[發明專利]一種基于多智能體的城市人口空間分布估算方法及裝置

在審

• 申請號: 201910095266.1
• 申請日: 2019-01-30
• 公開（公告）號: CN109740292A
• 公開（公告）日: 2019-05-10
• 發明（設計）人: 董春;尹詩畫;劉紀平;張玉;康風光;劉新飛
• 申請（專利權）人: 中國測繪科學研究院
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 深圳市行一知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 44453
• 代理人: 楊賢

本發明涉及人口空間分布領域，公開了一種基于多智能體的城市人口空間分布估算方法及裝置。方法包括獲取輸入的影響城市多智能體人口空間分布的研究區域內多個建筑物周邊公共服務設施環境因素；建立城市多智能體人口空間分布估算模型；根據模型計算并比較多智能體搜索范圍內所有建筑物的綜合吸引力和多智能體當前所在建筑物的綜合吸引力，并判斷所述多智能體是否移動到搜索范圍內的任一建筑物，當達到預先設定的模型運行終止條件時，運行結束，輸出運行結果，否則，返回模型繼續計算；輸出結果。本發明根據影響居住選擇的建筑物周邊公共服務設施環境因素建立城市人口空間分布估算模型，可以獲得與生活中實際情況符合度更高的人口空間分布結果。

技術領域

本發明涉及人口空間分布領域，公開了一種基于多智能體的城市人口空間分布估算方法及裝置。

背景技術

城市是人口、資本和技術的集聚，作為人類的聚居地，城市的發展和人口分布有重要聯系。人口空間分布是指一定的時間點，人口在地域上的分布狀況，是人口過程在空間上的表現形式，也是人口地理學研究的核心問題。人口空間分布與城市的規劃建設、經濟發展有著密不可分的關系，也是解決自然資源短缺和區域發展不均衡的關鍵。

當前廣泛使用的人口分布數據通常是以行政區劃為單元，通過普查、抽樣統計等方式逐級匯總獲得的典型人口分布數據，在實際應用中存在以下三方面的不足：第一，時間分辨率低，全國人口普查每10年一次，數據更新周期長，難以準確揭示人口變化狀況；第二，空間分辨率低，以行政區為單元獲得的人口數據在行政單元內是均勻分布的，不能體現人口數據的空間分布特征；第三，不利于多源數據融合和綜合空間分析，以行政區為單元的統計數據與自然地理單元存在空間不匹配的問題，限制了以人口統計數據為基礎的多學科交互。

隨著科學技術的不斷進步，特別是近年來地球信息科學的突飛猛進，“自下而上”的多智能體模型的建模思路開始應用于城市人口空間分布的研究中，通過多智能體之間、多智能體與環境之間的相互作用，從微觀角度研究人口空間分布規律，解決了傳統研究方法采用的“自上而下”計量學模型存在的模型復雜、參數較多且計算量較大等問題，更具有自主性、智能性以及可移動性，更適合復雜地理問題的研究。

以多智能體建模技術為代表的地理模擬系統(Geographical SimulationSystem)為此類問題提供了新的解決方法。多智能體系統近年來被廣泛應用于地理學模擬研究中，尤其是地理學中的空間結構變化動力機制研究，并取得了一定的進展。在城市地理學中，該方法用以模擬影響城市發展的各種動力機制，模擬城市的發展方向和城市的人口空間分布及土地利用/擴張。智能體(Agent)的概念最早可追溯到1977年Carl Hewitt的“Viewing Control Structures as Patterns of Passing Message”一文。在此文中，CarlHewitt定義了具有自兼容性、交互性和并發處理機制的對象，稱為“Actor”，該對象具有封閉的內存狀態，并且可以與其他同類對象進行消息發送和反饋。1986年MIT的著名計算機科學家及人工智能學科的創始人之一M.Minsky在“Society of mind”中提出了智能體的概念，并試圖將社會協作行為的概念引入到計算機系統中。2001年，M.Minsky對Agent的概念作了進一步的說明，他認為智能體(Agent)是一些具有特別技能的個體。英國的Agent理論專家Wooldridge和Jennings在2009年提出Agent是一個自主的程序，它能基于其對環境的理解，有能力控制自己的決策行為，以追求達到一個或多個目標。多智能體系統是由一定數量的智能體通過相互合作和自組織，在集體層面上呈現出有序的協同運動和行為。系統中每個智能體都具有相對簡單的功能及有限的信息采集、處理、通訊能力，然而經過局部個體之間的信息傳遞和交互作用后，整個系統往往在群體層面上表現出高效的協同合作能力及高級智能水平，從而實現單個智能體所不能完成的各種艱巨、復雜、精度要求高的任務。它是復雜適應系統、人工生命以及分布式人工智能技術的融合，已經成為一種進行復雜系統分析與模擬的思想方法和工具。