Microsimulation models in geography using object-oriented programming: an application to residential mobility

Abstract

The need to mitigate the repercussions of urban sprawl over the last decades triggered the use of systematic urban plans that encompass land use, transportation and environmental dimensions. These plans aim at forecasting housing demand and analyzing the impacts governmental policy programs may have on urban development. While a considerable number of transportation models has been developed and used in the regional transportation planning process, review of the recent literature reveals that land use models have received less attention. The lack of a fully documented and easily expandable land use model that incorporates formally the representation of spatial entities in the model triggered the need for the development of URM-Microsim (Urban Residential Mobility Microsimulation)·, a prototype decision-support system, which captures the household development and the housing market changes of a city. Initially, the analysis part of URM-Microsim is defined which captures the requirements of the system to be developed. For the graphical representation of the analysis model, UML with spatio-temporal extensions is used in conjunction with the Microsoft Visio 2000 UML CASE tool. Next, the design model of URM-Microsim is presented taking into consideration the implementation platform to be used. Therefore, UML with Arclnfo extensions (Arclnfo Geodatabase Model) in conjunction with the Microsoft Visio 2000 UML CASE tool is used for the graphical representation of the design model. Then, URM-Microsim is implemented and applied in the real world. The Municipality of Mytilene is chosen as a testing ground. A population synthesis technique is used to produce the Mytilene micro-data at the individual and household level. Aggregate demographic and housing market data are gathered from various data sources (for example, the National Statistical Service of Greece, Eurostat, etc.). Furthermore, a survey questionnaire is defined and used to collect a small sample of household and dwelling micro-data for the city of Mytilene. In addition, the probability distributions required by URM-Microsim are calculated. Finally, URM-Microsim is loaded with the Mytilene data and the system’s performance is examined; it is executed in order to simulate the population and housing market developments and the simulation results are discussed.

Η άναρχη οικοδομική ανάπτυξη των πόλεων τις τελευταίες δεκαετίες προκάλεσε την ανάγκη ανάπτυξης μοντέλων που αφορούν τη χρήση γης, τις συγκοινωνίες και το περιβάλλον. Στόχος τους είναι να προβλέψουν την απαίτηση για κατοικία και να αναλύσουν τις επιδράσεις που τα κυβερνητικά πολιτικά προγράμματα μπορούν να έχουν στην αστική ανάπτυξη. Η μελέτη της σχετικής βιβλιογραφίας έδειξε ότι ενώ ένας σημαντικός αριθμός μοντέλων έχει αναπτυχθεί και έχει χρησιμοποιηθεί κατά τη διαδικασία της περιφερειακής σχεδίασης των συγκοινωνιακών δομών διαφόρων πόλεων, λιγότερη πρόοδος έχει γίνει στον τομέα της χρήσης γης. Ένας βασικός λόγος είναι το γεγονός ότι πρόκειται για συστήματα από τη φύση τους εξαιρετικά πολύπλοκα. Γι’ αυτό το λόγο, κατά την ανάπτυξή τους είναι απαραίτητη η ομαδοποίηση των διεργασιών που περιλαμβάνουν, καθώς και η σταδιακή και αυξητική ανάπτυξή τους. Ακαδημαϊκοί και ερευνητές έχουν επικρίνει τα υπάρχοντα συστήματα για τα αμφίβολα αποτελέσματα τους και τα χαρακτηρίζουν ως ανεπαρκή για την πρόβλεψη και το σχεδίασμά της αστικής ανάπτυξης. Επιπλέον τα χαρακτηρίζουν ως «μαύρα κουτιά» θεωρώντας δύσκολο να κατανοήσουν τον τρόπο λειτουργία τους. […]