一种基于人工社会的城市安全宜居度建模方法技术

本发明专利技术涉及一种基于人工社会的城市安全宜居度建模方法，包括：结合指定城市真实地理空间环境、不同属性居民数据的agent，构建城市安全宜居度变化的人工社会仿真模型，并实时进行数据更新；从人工社会仿真模型提取数据，根据根据调研获取的安全设施重要性权重和各类安全设施的覆盖率进行城市宜居度和居民满意度的计算；根据计算得到的城市宜居度和居民满意度，进行居民和家庭agent决策行为和心理计算，更新agent的数据，循环计算，进行数据统计和政府政策的设置，以将城市宜居度和居民满意度均维持在预设的阈值范围内。通过本发明专利技术，能够综合多种因素影响下城市宜居度的变化情况，真实反映城市空间系统的复杂性，同时反映了复杂的人为因素和个体决策行为。

A modeling method of urban safety and livability based on Artificial Society

The invention relates to a modeling method of urban safety and livability based on artificial society, which includes: combining the agent of real geographical space environment of designated city and resident data with different attributes, constructing the artificial society simulation model of urban safety and livability changes, and updating the data in real time; extracting data from the artificial society simulation model, and important safety facilities obtained according to the research Sex weight and coverage of all kinds of safety facilities are used to calculate the livability and residents' satisfaction of the city; according to the calculated livability and residents' satisfaction, the decision-making behavior and psychological calculation of residents and family agents are carried out, the agent data are updated, circularly calculated, data statistics and government policies are set, so as to maintain the livability and residents' satisfaction of the city at the preset level Within the threshold. The invention can synthesize the change of livability of a city under the influence of various factors, truly reflect the complexity of the urban space system, and at the same time reflect the complex human factors and individual decision-making behavior.

【技术实现步骤摘要】
一种基于人工社会的城市安全宜居度建模方法
本专利技术涉及社会研究科学领域，更具体地说，涉及一种基于人工社会的城市安全宜居度建模方法。
技术介绍
在社会科学领域，“城市宜居度”是指一个城市或地区的居民所体验到的生活质量，涵盖自然因素、建筑因素、环境因素等，包含安全性、舒适性、便捷性、可达性、包容性等多个方面。城市宜居度不是城市发展新阶段的标志，而是城市发展和建设水平进入高层次阶段的必然结果，是随同城市建设过程产生的，并逐步被各专业的专家所认识，开始频繁使用的概念。城市系统是一个复杂系统，具有规模大、非线性、多因子、不确定等特点，加之近年来城市的负载力、人口增长、发展规模、基础设施风险不断加大，城市安全宜居度的研究成为城市居民和政府关注的重要难题。城市区域空间结构的演化被认为是大量微观主体的区位决策在时间维的集聚过程，而基于人工社会的建模仿真是研究城市问题的有效途径。这种自下而上的模型策略是复杂适应系统理论、人工生命以及分布式人工智能技术的融合，在社会科学研究中逐渐受到重视，目前已经成为继面向对象方法之后出现的又一种进行复杂系统分析与模拟的重要手段。其应用于城市问题的主要思想是把城市系统中的基本元素看作仿真实体，根据仿真实体的自然描述特性，在一定粒度上对城市系统进行自然分类，然后对各个仿真实体用主体的方式描述，建立一个与现实世界对应的人工社会模型。城市安全宜居度是居民居住环境评价的重要方面，直接影响到城市居民的人身安全和居住环境安全。探索和研究安全宜居城市的评估与建设，是实现城市安全素质提高、居民居住环境改善的关键。目前对于城市宜居度的研究方法主要有两个方面。一是从定性的角度研究宜居城市，如SofeskaE等，Okulicz-KozarynA等分别以斯科普里市和欧洲多个城市为背景对城市宜居度概念和定义进行了分析和研究；考虑了较为全面的宜居城市的含义和衡量指标，但研究只限于概念的认知和解释，并未考虑多种因素影响下城市宜居度的变化情况。二是从定量的角度评价城市的宜居性，方法多采用因子分析法和系统动力学方法(SD-systemdynamics)，如LiPengyan等重建了城市生活环境评价指标体系，运用主成分分析法，以我国35个典型的大中城市为例进行分析；YuDanlin等利用主成分分析法对上海公共安全的评估。该类研究关注静态空间均衡，侧重考虑在定量的指标变量下城市宜居度的估算，难以反映城市空间系统的复杂性。MaiT等以越南凯巴岛为例，利用系统动态模型进行基于场景的旅游开发规划，根据城市内部组成要素互为因果的反馈特点，从城市内部结构来寻找社会现象发生的根源，但明显忽视了复杂的人为因素和个体决策行为。而对城市宜居度而言，复杂的人为因素和居民决策行为是影响宜居度变化不可忽视的核心要素，也是最难以分析的复杂影响因素。因此，利用计算机技术采用人工社会建模方法研究城市诸多环境要素与居民的决策行为的相互作用对于研究城市宜居度具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述未考虑多种因素影响下城市宜居度的变化情况、难以反映城市空间系统的复杂性及忽视了复杂的人为因素和个体决策行为的缺陷，提供一种基于人工社会的城市安全宜居度建模方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种基于人工社会的城市安全宜居度建模方法。该方法的步骤包括：结合指定城市真实地理空间环境、代表不同属性居民数据的agent，构建城市安全宜居度变化的人工社会仿真模型，并实时进行数据更新；从人工社会仿真模型提取数据，根据根据调研获取的安全设施重要性权重和各类安全设施的覆盖率进行城市宜居度和居民满意度的计算；根据计算得到的城市宜居度和居民满意度，进行居民和家庭agent决策行为和心理计算，更新agent的数据，循环计算，进行数据统计和政府政策的设置，以将城市宜居度和居民满意度均维持在预设的阈值范围内。在本专利技术所述的基于人工社会的城市安全宜居度建模方法中，人工社会架构包括预处理、模型初始化、人工社会和数据管理；其中，预处理部分包含agent模型和数据处理，为人工社会仿真模型初始化提供可操作的Agent和获取多维数组数据信息；模型初始化部分包含agent的初始配置和空间环境导入，agent初始配置的内容有agent的属性、行为、种类、数量、次序及相互关系，空间环境导入用以将处理好的数据导入模型中，作为agent的运行环境；人工社会部分包括agent、空间环境和模型控制单元，agent和空间环境是人工社会仿真模型的基本组成部分，模型控制单元用以控制人工社会仿真模型的正常运转，包括agent调度、时钟控制、环境控制、状态控制、I/O控制，参数控制及情景模拟；数据管理部分是保证模型在运行时，将动态变化的地图数据、人口数据、关键参数进行数据提取、统计分析与可视化表示，并将其最新数据和agent状态保存至存储器中，作为模型下一步运行时的变量来使用。在本专利技术所述的基于人工社会的城市安全宜居度建模方法中，将指定城市真实地理空间环境进行网格化处理；由小到大划分为居民、家庭、网格、栅格和街道；其中，宜居度包括栅格安全宜居度、网格安全宜居度、街道安全满意度。满意度包括居民安全满意度、家庭安全满意度、栅格安全满意度、网格安全满意度、街道安全满意度。在本专利技术所述的基于人工社会的城市安全宜居度建模方法中，对环境和agent数据进行初始化，环境数据初始化包括各类安全设施覆盖率和建筑覆盖率的导入，数据更新时，执行安全设施覆盖率计算、人口密度计算和建筑覆盖率计算并进行可视化处理；agent数据初始化包括政府、家庭、居民、安全设施管理机构的基本信息和出生率、死亡率、就业率、失业率、初始满意度、空房资源，数据更新时考虑每年的年龄增长、新生人口、死亡人口、就读状态、年收入、满意度计算。在本专利技术所述的基于人工社会的城市安全宜居度建模方法中，agent决策行为包括设施修建、家庭搬迁、居民求职，心理计算考虑附近居民满意度的影响。在本专利技术所述的基于人工社会的城市安全宜居度建模方法中，数据统计包括栅格、网格、街道的数据统计和打印并进行保存，政府政策包括生育政策、外来人口增长率和投资力度的调控。在本专利技术所述的基于人工社会的城市安全宜居度建模方法中，agent有四类，分别是：政府agent、家庭agent、居民agent、安全设施管理机构agent；其中，政府agent代表研究区域的最高行政单位，发布城市规划的相关政策，使得安全设施管理机构对各类设施进行投资建设；政府agent的属性包括政府名称、政府坐标、行政区域；政府的活动为政策调整与发布，包括对每个网格的宜居度进行评估并对每个网格的所有家庭的满意度进行统计，然后根据其结果发布政策并将其消息传递给家庭、居民和相关的安全设施管理机构；家庭agent代表一个以结婚和血缘为纽带的基本社会单位，包括父母、子女及生活在一起的其它亲属；家庭agent的属性包括编号、家庭所在栅格编号、家庭所在网格编号、家庭成员结构、收入、支出、存款、家庭满意度、家庭居住偏爱；家庭的活动包括婚丧嫁娶、抚养孩子、家庭搬迁本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于人工社会的城市安全宜居度建模方法，其特征在于，包括，/n结合指定城市真实地理空间环境、代表不同属性居民数据的agent，构建城市安全宜居度变化的人工社会仿真模型，并实时进行数据更新；/n从人工社会仿真模型提取数据，根据根据调研获取的安全设施重要性权重和各类安全设施的覆盖率进行城市宜居度和居民满意度的计算；/n根据计算得到的城市宜居度和居民满意度，进行居民和家庭agent决策行为和心理计算，更新agent的数据，循环计算，进行数据统计和政府政策的设置，以将城市宜居度和居民满意度均维持在预设的阈值范围内。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于人工社会的城市安全宜居度建模方法，其特征在于，包括，
结合指定城市真实地理空间环境、代表不同属性居民数据的agent，构建城市安全宜居度变化的人工社会仿真模型，并实时进行数据更新；
从人工社会仿真模型提取数据，根据根据调研获取的安全设施重要性权重和各类安全设施的覆盖率进行城市宜居度和居民满意度的计算；
根据计算得到的城市宜居度和居民满意度，进行居民和家庭agent决策行为和心理计算，更新agent的数据，循环计算，进行数据统计和政府政策的设置，以将城市宜居度和居民满意度均维持在预设的阈值范围内。


2.根据权利要求1所述的基于人工社会的城市安全宜居度建模方法，其特征在于，人工社会架构包括预处理、模型初始化、人工社会和数据管理；其中，预处理部分包含agent模型和数据处理，为人工社会仿真模型初始化提供可操作的Agent和获取多维数组数据信息；模型初始化部分包含agent的初始配置和空间环境导入，agent初始配置的内容有agent的属性、行为、种类、数量、次序及相互关系，空间环境导入用以将处理好的数据导入模型中，作为agent的运行环境；人工社会部分包括agent、空间环境和模型控制单元，agent和空间环境是人工社会仿真模型的基本组成部分，模型控制单元用以控制人工社会仿真模型的正常运转，包括agent调度、时钟控制、环境控制、状态控制、I/O控制，参数控制及情景模拟；数据管理部分是保证模型在运行时，将动态变化的地图数据、人口数据、关键参数进行数据提取、统计分析与可视化表示，并将其最新数据和agent状态保存至存储器中，作为模型下一步运行时的变量来使用。


3.根据权利要求1所述的基于人工社会的城市安全宜居度建模方法，其特征在于，将指定城市真实地理空间环境进行网格化处理；由小到大划分为居民、家庭、网格、栅格和街道；其中，宜居度包括栅格安全宜居度、网格安全宜居度、街道安全满意度。满意度包括居民安全满意度、家庭安全满意度、栅格安全满意度、网格安全满意度、街道安全满意度。


4.根据权利要求1所述的基于人工社会的城市安全宜居度建模方法，其特征在于，对环境和agent数据进行初始化，环境数据初始化包括各类安全设施覆盖率和建筑覆盖率的导入，数据更新时，执行安全设施覆盖率计算、人口密度计算和建筑覆盖率计算并进行可视化处理；agent数据初始化包括政府、家庭、居民、安全设施管理机构的基本信息和出生率、死亡率、就业率、失业率、初始满意度、空房资源，数据更新时考虑每年的年龄增长、新生人口、死亡人口、就读状态、年收入、满意度计算。


5.根据权利要求4所述的基于人工社会的城市安全宜居度建模方法，其特征在于，agent决策行为包括设施修建、家庭搬迁、居民求职，心理计算考虑附近居民满意度的影响。


6.根据权利要求3所述的基于人工社会的城市安全宜居度建模方法，其特征在于，数据统计包括栅格、网格、街道的数据统计和打印并进行保存，政府政策包括生育政策、外来人口增长率和投资力度的调控。


7.根据权利要求3所述的基于人工社会的城市安全宜居度建模方法，其特征在于，agent有四类，分别是：政府agent、家庭agent、居民agent、安全设施管理机构agent；
其中，政府agent代表研究区域的最高行政单位，发布城市规划的相关政策，使得安全设施管理机构对各类设施进行投资建设；政府agent的属性包括政府名称、政府坐标、行政区域；政府的活动为政策调整与发布，包括对每个网格的宜居度进行评估并对每个网格的所有家庭的满意度进行统计，然后根据其结果发布政策并将其消息传递给家庭、居民和相关的安全设施管理机构；
家庭agent代表一个以结婚和血缘为纽带的基本社会单位，包括父母、子女及生活在一起的其它亲属；家庭agent的属性包括编号、家庭所在栅格编号、家庭所在网格编号、家庭成员结构、收入、支出、存款、家庭满意度、家庭居住偏爱；家庭的活动包括婚丧嫁娶、抚养孩子、家庭搬迁、获取家庭成员满意度信息；体现在家庭成员的增减、教育水平变化、家庭存款的变化、家庭居住地的变化和家庭满意度变化；
居民agent代表家庭成员；居民agent的属性包括编号、所在家庭编号、年龄、性别、婚否、学历、状态、收入、居住偏爱；居民agent的活动包括学习、生产、消费和满意度评价；
安全设施管理机构agent代表对环境中的各种安全设施进行统计和管理的单位；安全设施管理机构agent的属性包括机构所在栅格编号、机构所在网格编号、管理的设施类型；安全设施管理机构agent是现实城市社会系统中的安全设施管理者，活动是根据政府发布的政策对所辖区域安全设施的修建、改善和拆除。


8.根据权利要求3所述的基于人工社会的城市安全宜居度建模方法，其特征在于，
安全宜居度评价指标Quotai随着时间的发展根据人口密度进行动态变化，具体的设计规则为：



其中，Population_lastcell，Populationcell分别为上一年和当前栅格内的人口数量；Quota_lasti为上...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘理虎，秦世鹏，李晓文，芦飞平，闫慧敏，陈立潮，
申请(专利权)人：太原科技大学，
类型：发明
国别省市：山西;14