Công cụ và mô hình đọc sự vận động không gian đô thị

2.2 Cơng cụ mơ hình đọc sự vận động khơng gian đô thị Arnaud Banos – CNRS, Alexis Drogoul – IRD, Bent Gaudou – Đại học Toulouse, Huỳnh Quang Nghi – Đại học Cần Thơ, Trương Chí Quang – Đại học Cần Thơ, Võ Đức Ân– MSI-IFI Biểu diễn hệ thống thực tế phức tạp nhằm dự báo biến động xảy đề giải pháp quy hoạch phù hợp thách thức đặt công tác nghiên cứu mô hình hóa tin học Bổ khuyết cho phương pháp phân tích cổ điển khác, cách tiếp cận cho phép thiết kế mơ hình động kết tương tác biểu diễn tin học thực thể hệ thống mơ hình hóa (tác nhân, thể chế, môi trường, quy hoạch, v.v ) Những mô hình sau sử dụng cơng cụ hỗ trợ cho trình thực nghiệm “ảo” – có sử dụng mơ - kết nghiên cứu phân tích cách chi tiết; khuyến khích tương tác với người dùng Mục tiêu lớp học chuyên đề để học viên làm quen với phương pháp mơ hình hóa tin học tượng tăng trưởng đô thị Sử dụng nghiên cứu phát triển đô thị phần thành phố Cần Thơ (đồng Sơng Cửu Long) giai đoạn 2000-2010, khóa học đề cập đến vấn đề sau: mơ hình tăng trưởng thị; phương pháp tập hợp tạo liệu (địa lý, thị, xã hội) phục vụ mơ hình hóa (hệ thống thơng tin địa lý, hình ảnh vệ tinh, kết điều tra); xây dựng mơ hình tăng trưởng thị phần mềm mơ hình hóa Gama, mơ mơ hình theo vấn đề đặt Học viên làm việc theo nhóm nhỏ với nhiệm vụ phát triển bổ sung mơ hình sở cách thêm liệu đề quy luật Mỗi nhóm có nhiệm vụ tổng kết phương pháp nghe giới thiệu hai buổi đầu khóa học Tháng năm 2015 / Khóa học Tam Đảo 2014 / © AFD [179] [Alexis Drogoul] Trước ngày bắt đầu lớp học, giảng viên hỗ trợ học viên cài đặt máy phần mềm cần thiết phục vụ cho nội dung học Ngày học thứ nhất, thứ Năm ngày 24 Phần đầu lớp học chuyên đề dành để giới thiệu học viên giảng viên (xem tiểu sử giảng viên, danh sách học viên cuối chương) Lần lượt học viên giới thiệu chéo người ngồi bên cạnh mình, giới thiệu quan làm việc, nghiên cứu thực mong đợi cá nhân lớp học chuyên đề Trong phiên họp toàn thể, bạn nghe giới thiệu nhiều thách thức đặt trình thị hóa ngày gia tăng tốc độ thị hóa ngày lớn giới Trong lớp chuyên đề chúng ta, đặt vào vị nhà hoạch định sách, chuyên gia quy hoạch Các bạn phải tìm hiểu tính động hệ thống thị, đốn định dự báo biến động hệ thống, mô tả đánh giá biến động mô sách liên quan đến quy hoạch Chúng ta nghiên cứu chủ yếu mơ hình hình thái thị mơ hình tăng trưởng Bản đồ 16 Ví dụ Cần Thơ Nguồn: tác giả [180] Tháng năm 2015 / Khóa học Tam Đảo 2014 / © AFD thị, nghĩa mơ hình biểu diễn biến động không gian đô thị môi trường vật chất Để hiểu tính động, xây dựng mơ hình sử dụng nhiều số liệu khác nhau: hình ảnh vệ tinh, ảnh chụp từ cao, điều tra, nghiên cứu điền dã, v.v Số liệu phối hợp tùy theo mục tiêu đặt với mơ hình để tìm hiểu q trình biến động hệ thống xã hội, đô thị môi trường Khóa học giới thiệu phương pháp luận, vấn đề nghiên cứu ứng dụng Chúng cố gắng truyền tải kinh nghiệm cách làm để bạn độc lập xây dựng sử dụng mơ hình, giới thiệu để bạn làm Sơ đồ quen với phương pháp thường sử dụng đề án thị hóa Tồn phần giảng lý thuyết tập thực hành sử dụng liệu giảng viên xây dựng dựa liệu thành phố Cần Thơ (xem Bản đồ 16) Cần Thơ thành phố lớn đồng sơng Cửu Long có sức phát triển động vòng mười năm qua Chúng ta có số liệu phong phú phát triển thành phố Về mặt lý thuyết, khóa học tổ chức sau: 19 Tổ chức lớp học Nguồn: tác giả Tháng năm 2015 / Khóa học Tam Đảo 2014 / © AFD [181] Arnaud Banos giới thiệu tổng quát mô hình tăng trưởng thị khác tập trung giới thiệu vấn đề liên quan ưu điểm mơ hình Buổi chiều, Bent Gaudou giới thiệu phương pháp luận xây dựng mơ hình Sau đó, Trương Chí Quang giới thiệu cơng tác thu thập xử lý số liệu Ngày thứ sáu dành để giới thiệu cơng cụ mơ hình hóa mơ giới thiệu hai mơ hình biểu diễn mơ hình hóa thị - mơ hình tế bào tự động mơ hình tác tử sử dụng thơng tin véc-tơ Hai ngày cuối nhóm làm việc nhóm – nhóm bốn người có giảng viên hỗ trợ - nhóm có hai phần trình bày Sơ đồ trước lớp học Hai học viên đại diện lớp chuẩn bị có trình bày giới thiệu lớp học chuyên đề phiên tổng kết toàn thể vào thứ bảy 2.2.1 Mơ hình tăng trưởng thị [Arnaud Banos] Mơ hình tăng trưởng thị có lịch sử phát triển lâu dài, bước phát triển mơ hình hóa gắn với biến động đời sống phương thức lập kế hoạch tăng trưởng thị Mơ hình học giả Von Thunen mô 20 The Urban Modelling Timeline Nguồn: Batty, 2014 [182] Tháng năm 2015 / Khóa học Tam Đảo 2014 / © AFD Sơ đồ 21 Von Thunen Model Nguồn: Von Thunen, 1842 hình mơ hình tập trung vào phân tích kinh tế khơng gian địa lý thị Von Thunen vốn chủ đất Ông quan sát tính quy luật cách tổ chức thị nông thôn Vào kỷ 19, thành phố cung cấp thực phẩm từ vùng nông thôn Von Thunen vạch vòng tròn nơng nghiệp đồng tâm vòng quanh thành phố, vòng tròn nơng nghiệp có đặc trưng chuyển dần từ thâm canh sang quảng canh ngồi đầu mút ngoại vi đất khơng canh tác Vào thời điểm đó, giá trị đất phụ thuộc vào độ màu mỡ mảnh đất Còn Von Thunen lại cho giá trị đất phụ thuộc vào khoảng cách từ mảnh đất đến thị Khung 11 Xây dựng mơ hình Von Thunen - Hệ thống thị - nơng thơn độc lập (khép kín) - Khơng gian địa lý phẳng (khơng có yếu tố cản trở tự nhiên) - Chất lượng đất điều kiện khí hậu nơi - Nhà sản xuất giảm tối thiểu chi phí sản xuất phụ thuộc vào khoảng cách - Nhà sản xuất tăng tối đa lợi nhuận P = lợi nhuận trồng trọt gắn với thị trường P Di = khoảng cách từ điểm i tới chợ ß = chi phí vận chuyển đơn vị khoảng cách Ri = lợi tức thu từ việc canh tác tới điểm i Ri = P - ßDi Tháng năm 2015 / Khóa học Tam Đảo 2014 / © AFD [183] trường tiêu thụ đầu Ơng thiết lập mơ hình lý thuyết từ giả thiết sau: Mơ hình cho thấy địa điểm cụ thể, lợi tức đất đai phụ thuộc vào lợi nhuận canh tác thu trừ chi phí vận chuyển sản phẩm chợ tiêu thụ Cụ thể sau: Biểu đồ phương trình cho phép đốn định xác việc sử dụng đất phụ thuộc vào khoảng cách đến đô thị Mô hình tham khảo lý thuyết lợi tức đất đai nhà kinh tế học người Achentina Alonso người đưa tảng Alonso Bid-Rent Nguồn: Torrens, 2000 kinh tế đô thị giá trị đến ngày Lý thuyết lý giải thị châu Âu đơn tâm tổ chức xoay quanh trung tâm thương mại, xung quanh hoạt động công nghiệp tiếp đến khu vực nhà Khái niệm khả tiếp cận khái niệm bản: thời gian tiếp cận vào khu trung tâm cho phép ta hiểu cách thức thị hình thành phát triển Trong q trình phát triển quan điểm này, Walter Christaller, nhà địa lý người Đức, đề lý thuyết bao quát lĩnh vực kinh tế, địa lý thị hóa Christaller việc phân bổ đô thị quy mơ nhỏ, trung bình hay lớn khơng mang tính ngẫu nhiên; thực thể thị gắn với kiện cụ thể; thị mang tính độc lập tự chủ. Làm lý giải thơng qua quy trình chủ yếu tập trung trung tâm, quan sát quy luật tổng thể cách đô thị phân bố không gian? Paul Krugman, người đoạt giải Nobel kinh tế học giả có sức ảnh hưởng lớn lĩnh vực kinh tế giới cho tốn hóc búa đặt cho trình nghiên cứu [184] Tháng năm 2015 / Khóa học Tam Đảo 2014 / © AFD Sơ đồ 22 Central Places Theory Nguồn: Christaller, 1933 Walter Christaller lấy nguồn cảm hứng từ Von Thunen: khơng gian mang tính đồng bộ; người tiêu dùng có chung hành vi mua hàng với giá rẻ nhất; cạnh tranh mang tính hồn hảo Học giả cho chi phí vận chuyển hàng hóa người tiêu dùng chi trả - thường người tiêu dùng sống ngồi phạm vi thị Chi phí vận chuyển tính chi phí bán sản phẩm Christaller đề trật tự đô thị - bạn đô thị nhỏ, bạn mua sản phẩm thông thường (rau quả, quần áo, v.v), sản phẩm (hoặc Hình dịch vụ) quy mơ thị lớn Ví dụ: bạn cần phải có giấy tờ cấp tỉnh, bạn phải đến cấp tỉnh, cấp cấp huyện đô thị quy mô trung bình Khi đưa định đề trên, vấn đề trở nên đơn giản: người tiêu dùng giảm thiểu chi phí lại ưu tiên đô thị gần hơn; nhà sản xuất có xu hướng phân bổ cách đặn Các bạn lồng ghép tồn giả thiết nguyên tắc hành vi vào mô hình đa tác tử: Central Places Theory Nguồn: Banos et al., 2011 Tháng năm 2015 / Khóa học Tam Đảo 2014 / © AFD [185] Các thị nhỏ tìm cách tối ưu hóa lợi ích; thị trung bình có tầm ảnh hưởng lớn Tất đô thị vận hành theo quy luật đưa mơ hình Christaller Điều bất ngờ thực tế không dễ để đô thị định vị với nhau: vị trí thị kết Biểu đồ trình lâu dài gắn với lịch sử Mặc dù vậy, rút tính quy luật Nhiều nghiên cứu thực tìm hiểu cách phân bổ mang tính quy luật thị q trình phân bổ thị theo quy mơ thị Zipf Law f(P) = a P - ß Where: f(P) is the frequency of different city sizes P a is a constant of proportionality ß is the scaling parameter = Zipf law: ß = Nguồn: http://geodivercity.parisgeo.cnrs.fr/blog/ Nhà kinh tế học Zipf người ta quan sát dân số đô thị giác độ thuật toán, bạn thấy dân số tĩnh Trong trường hợp này, tất đô thị tổ chức theo đường thẳng, giá trị mũ gần (định luật Zipf ) Điều đáng ngạc nhiên hành vi đô thị gắn với bối cảnh nhất, nhiên, bạn quan sát tính chất lặp lại với kết gần lúc giống Bây giờ, quay trở lại với mơ hình Paul Krugman Hãy hình dung thị đơn giản, tuyến tính gồm tế bào gần kề Mỗi tế bào có số lượng doanh nghiệp ban đầu Mỗi địa điểm có lợi định vị riêng doanh nghiệp, lợi định vị có tính đến hai lực đối trọng lực hút lực đẩy: gần nhau, doanh nghiệp giảm số chi phí (kinh tế quy mơ lớn) – chung hệ thống cấp điện giúp doanh nghiệp cắt [186] Tháng năm 2015 / Khóa học Tam Đảo 2014 / © AFD giảm chi phí - thu hút thêm khách hàng (nguyên tắc khu thương mại tập trung) Tuy nhiên, doanh nghiệp gần nhau, doanh nghiệp phải cạnh tranh lẫn Hình Tính động định vị phụ thuộc vào điểm cân hai lực vốn không đối xứng; lực đẩy giảm chậm so với lực hút Krugman Model: Results Nguồn: tác giả Từ xuất phát điểm tình trạng ban đầu theo tất doanh nghiệp định vị trải rộng không gian, xu hướng thực tập hợp lại Trên hình ảnh này, bạn thấy trung tâm thương mại tập hợp đô thị: - trung tâm thương mại gồm nhiều cửa hàng hưởng lợi từ kinh tế quy mô, đồng thời phải đảm bảo cửa hàng đủ xa để tránh cạnh tranh; - đô thị tồn tác nhân kinh tế thấy cần thiết phải liền kề để hưởng lợi từ kinh tế đô thị phải đủ xa đô thị khác với lý xuất phát từ yếu tố cạnh tranh Tuy nhiên, khó để đề cập đến mơ hình tăng trưởng thị ta nghiên cứu thị đơn lẻ Muốn có tăng trưởng, đô thị buộc phải mở cửa hội nhập với mơi trường xung quanh có quan hệ với thị khác mạng lưới- quan hệ vừa đấu tranh vừa hợp tác Đây chế tăng trưởng kinh tế Bên cạnh đó, mơ hình hình thái thị ngồi khn khổ, khơng đơn nghiên cứu hình thái thị Cùng xem xét loại mơ hình sử dụng năm 1980-1990 Tháng năm 2015 / Khóa học Tam Đảo 2014 / © AFD [187] Hình Diffusion-Limited Aggregation (DLA) Models Nguồn: Acevedo et al., 1997 Những mơ hình dựa vào quan sát Cùng lấy ví dụ tăng trưởng Las Vegas (Mỹ) Chỉ quan tâm đến khu vực thị hóa Chúng ta xa so với hình vòng tròn thị đơn tâm Von Thunen Bề mặt đô thị hết Tuy nhiên, bạn muốn tính chu vi thị số vơ cực: khơng thể dùng khoảng cách để tính chu vi thị Làm cách để lý giải loại hình học đặc thù này? Vốn mốt thời thượng năm 1970-1980, đề xuất theo khoa học kết tinh, môn khoa học nghiên cứu hình thành tinh thể Theo lối suy diễn tương tự, người ta cho đối tượng ngẫu nhiên tìm thấy thị hình thành định lại thị Cơ chế mang tính cá nhân: di chuyển ngẫu nhiên dẫn đến việc hình thành bề mặt thị q trình phát triển Kết trình ngẫu nhiên đối tượng (phân tử) Nếu bạn áp dụng nhánh khoa học vào q trình phát triển thị, điều có nghĩa thị tự thân tổ chức khơng định điều mức độ tập thể Đơ thị tổng thể định cá nhân Bây giờ, tập trung vào mơ hình sử dụng đất đai phương tiện giao thông, nội dung mà tìm hiểu khn khổ lớp chun đề [188] Tháng năm 2015 / Khóa học Tam Đảo 2014 / © AFD Từ việc xếp loại, số lượng nhóm sử dụng đất hạn chế Tiếp đó, ta định nghĩa thay đổi (tính động) tế bào tùy theo ba hình ảnh Landsat (1984, 1995, 2006) Sẽ tạo ma trận độ - hàng ngàn tế bào có trạng thái thời điểm cụ thể ma trận độ rõ việc thay đổi trạng thái với xác suất chuyển từ trạng thái rừng sang trạng thái công trình xây dựng Ta tìm cách giảm liên kết cách sử dụng mơ hình quy tắc dừng/tĩnh (xích Markov) Mơ hình xác định xác suất q độ tổng thể rộng lớn Chúng ta so sánh dự báo tế bào thời điểm Khác với mơ hình Von Thunen, mơ hình tập trung chủ yếu vào liệu («Data Driven») và mơ hình tạo có khả đưa dự báo xác số hồn cảnh cụ thể thời gian ngắn Tuy nhiên, mơ hình khơng Sơ đồ phù hợp để giải thích cách thức thị nhân rộng: tìm hiểu vấn đề phải dựa vào mơ hình khơng phải mơ hình thiết lập quan hệ nhân mơ hình hoạt động sở quy tắc dừng Ngược lại, mơ hình «Concept Driven hay Theory Driven» mang ý nghĩa giải thích nhiều có đặc điểm phổ biến Tuy nhiên chúng lại có khả dự báo thấp điều phụ thuộc vào cách ta xác định dự báo “tốt” Chúng ta xem xét cách tính khả di chuyển gắn với biến động tăng trưởng đô thị Cách đơn giản thường sử dụng nhiều sử dụng mơ hình vĩ mơ tư dạng vùng Không gian đô thị phân thành vùng tiến hành ước lượng luồng luân chuyển vùng 26 Four Step Model Nguồn: Southworth, 1995 [192] Tháng năm 2015 / Khóa học Tam Đảo 2014 / © AFD Mơ hình sử dụng nhiều giới mơ hình bốn bước Đầu tiên, cần xác định tiềm phát hành vùng – ví dụ số lượng người khu vực tiềm thu hút (ví dụ tùy thuộc vào địa điểm làm việc) Trên sở này, tiến hành bước phân bổ luồng luân chuyển («Trip Distribution») vốn phụ thuộc vào khả phát hành thu hút vùng Tiếp đó, xác định phương thức theo cá nhân di chuyển (phương thức lại) hành trình họ mà ta phân bổ theo mạng lưới giao thơng («Network Assignment») Một số lượng lớn phương trình đưa vào mơ hình bốn bước, phương trình phân thành hai nhóm lớn: phương trình vĩ mơ (trường hợp bước tái tạo phân bổ luồng luân chuyển) phương trình gắn với hành vi cá nhân (trường hợp lựa chọn phương thức hành trình lại, thường mơ hình có tên gọi «lựa chọn khơng liên tục») Chúng ta nhận thấy mơ hình vĩ mơ gắn với trình hình thành/phân bổ luồng luân chuyển lấy cảm hứng từ lý thuyết vật lý Newton Số lượng người di chuyển (luồng luân chuyển) vùng «i» «j» phụ thuộc vào «trọng số» vùng «i» «j» Ngược lại, số lượng tỉ lệ nghịch với khoảng cách hai khu vực Ở gặp lại mơ hình trọng lực Newton, sở tương đồng nguồn cảm hứng thảo luận cộng đồng học giả Khác với mơ hình vật lý lý thuyết Newton, vốn mơ hình lý giải (ngun nhân-hậu quả) phổ qt (mũ khoảng cách số),  mơ hình tái tạo luồng ln chuyển mơ hình tĩnh mơ tả («trọng số» vùng gần với số gián tiếp dân số chẳng hạn) tương đối (mũ khoảng cách điều chỉnh theo số liệu thay đổi theo địa điểm thời gian) Tuy nhiên, giống có ý nghĩa ta xem xét góc độ vĩ mơ, mơ hình cho phép ta ước lượng cách xác cụ thể luồng luân chuyển khu vực đô thị đô thị hệ thống thị Ngồi ra, cần thiết phải đưa hành vi vào, phương thức mà cá nhân di chuyển địa điểm mà cá nhân qua Trên thực tế, hành vi thường xuyên biến đổi Vì vậy, xây dựng mơ hình, cần đơn giản hóa, ta nhớ lại số bước đơn giản hóa giả thiết mơ hình Von Thunen hay Christaller Ví dụ, đưa giả thiết cho tác nhân có thơng tin hồn hảo so sánh «lợi ích» tất phương án thực đương nhiên chọn phương án có lợi ích tối ưu Đưa giả thiết giúp ta biểu diễn mặt tốn học mơ hình dạng nén tiện dụng Nhìn chung, ta đưa giả thiết cá nhân khác nhau, khó để biểu diễn (hình thành) mơ hình khó để giải mơ hình cơng cụ mà có (sử dụng cơng cụ tốn học chẳng hạn) Ưu điểm mơ hình tác tử việc, chừng mực đó, bạn loại bỏ giả thiết Nhưng suốt khóa học này, bạn thấy khả làm gặp nhiều hạn chế trước sau q trình xây dựng mơ hình Trước xây dựng mơ hình, ý tưởng cho cá nhân và/hoặc hành vi cá nhân khác gây tranh cãi, bối cảnh cụ thể giới hạn cụ thể trường hợp khả di chuyển Hơn nữa, không qn dao động vi mơ tạo nên quy tắc cấp độ vĩ mơ Chính ta cần đặt vấn đề cách xác vào thời điểm trước Còn vào thời điểm sau xây dựng mơ hình, mơ hình gồm Tháng năm 2015 / Khóa học Tam Đảo 2014 / © AFD [193] số lượng lớn tham số khó hiểu khó sử dụng Chúng ta nhận mơ hình bốn bước với phiên mà giới thiệu với bạn ngày hôm mơ hình tĩnh Chẳng hạn thiếu liệu chủ chốt: giao thông đường Dữ liệu quan trọng bạn phải lồng ghép vào mơ hình bạn làm việc theo nhóm u cầu đưa giả thiết đơn giản hóa tình huống, ví dụ như: đường có làn, ô tô vượt nhau, tai nạn giao thông, v.v Trong trường hợp này, bạn coi mơ hình đơn dạng tốn học Đối với đoạn đường, bạn biết mức độ tập trung – số lượng xe thời điểm «t» - lưu lượng – số lượng xe qua đơn vị thời gian Trong Sơ đồ trường hợp đơn giản, lý thuyết lưu thông cho ta biết có mối quan hệ mật độ lưu lượng: bạn tăng số lượng xe đường, mật độ tăng đến giá trị cực đại ứng với lực đoạn đường; từ thời điểm này, bạn thêm đơn vị xe vào, lưu lượng giảm (tắc nghẽn) Nếu ta muốn vào cấp độ xe ô tô, ta quan sát hành vi phương tiện vào vật tốc tối đa cho phép vận tốc thực xe, giống mơ hình NaSch – ta xem xét góc độ vi mơ phương tiện với hành vi riêng tổng hợp góc độ vĩ mơ lúc xét đến luồng luân chuyển phương tiện Tùy giai đoạn, sử dụng dạng thức khác 27 Models Coupling Dynamic spatial interaction-based models 1950 – 1975 High-resolution Spatially-dynamic 1990 GIS – Geographical Information Systems 1980 Nguồn: Engelen, 2006 [194] Tháng năm 2015 / Khóa học Tam Đảo 2014 / © AFD Net growth = gains - losses Đây cách tiếp cận điển hình năm từ 1950 đến 1970 Đây thời kỳ bắt đầu có hệ thống thơng tin địa lý (GIS) cho phép đưa vào mơ hình số liệu xác Sơ đồ Sau thêm vào thông tin lưới cấp độ pixel tuyến tính cho hệ thống đường 28 LUTI Models Nguồn: Engelen, op, cit Đây mơ hình Land-Use and Transport Interaction (LUTI) với mục tiêu lồng ghép tất thơng tin có Mọi thứ gắn kết với nhau, khơng có điểm bắt đầu điểm kết thúc Khả tiếp cận khái niệm Sơ đồ chủ chốt thứ biến động tùy thuộc vào khả tiếp cận (khoảng cách, chi phí) Như vậy, kết thúc nội dung chủ yếu tính động lồng ghép lớp thơng tin 29 Slow-Fast Dynamics Nguồn: Southworth, op cit Tháng năm 2015 / Khóa học Tam Đảo 2014 / © AFD [195] Chúng ta bắt đầu đâu? Đây hình tiêu biểu cho bạn thấy cách xác chế vận hành mơ hình trước Các giai đoạn chia sau: - mũi tên 1: giai đoạn thay đổi mô đun giao thông; - mũi tên 2: giai đoạn thay đổi sử dụng đất; - mũi tên 3: giai đoạn thay đổi sử dụng đất có tác động đến khả di chuyển; - mũi tên 4: giai đoạn khả di chuyển có tác động đến sử dụng đất Sử dụng đất có tác động sớm đến khả di chuyển Nếu tơi bỏ tòa nhà ra, khả di chuyển bị ảnh hưởng tức Tuy nhiên, biến động khả di chuyển có tác động dài hạn đến việc sử dụng đất – cá nhân cần phải gặp khó khăn di chuyển thời gian đủ dài định chuyển nhà Hình 2.2.2 Nghiên cứu tình huống: loại vấn đề, cách tiếp cận mơ hình [Benoit Gaudou] Mơ hình mơ hình tĩnh, biểu diễn hình ảnh vệ tinh thành phố Cần Thơ – hình ảnh thời điểm «T» trạng thái thị Ví dụ thứ hai mơ hình động – mô tả biến động tượng theo thời gian Minh họa bão tràn vào Nhật Bản vào tháng 7/2014 Các mơ hình động dạng khí tượng cho phép đưa dự báo, biến động hệ thống thông qua mô Một mục tiêu khác mơ hình hóa hỗ trợ trình định cách thử nhiều kịch khác Static and Dynamic Models A map is a static model Here of the urban area of C n Th in 2010 Meteorologic dynamic models allow a typhoon evolution to be predicted over 48h Nguồn: Konings, 2012; http://lesbrindherbes.org/2014/07/06/l-enorme-typhon-neoguri-se-dirige-japon/ [196] Tháng năm 2015 / Khóa học Tam Đảo 2014 / © AFD Sơ đồ mơ tả bước mơ hình hóa mơ Sơ đồ 30 Modelling is a Multi-Step Cycle st ep : define the modelling questions st ep : explore the model st ep : identify the elements (entities, dynamics) to model st ep : collect data st ep : calibrate the model st ep : define the agents (characteristics, dynamics) st ep : implement the model Nguồn: tác giả Một mơ hình hình thành thơng qua vấn đề đặt với mơ hình mơ hình phải giải vấn đề Lớp học chuyên đề quan tâm đến mơ hình hướng việc hiểu lý giải tăng trưởng thị thơng qua ví dụ thành phố Cần Thơ Cơ chế quy tắc giúp ta tạo tăng trưởng đô thị giống với tăng trưởng thực tế? Một số lượng lớn câu hỏi đặt liên quan đến biến đổi không gian đô thị: xây và/hoặc phá bỏ đường, thay đổi hệ thống giao thông đường thủy giao thông công cộng, tác động việc xây dựng trung tâm thương mại, nhu cầu dịch vụ (bệnh viện, trường học, mạng lưới thủy lợi, v.v ), v.v Về mặt kỹ thuật, tập trung vào mơ  hình tác tử, mơ hình cho phép: (i) lồng ghép khác biệt khơng gian, (ii) đưa số liệu không gian vào, (iii) mơ tả tượng cấp vi mơ hình thành hành vi vĩ mô, cuối (iv) tiến hành thử nghiệm với kịch khác Chúng ta xác định thực thể quan trọng hệ thống tính động thực thể Các thực thể thành phần đơn lẻ hệ thống, tình trạng xác định thơng qua biến thuộc tính Tính động, hay quy trình, cho phép biến đổi hệ thống: ví dụ hành động gắn với thực thể lại, tương tác tác tử tính động tác tử thị trường tài chính, lũ lụt, v.v Tháng năm 2015 / Khóa học Tam Đảo 2014 / © AFD [197] Hình Model 1: Entities, Dynamic and Scales Mekong Delta 70 km Spatial scale Area that covers C n Th city and the nearby suburbs Time scale Duration: 15 years from 1999 to 2014 45 km Dynamic to take into account: The construction of buildings Entities to take into account: - Buildings; - Roads; - Rivers Considered area Nguồn: tác giả Hình Model 2: Entities, Dynamic and Scales Spatial scale The An Bình ward of C n Th km C n Th Time scale Duration: years from 2005 to 2010 Dynamic to take into account: The construction of buildings km Entities to take into account: - Buildings - Roads - Rivers Considered area Nguồn: tác giả [198] Tháng năm 2015 / Khóa học Tam Đảo 2014 / © AFD Trong mơ hình thứ (xem Hình 6), phạm vi khơng gian ta quan tâm khu vực rộng lớn xung quanh Cần Thơ; động việc xuất nhiều thực thể thị, ví dụ khu hộ Với trường hợp ta nghiên cứu, thực thể di chuyển đường đường thủy Phạm vi thời gian nghiên cứu 15 năm Trong mơ hình thứ hai (xem Hình 7), thay quan tâm đến tăng trưởng thị tồn thành phố, tập trung nghiên cứu phường An Bình Mơ hình cụ thể hơn, quan tâm đồng thời đến tính động Bước thứ tập hợp số liệu, lấy từ kết điều tra thực địa, số liệu quan phủ số liệu tiếp cận tự mạng Đối với thành phố Cần Thơ, số liệu lấy từ Sở Tài nguyên Môi trường Bước thứ hai xây dựng GIS Sẽ phải thay đổi số liệu cho đồng với tiêu chuẩn, chỉnh sửa bảng thuộc tính, thiết lập liên hệ nguồn khác để đưa số liệu mới, v.v Chúng ta lồng ghép vào mơ hình? Tác nhân đưa hệ thống gì? Định nghĩa loại tác tử phụ thuộc nhiều vào quy mô chọn vấn đề cần tìm hiểu Việc phát triển mơ hình khác ta xem xét cấp độ khác nhau: tồn thị, khu phố hay ngơi nhà – biểu diễn riêng biệt người dân, hộ gia đình hay khu dân cư Đối với thành phố Cần Thơ, quan tâm đến việc xây dựng tòa nhà Các tác tử có thuộc tính hình dạng, vị trí mục đích sử dụng để hay kinh doanh Một tác tử biểu diễn thực thể vật chất hệ thống Trong mơ hình này, tòa nhà tác tử chủ chốt: tác tử tạo tính động xác định nguyên tắc mở rộng đô thị Chúng ta xem xét cụ thể mơ hình dạng tế bào tự động mà Arnaud Banos giới thiệu Không gian chia thành ô tế bào tác tử mang thuộc tính mật độ dân số Mỗi tác tử bao gồm số lượng định tòa nhà Bent Gaudou kết thúc phần trình bày nội dung tính động triển khai mơ hình Bent Gaudou giới thiệu ba hệ thống: Net Logo, Repast Gama, hệ thống thứ ba sử dụng lớp học chuyên đề Các mục tiêu chỉnh giới thiệu Phần cuối ngày đào tạo tập trung giới thiệu phương pháp luận việc hình thành số liệu Trương Chí Quang trình bày nội dung sau: giới thiệu GIS, liệu lưới véc-tơ; chuyển đổi dạng thức số liệu, v.v Tháng năm 2015 / Khóa học Tam Đảo 2014 / © AFD [199] Ngày học thứ 2, thứ Sáu ngày 25 2.2.3 Động não [Alexis Drogoul] [Arnaud Banos] Trong ngày hôm nay, bạn nghe giới thiệu vấn đề phương pháp luận, học việc thiết kế triển khai mơ hình phần mềm Gama Mục tiêu đề không thiết bạn phải sử dụng một cách độc lập nhuần nhuyễn Gama (!) yêu cầu đơn giản bạn có đủ tự tin để thành viên nhóm thiết kế thử nghiệm mơ hình Chúng ta dành thời gian điểm lại nội dung học buổi sáng Huỳnh Quang Nghi giới thiệu phần mềm mơ hình hóa Gama ngơn ngữ «Gama Modeling Language» (GAML) viết mơ hình Võ Đức Ân trình bày phần thứ hai mơ hình tế bào tự động, sử dụng để tái trình phát triển thị thành phố Cần Thơ giai đoạn 1999-2014 Một số nội dung trình bày giới thiệu khóa học năm 2012, chúng tơi mời độc giả xem ấn phẩm trước (Drogoul Gaudou, 2012; Drogoul cộng sự, 2012) Cuối cùng, Alexis Drogoul nhắc lại bước xây dựng mô hình hơm trước Bent Goudou giới thiệu (Xem Sơ đồ 30) phần tập tái hiện tượng tăng mật độ cơng trình xây dựng phường An Bình, Cần Thơ giai đoạn 2005 2010 Chúng tơi u cầu nhóm đưa ba ví dụ ngun tắc phát triển thị Cần Thơ Các bạn suy luận tư thơng qua số từ khóa đơn giản như: trung tâm, mạng lưới, chuyên biệt tính năng, giá trị đất, tăng mật độ, v.v Những từ khóa nhắc ta khái niệm chủ chốt đô thị hóa Quy định pháp luật phát triển thị đưa số yêu cầu phải tuân thủ cơng tác kế hoạch hóa làm thay đổi hay đề dự án tác nhân tạo động lực phát triển thị Ngồi ra, số hạn chế địa hình có tác động đến biến đổi đô thị Làm để biến khái niệm thành mơ hình? Chúng ta xem cách đưa quy tắc đơn giản lồng ghép chúng vào Gama Nhưng bước chưa đủ, mô hình kết q trình tư trí tuệ không đơn biểu diễn tin học hay toán học Cần xây dựng tư đưa vào mơ hình với tư cách đối tượng tin học toán học cụ thể Trước tiên, cần triển khai việc tạo hệ thống khái niệm [200] Tháng năm 2015 / Khóa học Tam Đảo 2014 / © AFD Sơ đồ 31 Conceptual Model Networks (Roads, rivers, electricity?, water? ) Centrality Accessibility Amenities (parks, services, leisure…) Functional specialisation Land Rent Densification Demography Urban legislation Urban planning Topographic constraints Urban sprawl Nguồn: tác giả Trong phần mô tả, bạn nhầm lẫn khái niệm khả di chuyển, khái niệm cho phép kết nối nhiều khái niệm với Về bản, khái niệm trung tâm khái niệm khả tiếp cận Mạng lưới đường hay lưới điện thực chất gắn với khái niệm khả tiếp cận Các khái niệm khác gắn với khái niệm này, ví dụ cơng viên, điểm giải trí chức chuyên biệt: khu văn phòng, khu thương mại Chúng ta nghe giới thiệu lý thuyết Von Thunen lý thuyết lợi tức đất đai Alonso, khả tiếp cận khái niệm trọng tâm lý giải giá trị đất khoảng thời gian xác định Điều đáng quan tâm khơng phải điều xảy địa điểm, quan trọng cách thức tiếp cận khu vực từ địa điểm khác thành phố Lợi tức đất đai định việc lập kế hoạch Tất tác nhân kinh tế định vị đô thị cạnh tranh để định cư địa điểm tốt so với tiềm lực kinh tế thân Lý thuyết lợi tức đất đai cho giá trị đất địa điểm khác thị, thị chưa có mật độ cao Chính lợi tức đất đai kéo theo việc tăng mật độ đô thị, ngược lại, mật độ đô thị giúp tăng lợi tức đất đai tác nhân tình cạnh tranh Tăng mật độ có tác động đến khả tiếp cận thông qua lưu lượng, hai lực đối trọng Chúng ta nhớ lại mô hình Krugman hai lực đẩy-hút Các cá nhân bị hút lẫn nhau, hút khu vực văn phòng, trung tâm thành phố hệ thống Nhưng có lực đẩy đẩy cá nhân xa thị khó khăn khả tiếp cận Trong chế này, có thêm lực đẩy: cạnh tranh thông qua chợ làm tăng lợi tức đất đai, tác nhân kinh tế khơng có đủ lực tài để trang trải chi phí nên phải rời xa trung tâm Tháng năm 2015 / Khóa học Tam Đảo 2014 / © AFD [201] Khi thêm vào mối quan hệ khái niệm này, xây dựng mơ hình phát triển thị dựa lực hút lực đẩy Để có tăng trưởng đô thị, cần phải thêm dân số vào, yếu tố đồng thời nội sinh ngoại sinh Bây giờ, đưa mơ hình vào Gama để kiểm định khả mơ hình tái dựng q trình tăng trưởng thị Chúng ta đặt vào vị nhà quy hoạch thị (sử dụng mơ hình tế bào tự động tiếp đến mơ hình véc-tơ) Có ba thách thức đặt ra: 1) đưa thương mại vào mơ hình nhằm tạo tính chuyên biệt tính năng; 2) đưa khả di chuyển; 3) tái tạo vùng có mật độ thấp Làm việc theo nhóm cần có tương tác thành viên nhóm, yếu tố cốt lõi nghiên cứu Cần bày tỏ ý tưởng, biết lắng nghe thảo luận để đưa điểm thống gắn kết Đây điều tối quan trọng nghiên cứu khoa học Một mục tiêu làm việc nhóm là bạn rèn luyện việc trao đổi, thảo luận, chia sẻ quan điểm để xây dựng đề xuất chung nhóm [202] Tháng năm 2015 / Khóa học Tam Đảo 2014 / â AFD Benoợt Gaudou tng kt ngy lm vic vấn đề mô phỏng, khảo sát tham số giải pháp khác mơ hình đưa phát triển đô thị Gắn với trình bày trước, hai phần việc sau đề ra: - sử dụng mơ hình tế bào tự động cung cấp để quan sát kết khác thay đổi số liệu GIS: thay đổi số liệu GIS (thêm/xóa bỏ đường, cầu, v.v ); mơ với số liệu số liệu gốc (trong Gama); so sánh kết quả, tìm hiểu tác động quy hoạch đô thị đến tăng trưởng đô thị; - sử dụng mơ hình tác tử cung cấp để quan sát hiểu q trình tăng trưởng khơng gian đơn vị địa lý: thêm tiêu mật độ giao thông để quan sát tác động tượng phát triển; thêm quy luật xây dựng hoạt động thương mại quan sát tác động Chi tiết kỹ thuật buổi lại khóa học khó giới thiệu khn khổ ấn phẩm Để tìm hiểu cụ thể nội dung khóa học, chúng tơi xin mời độc giả liên hệ với giảng viên với trưởng nhóm Alexis Drogoul mời độc giả tìm hiểu thêm chương trình nghiên cứu mô tả danh mục sách tham khảo nêu cuối sách Tài liệu tham khảo ABRAMI, G., B ANSELME., B GAUDOU and F.  ROUSSEAUX (2014), Le modèle de von Thunen, Fiche pédagogique MAPS ALONSO, W (1964), Location and Land Use, Toward a General Theory of Land Rent, Harvard University Press, Cambridge AVECEDO, W., L GAYDOS, J TILLEY, C.  MLADINICH,
J BUCHANAN, S BLAUER, K KRUGER and J SCHUBERT (1997), Urban Land Use Change in the Las Vegas Valley, http://geochange.er.usgs.gov/sw/ changes/anthropogenic/population/las_ vegas/ BANOS, A., N CORSON, C PIVANO, H-L.  RAJAONARIVO and P TAILLANDIER (2014), “Micro-macro Traffic Modeling” Fiche pédagogique MAPS BANOS, A., D MORENO, C PIVANOL et P.  TAILLANDIER (2011), “Christaller, Still Alive!”, Cybergeo, http://cybergeo.revues org/24878 BATTY, M (2014), “MRes in Advanced Spatial Analysis and Visualisation: Lecture 2, Modelling Histories-Types and Styles ”, UCL BATTY, M et P LONGLEY (1994), Fractal Cities: A Geometry of Form and Function, Academic Press, San Diego, CA et Londres CHRISTALLER, W (1966), Central Places in Southern Germany, Translated by C. Baskin, Prentice Hall, from: Die zentralen Orte in Süddeutschland Eine ökonomischgeographische Untersuchung über die Gesetzmäbigkeit der Verbreitung und Entwicklung der Siedlungen mit städtischen Funktionen, Jena, Fischer Verlag (1933) DEMIREL, H and M CETI (2010), Modelling Urban Dynamics via Cellular Automata, ISPRS Archive Vol XXXVIII, Part 4-8-2-W9, “Core Spatial Databases - Updating, Maintenance and Services – from Theory to Practice”, Haifa DROGOUL, A, and B GAUDOU (2012), « Méthodes informatiques de modé­lisation base d’agents » in LAGREE, S (Scientific Editor), Collection Conférences et Séminaires, n°8, AFD-ÉFEO DROGOUL, A, B GAUDOU, A GRIGNARD, P.  TAILLANDIER and D.-A VO (2012), «  Approches pratiques de la modélisation base d’agents » in LAGREE, S (Scientific Editor), Collection Conférences et Séminaires, n°8, AFD-ÉFEO EMBERGER, G (2005), Introduction to LUTI modelling - What is it and why we need it?, SPARKLE – Training course ENGELEN, G (2006) “Complexity, Land use and  Cellular Automata Modelling”, S4 Workshop RIKS, Maastricht GRIMM V., U BERGER, D.-L DE ANGELIS, J.G  POLHILL, J GISKE et S.F RAILSBACK (2010), “The ODD Protocol: A Review and First Update”, Ecological Modelling 221 HAGEN-ZANKER, A (2006), “Evaluation of Spatial Models, Map Comparison Kit”, S4 Workshop RIKS, Maastricht KONINGS, V (2012), “Can Tho, How to Grow? Flood Proof Expansion in Rapidly Urbanising Delta Cities in the Mekong Delta: the Case of Can Tho”, Master thesis, University of Delft.
 KRUGMAN, P (1996), The Self-Organising Economy, Blackwell Publishers, Boston LANGLOIS, P (2008), “Cellular Automata for Modeling Spatial Systems”, in The Modeling Process in Geography, From Determinism to Complexity, pp 277-307 Tháng năm 2015 / Khóa học Tam Đảo 2014 / © AFD [203] LEBACQUE, J-P (1996), “The Godunov Scheme  and What it Means for First Order Traffic Flow Models”, nn J.B Lesort (ed.) Transportation and Traffic Theory, proceedings of the 13th  International Symposium on Transportation and Traffic Theory, 24-26 July, Lyon, Pergamon, Oxford LIGHTHILL, M.J and G.B WHITHAM (1955), On Kinematic Waves II A Theory of Traffic Flow on Long Crowded Roads, Proceedings of the Royal Society A, vol 229 MORENO, D., D BADARIOTTI and A BANOS (2009), “Integrating Morphology in Urban Simulation through Reticular Automata”, in European Handbook of Theoretical and Quantitative Geography, FGSE, Lausanne NAGEL, K and M SCHRECKENBERG (1992), “A  Cellular Automaton Model for Freeway Traffic”, Journal de Physique, I (12): 2221 RAIMBAULT, J., A BANOS and R DOURSAT (2014), “A Hybrid Network/Grid Model of Urban Morphogenesis and Optimization”, ICCSA, Le Havre GS2: Fractal Analysis, Social Systems, June 26 SOUTHWORTH, F (1995), A Technical Review of Urban Land Use Transportation Models as Tools for Evaluating Vehicle Travel Reduction Strategies, Oak Ridge National Laboratory, Technical Report http://cta.ornl.gov/cta/ Publications/Reports/ORNL-6881.pdf THÜNEN (von), J.H (1842), Der isolierte Staat in Beziehung auf Landwirtschaft und Nationalökonomie, Rostock, Leopold TORRENS, P (2000), “How Land-use Transportation Models Work”, CASA, paper n° 20 [204] Tháng năm 2015 / Khóa học Tam Đảo 2014 / © AFD Danh sách học viên Họ tên Cơ quan Chuyên ngành Lĩnh vực nghiên cứu Bùi Châu Trường Thọ Loïc Boisseau (học viên tự do) Chu Phạm Đăng Quang Viện Nghiên cứu Phát triển Quy hoạch đô thị Phát triển đô thị Paddi Giao thông, đô thị Giao thông, đô thị Quy hoạch đô thị Quy hoạch đô thị Địa lý Biến đổi sử dụng đất sinh kế đô thị dinhdieu86@gmail com Viện nghiên cứu Phát triển Trung tâm Quốc tế Đinh Thị Diệu Nghiên cứu Biến đổi Toàn cầu Email buichautruongtho@ gmail.com paddi.lboisseau@ gmail.com dangquang16.5@ gmail.com Đỗ Thanh Nghị Đại học Cần Thơ Tin học Khai thác liệu dtnghi@cit.ctu edu.vn Hoàng Thị Thanh Hà Đại học Đà Nẵng Tin học Đa tác tử, mô httha@yahoo.com Lê Thị Bảo Yến Đại học Đà Nẵng Đa tác tử Nguyễn Ngọc Ánh Đại học Sư phạm Hà Nội Địa lý Nguyễn Ngọc Doanh Đại học Bách khoa Hà Nội Mơ hình hóa hệ thống phức hợp Đại học Cần Thơ Quản lý đất đai Nguyễn Thị Hà Mi Nguyễn Thị Hoàng Anh Trung tâm vệ tinh quốc gia Trung tâm Quốc tế Nguyễn Quốc Nghiên cứu Biến đổi Huy Toàn cầu Nguyễn Thị Vân Đại học Thủy lợi Đại học Khoa học Trần Duy Minh Xã hội Nhân văn TP.Hồ Chí Minh Trần Nguyễn Đại học Cần Thơ Minh Thư Địa lý Mô luồng giao thơng quanh tồ nhà baoyenkt@gmail trung tâm hành com TP Đà Nẵng dựa hệ thống đa tác tử Hệ thống thông tin địa lý, anh.hnue@gmail quy hoạch mơi trường com Mơ hình hóa hệ thống doanhbondy@gmail phức hợp sinh thái com học Môi trường đô thị nthmi@ctu.edu.vn Biến động lòng sơng Hồng nthanh@vnsc.org.vn Tốn sinh thái Cơng cụ mơ hình đọc vận động khơng gian thị Mơ hình sinh thái Địa lý, GIS Biến động không gian tdminh@hcmussh edu.vn Tin học Khai thác liệu tnmthu80@gmail com - huyquoc2311@ gmail.com van@wru.vn Ứng dụng mơ hình Ứng dụng Webgis tồn quản lý tài ttlhang@ctu.edu.vn quản lý nước đô thị nguyên thiên nhiên Quy hoạch sử dụng Quy hoạch đất đô thị pdtien.agu@gmail Phạm Duy Tiễn Đại học An Giang đất, GIS nông thôn com Nguyễn Lê levihuynh@gmail Trung tâm HCM-GIS GIS Ứng dụng GIS Vi Huỳnh com Học viện Công nghệ Kỹ thuật tưới tiêu ket.pinnara@gmail Ket Pinnara Tài nguyên nước Campuchia ở Campuchia com Trần Thị Lệ Hằng Đại học Cần Thơ Tháng năm 2015 / Khóa học Tam Đảo 2014 / © AFD [205] [206] Tháng năm 2015 / Khóa học Tam Đảo 2014 / © AFD