市化程度的模拟结果 ( b) 1996年城市化程度的模拟结果 ( c) 2003年城市化程度的模拟结果 ( d) 2005年城市化程度的模拟结果 图 17 1990、1996、2003和 2005年浦东城市化区域的实 验结果 Fig. 17 The experimental results of urbanized area of Pud2 ong in 1990, 1996, 2003 and 2005 respectively 通过前面所述的实验 ,可以观察到哪些地方以 及在多大程度上城市被扩展了. 这个系统的关键在 于环境和行为的模拟. 基于前述的模拟系统 ,其他一 些专门的应用也可以从那个基本模型中得到 ,只要 嵌入某些特殊设计好的模型即可. 5 结束语 这个项目的应用背景是基于 GIS工具研究城市 发展问题 ,比如在新兴地区的人口增长问题. 为了获 得一个基于 GIS的模拟系统 ,设计了一个 Multi2a2 gent系统来模拟多个个体或各种因素之间的相互作 用 ,另外通过 GIS工具建立并维护了一个虚拟环境. 所有的 agent都被设计成用来表示统计特征 ,执行 宏观层面上的活动 ,而在 agent的行为中引入了随 机过程. 所有的 agent都是既合作又竞争的 ,它们的 角色可以渐渐的演化. 这种方法一方面可以减少模 拟的复杂性 ,另一发面可以提高多 agent模型的可 信度. 从环境的角度来看 ,任何可以影响人口迁移的 因素都被看作是一种资源 ,所以可以用效能函数来 定义资源作用在人口迁移上有多大作用的能力. 效 能函数的定义在效能综合和简化编程上可以带来一 些好处. 模拟试验的结果和实际人口增长及城市化 ·56· 智 能 系 统 学 报 第 4卷