アーバンシム

UrbanSimは、カリフォルニア大学バークレー校の Paul Waddell が設計し、多数の協力者と共同で開発されたオープンソースの都市シミュレーションシステムで、大都市の土地利用、交通、環境計画をサポートしています。1998 年から定期的に改訂および更新され、www.urbansim.org から Web 上で配布されています。Synthicity Inc は UrbanSim の開発を調整し、そのアプリケーションをサポートする専門サービスを提供しています。UrbanSim の開発は、国立科学財団、米国環境保護庁、連邦道路管理局からの複数の助成金のほか、ヨーロッパや南アフリカの州、大都市計画機関、研究会議からの支援を受けて行われています。UrbanSim のレビューおよび他の都市モデリング プラットフォームとの比較については、参考文献を参照してください。^{[5] [6] [7]}

UrbanSimの最初の文書化されたアプリケーションは、オレゴン州ユージーン-スプリングフィールドでのプロトタイプアプリケーションでした。^{[8] [9]その後、このシステムのアプリケーションは、ミシガン州デトロイト、 [10]}ユタ州ソルトレイクシティ、^{[11] [12]}カリフォルニア州サンフランシスコ、^[13]ワシントン州シアトルなど、米国のいくつかの都市で文書化されています。 ^{[14]ヨーロッパでは、UrbanSimはフランスのパリ、 [15] [16] [17]}ベルギーのブリュッセル、スイスのチューリッヒで適用されており、その他のさまざまなアプリケーションがまだ発表された論文に記載されていません。

UrbanSimの最初の実装はJavaで実装されました。^{[18] [19]}ソフトウェアアーキテクチャはモジュール化され、 2005年からPythonで再実装され、 Numpy数値ライブラリを広範に使用しました。ソフトウェアはUrbanSimモデルシステムから一般化および抽象化されており、現在はOpen Platform for Urban Simulation (OPUS)と呼ばれ、アクティビティベースの移動、動的交通割り当て、排出量、土地被覆変化などのモデルのプラグインアーキテクチャを容易にしています。^[20] OPUSにはグラフィカルユーザーインターフェイスと簡潔な式言語が含まれており、プログラマー以外の人でも複雑な内部操作にアクセスできます。^[21] 2012年から、UrbanSimはPandasなどの最新のScientific Pythonライブラリを使用して再実装されました。 UrbanSim Inc. は、クラウド上でシミュレーションを展開して拡張性を高め、数百、数千のシミュレーションを同時に実行できるようにする UrbanSim Cloud Platform と、シミュレーションの入力と出力の 3D Web マップ ビューを備えた Web ブラウザー ベースのユーザー インターフェイスを開発しました。UrbanSim モデルは、米国内の 400 の都市圏について、国勢調査ブロック レベルの詳細で事前に構築されています。世界中のユーザーは、ローカル データをアップロードし、クラウド リソースを使用してローカル データを使用してモデルを自動的に指定および調整することにより、ゾーン テンプレートと区画テンプレートを使用して UrbanSim モデルを構築することもできます。詳細については、www.urbansim.com を参照してください。

以前の都市モデル システムは、一般的に、空間相互作用や空間入出力などの決定論的ソリューション アルゴリズムに基づいていました。これらのアルゴリズムは、均衡への収束の再現性と一意性を重視していますが、エージェントが首都圏のすべての代替場所に関する完全な情報を持っている、取引にコストがかからない、市場が完全に競争的であるなど、行動に関する強力な仮定に基づいています。住宅ブームとバブル崩壊、および金融危機は、UrbanSim でそれほど制限のない仮定を使用する動機となる市場の不完全性の比較的明確な例です。モデルを横断的な均衡または基準年の条件セットに調整するのではなく、ベイジアン メルディングと呼ばれる方法を使用して、モンテ カルロ法の使用とデータおよびモデルの不確実性から生じる UrbanSim の不確実性を、長期にわたる観測データに対して調整する統計的手法が開発されました。^[22]市場に関する仮定がそれほど強くないことに加えて、UrbanSimは、地理を大規模ゾーンに高度に集約し、世帯や仕事などのエージェントを同質と想定された大規模なグループに集約する以前のモデル設計とは異なります。代わりに、UrbanSimは、シミュレーション内で個々のエージェントを表すマイクロシミュレーションアプローチを採用しています。これはエージェントレベルのモデルシステムですが、ほとんどのエージェントベースモデルとは異なり、隣接するエージェントの相互作用のみに焦点を当てているわけではありません。世帯、企業または仕事、建物、および土地領域は、区画、グリッドセル、またはゾーンによって代替的に表され、都市圏内のエージェントと場所を表すために使用されます。区画レベルのモデリングアプリケーションにより、歩行スケールでのアクセシビリティの表現が初めて可能になりました。これは、空間の集約度が高い場合は効果的に実行できないことです。^[23]

UrbanSimプロジェクトの動機の1つは、さまざまな交通投資や土地利用政策の潜在的な結果について堅牢な予測を提供するだけでなく、利益とコストの不均衡な分配を伴う交通インフラや土地政策に関する論争の多い議論において、より慎重な市民参加を促進することです。このトピックに関する初期の作業では、Value Sensitive Designと呼ばれるアプローチが採用されました。^{[24] [25]}また、最近では、 3Dシミュレーション風景を含む新しい形式の視覚化を統合する作業も登場しています。 ^{[26] [27]}

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