Výstupy a výsledky

První část výsledků spočívá v přehledu základních částí prostorového agentně založeného modelu. Jednotlivé složky jsou popsány včetně jejich vlastností a možných přístupů. Za nejdůležitější aspekt, lze považovat chování a pravidla určující pohyb a interakci. Možnost specifikovat chování agentů pomocí jednoduchých pravidel za zisku komplexního systému a emergence je hlavní výhodou agentně založených modelů. Kromě v práci použitého nejjednoduššího matematického přístupu, jsou popsány i složitější metody. Jedná se o tzv. kognitivní rámce či architektury Beliefs, desires, and intentions (BDI) a PECS (physical conditions, emotional states, cognitive capabilities and social status).

Prvním výstupem práce je rozbor problematiky práce s prostorem v agentně založených modelech. Integraci dat umožnují prostor typu grid a geograficky definovaný prostor tvořený vektorovými daty. Rastrová data lze rozdělit dle vlastností na kvalitativní a kvantitativní. Při nahrání souboru jsou jednotlivé buňky v rastru převedeny na agenty typu patch nebo cell a tón barvy určí hodnoty jejich proměnných. Odstínem lze pak určit intenzitu jevu. Vstupní data jsou nejčastěji ve formátu PNG a je nutné dbát na rozlišení a rozměry modelované oblasti. Dle parametrů nastavených v modelu lze data v některých případech transformovat při inicializaci. Dochází ale k deformacím a nepřesnostem ve vzdálenostech. Od určitých rozměrů, například pro GAMA Platform se jednalo o soubory s rozměry většími než 200 x 200 pixelů, nelze model pro nedostatek výpočetních kapacit nástroje používat. Pro inicializaci prostoru lze použit i soubory typu ASCII (asc) nebo CSV, kterým je v kódu dle hodnot přiřazena opět barva. Geografický infomační systém využívá data ve formátu shp. Pro pohyb agentů jsou vektorová data převedena do podoby ohodnocené sítě. Pro umístění agentů a určení zájmových bodu lze použít libovolné bodové a polygonové vrstvy, včetně vlastností specifikovaných atributy v atributové tabulce. Při testování nástrojů umožňujících import vektorových dat nebylo nalezeno žádné omezení co do velikosti a podrobnosti dat. V případě nástroje AnyLogic je podporován i import ve formátu xls a silniční sít je stažena z OSM serveru dle specifikované oblasti. Kromě zmíněných bodů je v práci popsána i struktura a způsob jakým se agenty v prostoru pohybují.

Dalším výstupem je praktické použití vývojových nástrojů pro tvorbu agentních systémů. Jednotlivé nástroje jsou popsány, včetně základních informací potřebných k spuštění softwaru. Součástí je vždy i návod na sestavení základního modelu a představen je způsob integrace s GIS v dané aplikaci. Jedná se především o využití prostorovým dat pro inicializaci prostředí a následné určení parametrů pro chování, pohyb a interakci agentů. Nástroje ale na rozdíl od GIS software neumožnují analýzu a vizualizaci výsledků získaných z většího počtu iterací. Nejčastější výstupy jsou v podobě textového souboru obsahujícího základní hodnoty sledovaných proměnných, případně jsou výsledky zobrazeny formou grafu. Nejvhodnějším řešením je použit ABM pouze pro výpočet a následnou analýzu provést v GIS umožnuje-li daný nástroj export dat ve formátu shp. Z hlediska podporované funkcionality, s ohledem na práci s prostorovými daty a náročnosti na implementaci vychází dle autora práce z testovaných nástrojů nejlépe Gama Platform nebo AnyLogic.

Pro simulaci kapacity autobusové dopravy pomocí ABM v nástroji AnyLogic byl využit model vytvořený původně pro území města Boston a okolí Davidem Sprogisem. Po úpravě parametrů a nahrání vlastních dat pro území České republiky, se model v praktické úloze choval dle očekávání a byl využit pro testování dvou možných variant řešení problému s nedostatečnou kapacitou dopravy v odpolední špičce.

Stěžejním výstupem práce je vytvořený model pohybu včel v prostředí v nástroji GAMA Platform. Motivace pro vznik modelu spočívala v šíření včelího moru a roli výškových poměrů v lokalitě. Model používá na vstupu výšková data, například DMR 5G a datovou sadu CORINE Landcover, obě v rastrovém formátu PNG s jevem vizualizovaným pomocí stupnice od černé po bílou a také vektorovou mřížku stejných rozměrů pro určení souřadnic výstupu a následnou vizualizaci výsledků. Dle pravidel specifikovaných v chování včely prozkoumávají své okolí za pomocí výběru některého ze sousedů s nižším nebo stejným odporem pro pohyb. Součástí modelu je i funkcionalita pro situace, kdy je účelem simulace pouze zjistit, zda může dojít k nákaze. Výsledkem modelu po 100 krocích je území prozkoumané včelami. Výstupy modelu jsou ve dvou formátech. Prvním je snaphshot konečného stavu ve formátu PNG. Druhým výstupem je prozkoumaná oblast uložena ve formátu Shapefile. Pro vizualizaci a analýzu je nutné výstup nahrát například do Aplikace ArcMap, vybrat sektory u kterých je hodnota atributu „Visited“ rovna dvěma. Velkou roli v ABM hraje vliv náhodnosti a nepředvídatelnosti chování. Z tohoto důvodu je nutné spustit simulaci vícekrát. V provedených experimentech se jednalo celkem o 25 iterací pro každou variantu modelu. Výsledky byly v aplikaci ArcMap uloženy do vstupní vektorové mřížky modelu a vypočtena intenzita návštěvnosti sektorů.

V prvním případové studii bylo modelováno katastrální území Zubří a okolí. V lokalitě se vyskytovala dvě ohniska, Veřovice oddělené hřebenem Veřovických vrchů a Vidče nacházející se jižně od výchozího bodu. Včely ani v jednom z provedených variant a iterací nedokázaly na území Veřovic doletět a lze konstatovat, že výškové poměry mohou za určitých okolností vytvářet zábrany pro šíření včelího moru.

Druhá případová studie sloužila především pro ověření chování modelu s jinými daty. V modelované lokalitě převažovala orná půda a několik oblastí s vyšším odporem v podobě lesů, průmyslové zóny a vrchů. Tvar prozkoumané oblasti byl radiální a intenzita návštěvnosti se snižovala od středu k okrajům s přihlédnutím k vlastnostem prostředí. Celkově bylo prozkoumané území větší než v předchozím experimentu, což může být způsobeno nižší heterogenitou krajiny modelované oblasti.

Výsledky případových studií

Průběh simulace
Území prozkoumané včelami dle výškopisných dat. (k.ú. Zubří)
Území prozkoumané včelami dle krajinného pokryvu. (k.ú. Zubří)
Území prozkoumané včelami dle odporu prostředí. (k.ú. Zubří)
Území prozkoumané včelami dle výškopisných dat. (mikroregion Březnicko)
Území prozkoumané včelami dle krajinného pokryvu. (mikroregion Březnicko)
Území prozkoumané včelami dle odporu prostředí. (mikroregion Březnicko)
Vytvořený model ke stažení včetně manuálu a ODD protokolu