محاكاة المدن

UrbanSim هو نظام محاكاة حضرية مفتوح المصدر، صممه بول واديل من جامعة كاليفورنيا، بيركلي ، وطُوّر بالتعاون مع العديد من الباحثين لدعم تخطيط استخدام الأراضي والنقل والبيئة في المناطق الحضرية . يُنشر النظام على الإنترنت منذ عام ١٩٩٨، مع مراجعات وتحديثات دورية، من الموقع www.urbansim.org. مؤرشف بتاريخ ٢٢ أغسطس ٢٠٠٩ على موقع Wayback Machine . تتولى شركة Synthicity Inc تنسيق تطوير UrbanSim وتقديم خدمات احترافية لدعم استخدامه. مُوِّل تطوير UrbanSim من خلال عدة منح من المؤسسة الوطنية للعلوم ، ووكالة حماية البيئة الأمريكية ، وإدارة الطرق السريعة الفيدرالية ، بالإضافة إلى دعم من ولايات وهيئات تخطيط حضرية ومجالس بحثية في أوروبا وجنوب إفريقيا. يمكن الاطلاع على مراجعات UrbanSim ومقارنته بمنصات نمذجة حضرية أخرى في المراجع. ^{[ ٥ ] [ ٦ ] [ ٧ ]}

كان أول تطبيق موثق لبرنامج UrbanSim عبارة عن نموذج أولي في مدينة يوجين - سبرينغفيلد بولاية أوريغون . ^{[ 8 ] [ 9 ]} وتم توثيق تطبيقات لاحقة للنظام في العديد من المدن الأمريكية، بما في ذلك ديترويت بولاية ميشيغان، ^{[ 10 ]} وسولت ليك سيتي بولاية يوتا، ^{[ 11 ] [ 12 ]} وسان فرانسيسكو بولاية كاليفورنيا، ^{[ 13 ]} وسياتل بولاية واشنطن. ^{[ 14 ]} وفي أوروبا، طُبِّق برنامج UrbanSim في باريس بفرنسا؛ ^{[ 15 ] [ 16 ] [ 17 ]} وبروكسل ببلجيكا؛ وزيورخ بسويسرا، بالإضافة إلى تطبيقات أخرى متنوعة لم تُوثَّق بعد في أوراق بحثية منشورة.

تم تنفيذ النسخة الأولية من برنامج UrbanSim بلغة جافا . ^{[ 18 ] [ 19 ]} ثم جرى تصميم بنية البرنامج بشكل معياري وإعادة تنفيذه بلغة بايثون ابتداءً من عام 2005، مع الاستفادة بشكل مكثف من مكتبة Numpy العددية. وقد تم تعميم البرنامج وتجريده من نظام نموذج UrbanSim، ويُشار إليه الآن باسم المنصة المفتوحة لمحاكاة المدن (OPUS)، وذلك لتسهيل بنية إضافية لنماذج مثل السفر القائم على النشاط، وتخصيص حركة المرور الديناميكي، والانبعاثات، وتغير الغطاء الأرضي. ^{[ 20 ]} تتضمن OPUS واجهة مستخدم رسومية ، ولغة تعبير موجزة لتسهيل وصول غير المبرمجين إلى العمليات الداخلية المعقدة. ^{[ 21 ]} ابتداءً من عام 2012، أُعيد تنفيذ UrbanSim باستخدام مكتبات بايثون العلمية الحديثة مثل Pandas. طورت شركة UrbanSim Inc. منصة UrbanSim السحابية التي تنشر عمليات المحاكاة على السحابة لضمان قابلية التوسع، مما يتيح تشغيل مئات أو حتى آلاف عمليات المحاكاة في وقت واحد، بالإضافة إلى واجهة مستخدم عبر متصفح الويب تعرض خريطة ثلاثية الأبعاد للمدخلات والمخرجات من المحاكاة. تم إعداد نماذج UrbanSim مسبقًا لـ 400 منطقة حضرية داخل الولايات المتحدة بمستوى تفصيلي يصل إلى مستوى التعداد السكاني. يمكن للمستخدمين في أي مكان في العالم أيضًا إنشاء نماذج UrbanSim باستخدام قوالب المناطق والقطع الأرضية، وذلك عن طريق تحميل البيانات المحلية واستخدام موارد السحابة لتحديد النماذج ومعايرتها تلقائيًا باستخدام البيانات المحلية. للمزيد من التفاصيل، تفضل بزيارة www.urbansim.com.

كانت أنظمة النماذج الحضرية السابقة تعتمد عمومًا على خوارزميات حلول حتمية ، مثل التفاعل المكاني أو المدخلات والمخرجات المكانية ، التي تُركز على قابلية التكرار وتفرد التقارب نحو حالة التوازن، ولكنها تستند إلى افتراضات قوية حول السلوك، مثل امتلاك الفاعلين معلومات كاملة عن جميع المواقع البديلة في المنطقة الحضرية، وانعدام تكلفة المعاملات، وتنافسية الأسواق بشكل كامل. تُعد طفرات وانهيارات سوق الإسكان، والأزمة المالية لعام 2008 ، أمثلة واضحة نسبيًا على أوجه القصور في السوق التي تُحفز استخدام افتراضات أقل تقييدًا في برنامج UrbanSim. وبدلًا من معايرة النموذج وفقًا لتوازن قطاعي، أو مجموعة شروط سنة الأساس، طُوّرت أساليب إحصائية لمعايرة عدم اليقين في برنامج UrbanSim الناجم عن استخدامه لأساليب مونت كارلو ، وعن عدم اليقين في البيانات والنماذج، وذلك بمقارنته بالبيانات المرصودة على مدى فترة زمنية طويلة، باستخدام أسلوب يُعرف باسم الدمج البايزي. ^{[ 22 ]} بالإضافة إلى افتراضاتها الأقل قوة بشأن الأسواق، يختلف برنامج UrbanSim عن تصميمات النماذج السابقة التي استخدمت مستويات عالية من تجميع الجغرافيا في مناطق واسعة، وعناصر مثل الأسر والوظائف في مجموعات كبيرة يُفترض تجانسها. بدلاً من ذلك، يتبنى UrbanSim نهج المحاكاة الجزئية، مما يعني أنه يُمثل العناصر الفردية داخل المحاكاة. هذا نظام نموذج على مستوى العناصر، ولكن على عكس معظم النماذج القائمة على العناصر ، فإنه لا يركز حصريًا على تفاعلات العناصر المتجاورة. تُستخدم الأسر والشركات أو الوظائف والمباني ومساحات الأراضي، المُمثلة بالتناوب بقطع الأراضي أو خلايا الشبكة أو المناطق، لتمثيل العناصر والمواقع داخل منطقة حضرية. تتيح تطبيقات نمذجة مستوى قطع الأراضي لأول مرة تمثيل إمكانية الوصول على نطاق المشي، وهو أمر لا يمكن القيام به بفعالية عند مستويات عالية من التجميع المكاني. ^{[ 23 ]}

من بين دوافع مشروع UrbanSim ليس فقط تقديم تنبؤات دقيقة بالنتائج المحتملة لاستثمارات النقل المختلفة وسياسات استخدام الأراضي ، بل أيضًا تسهيل مشاركة مدنية أكثر فاعلية في النقاشات التي غالبًا ما تكون مثيرة للجدل حول البنية التحتية للنقل أو سياسات الأراضي، والتي تتسم بتوزيع غير متكافئ للمنافع والتكاليف. وقد اعتمدت الدراسات الأولية في هذا المجال نهجًا يُعرف باسم "التصميم المراعي للقيمة". ^{[ 24 ] [ 25 ]} كما ظهرت مؤخرًا أعمالٌ لدمج أشكال جديدة من التصور ، بما في ذلك المناظر الطبيعية ثلاثية الأبعاد المُحاكاة. ^{[ 26 ] [ 27 ]}

• الموقع الرسمي للعبة UrbanSim