The Multi-Agent Transport Simulation MATSimの第2章の(江端の個人的)翻訳

出展: The Multi-Agent Transport Simulation MATSim

MATSimに関する情報が、これほどまでに少ないとは知りませんでした ―― 特に、日本語の情報が絶無に近いです。

このドタバタ(失敗メモ)については、こちらに記載しています。

MATSimの調査(継続中)

本来なら、大晦日の日に完了しているはずのメモのリリースが今日(2023年1月3日)になってしまいました。

「MATSimのシミュレーションが動いているところまで確認する」のメモ

多くの交通システムの研究に携わる人が、MATSimを最初に触って動かすときの一助になれば、幸いです。

江端

http://www.kobore.net/diary_techno/?date=20190119

に、

• Windowsの環境変数を引き継ぐのであれば、"msys2_shell.cmd"の中にある、"rem set MSYS2_PATH_TYPE=inherit"のremを外す

と書きましたが、上手く動きませんでした。

MSYS2 で PATH が引き継がれない

の、引き継ぎたいときは Windows の環境変数で MSYS2_PATH_TYPE に inherit を設定するとよい。

を頼りにして、設定してみました。

システム環境変数の設定では動きませんでしたが、ユーザ環境変数に設定したら動くようになったようです。

以上

Windowsのバージョンを上げる度に、メニューインターフェースを変えてくるMicrosoft社に、今さら腹を立てても仕方がない、と諦めています。

慣れなくてはならないのです。『ついていけない』と思った瞬間、「ジジイ」が確定します ―― シュレーディンガーのジジイです。

それはさておき。

Windows10→11のインターフェースの変化は大き過ぎて、ストレスが多いので、残念ですが、変更ツールに手を出してしまいました。

【決定版】使いにくい Wndows11 を Windows10風に戻す【Explorer Patcher for Windows11

を拝見して、力付くで直しました。

私の場合、OS(Windows11)は、https://github.com/valinet/ExplorerPatcher のインストールを邪魔されましたが、そこは、力づくで落しました(説明面倒なので省略)

で、

の画面から、以下の設定をしました(面倒なので全部コピペ)

以上

https://www.nikkoken.or.jp/pdf/project/2021/A-854.pdf

これまで述べてきたように、MATSimは移動の均衡をモデル化するための統合シミュレーションツールキットとして設計されました。このため、MATSimは交通需要と供給の両方をモデル化できる必要があります。の部分をモデル化する必要があります。この目的のために、MATSimは図2.3に示すように、均衡に収束するための共進化反復ループを採用しています。図2.3に示すとおりである(p.19)。

このループは、各個人の1日の行動とトリップチェーンという形で、最初の旅行需要から始まります。ループが始まる。このアクティビティとトリップチェーンは、Mobsimの段階で道路ネットワークにロードされる。一日のシミュレーションが終わると を計算し，その結果をもとに，各エージェントのアクティビティ・チェーン（計画）のスコアを計算する．最後の このとき，各エージェントは，以前の計画から生成された計画の集合を所有し を持つことになり，そのスコアに基づいて次の反復で実行するものを選択しなければならない．
ネットワーク負荷の部分では、MATSimのデフォルトとしてトラフィックフローモデルQSimが採用されている。この QSimは計算効率の良い待ち行列ベースのアプローチを適用している。基本的に、車両が道路セグメントに進入する際 を計算することができる．次に、その車両は道路の待ち行列の最後尾に挿入される。第二に，車両は道路の待ち行列の最後尾に挿入され，最後に，道路の流出能力に応じて道路を離れます．ここで、流出速度は各道路に固有であり、容量属性で指定される。

スコアリングとリプランニングの部分では、各エージェントにとって「より良い」プランと「より悪い」プランを区別する基準を提供するために、一般化された効用様式でスコアが定式化される。再計画では、このスコアをもとに、過去の計画、すなわち特定のエージェントが行った計画をもとに、完全に新しい計画を「品種改良」する遺伝的アルゴリズム（または進化的アルゴリズムと呼ばれる）を適用する。一般に、突然変異と選択という二つの演算子が使われる。突然変異演算子は、以前に実行された計画中の特定のコンポーネントを変更し、この変更された（すなわち、突然変異）計画を次の反復に使用する。次の反復処理に採用する。
MATSimで使用できるセレクタは、使用する平衡状態によって複数種類あります。
る平衡状態によって異なる。ベストリプライセレクタは、前回の反復からベストプランを選択するものです。
MNLセレクタは、プラン選択のアプローチを離散的選択の方法で適用し、エージェントの行動における以下の確率を考慮する。エージェントの行動には確率がある。

MATSim OSS & フリー Google Scholar(GS) 5750
http://bin.t.u-tokyo.ac.jp/kaken/pdf/2014_wakabayashi1.pdf
インプットデータ
・1日のスケジュール
・道路ネットワーク
・モデルのパラメータ
2. 1日のスケジュール効用を計算
𝑈𝑎𝑐𝑡 : 活動の効用 𝑈𝑡𝑟𝑎𝑣𝑒𝑙 : 移動の効用 𝑖:1回の活動
1. シミュレーションの実行
3. プランの変更
・出発時刻
・交通手段
・経路
・目的地
・駐車場
1~3を効用(Score)が収束するまで繰り返す
https://progsoft.net/ja/software/matsim

MATSimは、Javaで実装されたアクティビティベースの拡張可能なマルチエージェントシミュレーションフレームワークです。
これはオープンソースであり、インターネットからダウンロードできます（MATSim、2016; GitHub、2015）。
フレームワークは大規模なシナリオ向けに設計されています。つまり、対象となる機能を効率的に処理するために、すべてのモデルの機能が取り除かれています。
並列化も非常に重要です（例：Dobler and Axhausen、2011; Charypar、2008）。 たとえば、ネットワーク負荷シミュレーションの場合、キューベースのモデルが実装され、非常に複雑で計算コストの高い自動車追従動作が省略されます（セクション1.3を参照）。
現時点では、MATSimは、アクティビティベースのモデルの分析の一般的な単位である1日をモデル化するように設計されています（たとえば、Bowmanによるレビュー、2009aを参照）。
それにもかかわらず、原則として、複数日モデルを実装することができます（Horni and Axhausen、2012年）。

SUMO OSS & フリー　交差点解析などに使われている様子  GS 35700
https://kudzuyu.github.io/SUMO-wiki-ja/SUMO_at_a_Glance/

• シミュレーション
  • 連続空間かつ離散時間での車の動き
  • 複数の自動車の種類
  • 車線変更のある複数車線道路
  • 異なった右側通行ルールや信号
  • 高速なopenGL GUI
  • 数万単位の枝(道路)を含むネットワークの制御
  • 高速起動(1GHzマシンにおいて10万台までの車を1秒以内に更新)
  • 起動中の他のアプリケーションとの相互利用性
  • ネットワーク範囲での道路、車、検知器基準の出力\
  • 人基準のマルチモーダル移動のサポート
    -

交通シミュレーションの研究をやっていることから、MATSimの調査を行っています。

もう、昨日から本当にドタバタやっているのですが、MATSimの環境構築について、記載されているドキュメントが、非常に乏しく、日本語のものはゼロと言って良いと思います。

いろいろやって、現時点で上手くいかなかったこと

> git clone https://github.com/maptic/matsim-docker.git

https://www.matsim.org/downloads/の

Visualization の翻訳

シミュレーションが実行されると、その出力ディレクトリに多くのファイルが作成されます。GUIには出力ディレクトリに到達するためのボタンがあることに注意してください。そのうちの1つは、いわゆるイベントファイルで、通常10回目のイテレーションごとに生成されます。0回目の繰り返しのイベントファイルは .../ITERS/it.0/...0.events.xml.gz に格納されています。これには可視化できる情報がたくさん含まれています。

MATSimの出力を視覚化する最も簡単な方法は、VIAを使うことです。エージェントの数に制限のある無料版がダウンロード可能です。VIAを起動すると、大きな黒い領域が表示されるはずです。ここがトラフィックを可視化する場所です。このエリアの左側に、上部に4つのアイコンがある小さなエリアがあります(「コントロール」)。最初のアイコン(Data Sources)をクリックします。このセクションにファイルをドラッグ＆ドロップするか（例：network.xml、events.xml.gz）、下部の「+」をクリックして追加するファイルを選択できます。いずれかの方法で、まずnetwork.xmlを利用可能なデータのリストに追加し、次にevents.xml.gzを追加します。これでビジュアライザーがデータを認識し、どのようにビジュアル化するかを指示することができます。

次に、コントロールセクションの 2 番目のアイコン ("レイヤー") をクリックします。初期状態では、背景レイヤーのみが表示されています。をクリックして、表示させたいデータを選択します。読み込んだnetwork.xmlでネットワークを視覚化するよう既に提案されているはずなので、「Add」をクリックします。しばらくすると、ネットワークが可視化エリアに表示されるはずです。をもう一度クリックし、今度はレイヤーの種類として「ビークル」を選択します。event.xml.gzファイルはすでに選択されています。追加]をクリックします。イベントに依存するレイヤと同様に、レイヤタグの下部に「データを読み込む」ボタンが表示されます。これをクリックすると、イベントから車両の位置が抽出されます。

VIAというビューアについて調査中

https://simunto.com/via/download

現在の江端家には、DVDドライブがない(AVケーブル用はある)ので、PCからDVDをmp4に変換して、それをノートPCで移したものを、HDMIケーブルで上映するしかありません。

加えて、Windows7→Window10への移行で、既存のソフトも消えてしまったので、今、環境を再構築しています。

これからは、DVD Decrypterでisoファイルで読みとって、それを、HandBrakeでmp4変換する、という方式にしました(当初、Handbrakeだけでやれないかと思ったのですが、DVDのプロテクトが外せませんでした)。また、今後はDVDの複製を作るニーズはないだろうと考え、DVD Shrink のインストール行なっていません。

# なお、リビングのWindows10の入った32bitPCにインストールする為に、目的のダウンロードファイルを探すのに、少々てこずりました

カンタン！DVD DecrypterでDVDをMP4に変換する方法

のクリップをコピペさせて頂き、自分用の覚え書きとさせて頂いております。

これで、isoファイルができたら、HandBrakeでmp4ファイルにします。

以上

Amazonで、演劇集団キャラメルボックスのDVD(中古)を買ってしまいました。

I bought a DVD (used) of the theater group Caramel Box on Amazon.

で、今日、DVDが届いたのですが ―― 我が家にDVDプレーヤがないことに気がつきました。

So, the DVD arrived today -- and I realized that I do not have a DVD player in my house.

正確に言えば「ある」のですが、今年購入したテレビにVCRインターフェースがないので接続できない。

To be precise, it "is" there, but I can't connect it because the TV I bought this year does not have a VCR interface.

さらに言えば、HDMI->AVの変換器もあるのだけど、逆方向(AV->DMI)がないし、経験的にアナログ->デジタル変換は画像の品質が悪いことを知っています。

More to the point, there are HDMI->AV converters, but I don't have the reverse direction (AV->DMI), and I know from experience that analog->digital conversion has poor image quality.

面倒ですが、DVDからリッピングして、ノートPCで上映するしかないなぁ、と思っています。

It's a hassle, but I think I'll have to rip it from the DVD and show it on my laptop.

Amazon Primeや、NetFlixの弊害ですね。

This is the downside of Amazon Prime and NetFlix.

自分の環境で作ったpostgresqlのDBを、先方にわざわざ作ってもらうのは申し訳ないので、丸ごとコピーして送付する方法

環境はこんな感じ

[192.168.0.23 の中に作ったDockerのPostgresqlのDBを起動]

中身は、

C:\Users\ebata>psql -U postgres -h 192.168.0.23 -p 15432

Password for user postgres:

psql (13.4, server 12.5 (Debian 12.5-1.pgdg100+1))

Type "help" for help.

postgres=# \l

                                 List of databases

   Name    |  Owner   | Encoding |  Collate   |   Ctype    |   Access privileges

-----------+----------+----------+------------+------------+-----------------------

 agent_db  | postgres | UTF8     | en_US.utf8 | en_US.utf8 |

 kitaya_db | postgres | UTF8     | en_US.utf8 | en_US.utf8 |

 postgres  | postgres | UTF8     | en_US.utf8 | en_US.utf8 |

 template0 | postgres | UTF8     | en_US.utf8 | en_US.utf8 | =c/postgres          +

           |          |          |            |            | postgres=CTc/postgres

 template1 | postgres | UTF8     | en_US.utf8 | en_US.utf8 | =c/postgres          +

           |          |          |            |            | postgres=CTc/postgres

(5 rows)

[192.168.0.8(localhost)に入っている psqlクライアント一式]

【PostgreSQL】Windows に psql コマンドだけをインストールする手順

で、

C:\Users\ebata>pg_dump -U postgres -h 192.168.0.23 -p 15432 kitaya_db > kitaya_db.sql
Password:

と

C:\Users\ebata>pg_dump -U postgres -h 192.168.0.23 -p 15432 agent_db > agent_db.sql
Password:

で完了

あとは、kitaya_db.sql と agent_db.sqlを先方に送って、

バスが宇都宮ライトレールの上を驀進している ―― 宇都宮ライトレールの利用を拒否させるような、ダイクストラをどうやって作ろうか

の最後の2行を参考に、DBを作って貰えばOK

以上

楕円内の一様乱数

などと苦労しているのですが、結局のところ、私は地図のある領域を指定して、任意の緯度・軽度情報を出す乱数を作りたかったのです。

「川の中から人が歩き始める」とか「山の中で人が消える」とか、シミュレーションと言えども、ちょっと許されない設定だと思いまして。

で、上記の記事を読まれた師匠のSさんから「こんなのがあるよ」と教え貰いました。

https://aginfo.cgk.affrc.go.jp/docs/pgisman/2.3.0/ST_GeneratePoints.html

適当なdbに接続して、例題を試してみました。

yama_db=# SELECT ST_GeneratePoints(ST_Buffer(ST_GeomFromText('LINESTRING(50 50,150 150,150 50)'), 10, 'endcap=round join=round'), 12);
st_generatepoints
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
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
(1 row)

geom形式で出されても全然分からんので、st_asTextでラッピングしてみました。

yama_db=# SELECT st_asText(ST_GeneratePoints(ST_Buffer(ST_GeomFromText('LINESTRING(50 50,150 150,150 50)'), 10, 'endcap=round join=round'), 12));
st_astext
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
MULTIPOINT(147.766265850576 102.733187047914,84.0318650671786 83.712367636874,149.077046025334 68.9777848138994,107.54047530747 106.78013766944,121.059921872846 120.108716631886,137.475992983887 141.067784163524,145.074876095804 96.5277972374404,92.7965422941866 103.656943557244,66.0805226475207 56.7924152255781,72.3801321221102 71.3671567226799,145.087956158666 41.5121740980702,151.631108302923 156.218459065337)

なるほど、乱数が出力されているようです。

'LINESTRING(50 50,150 150,150 50)'), 10 → 座標 (50,50)(150,150)(150,50)で繋がれた幅10の直線上に

'endcap=round join=round'), 12));  →  12個の座標乱数を作れ

という意味のようです。

さて、実際の地図で試してみました。

kitaya_db=# SELECT st_asText(ST_GeneratePoints(ST_GeomFromText('POLYGON((35.66463989558893 139.69827111644202,35.663009879798764 139.6983247606236,35.663436999453225 139.7011571734108,35.665398233838545 139.7012966482829,35.66463989558893 139.69827111644202))'),12));

これは、以下の地図の4点で取り囲まれた地区で、任意の12点を抽出しろというSQL文になっています。

POLYGON((35.66463989558893 139.69827111644202,35.663009879798764 139.6983247606236,35.663436999453225 139.7011571734108,35.665398233838545 139.7012966482829,35.66463989558893 139.69827111644202))

ポリゴン(POLYGON)は、始点と終点(上の赤字)を同じ座標として閉じなればならないようなので、注意して下さい。

このSQL文のアウトプットは、以下のようになりました。

st_astext
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
MULTIPOINT(35.6638134136244 139.699085401991,35.6638440750173 139.700762425247,35.6634366319309 139.699705025931,35.6644917235626 ,35.66424835050 139.69868073913379 139.70025902483, 35.664689711471 139.700525986493,35.6635000403398 139.700601350665,35.6637472356065 139.698748086462,35.6641512918098 139.699288949827,35.6643791061995 139.701118277182,35.6636240715869 139.699272976596,35.6645803781279 139.699116246391)

エクセルで座標描いて、当ててみました。

全て領域の中に入っているようです。

さて、今度は、プログラム(go言語)でのこの座標の取り出し方です。

package main

import (
	"database/sql"
	"fmt"
	"log"
	"regexp"

	// "os"
	_ "github.com/lib/pq"
)


func main() {

	db, err := sql.Open("postgres",
		"user=postgres password=password host=192.168.0.23 port=15432 dbname=kitaya_db sslmode=disable")
	if err != nil {
		log.Fatal("OpenError: ", err)
	}
	defer db.Close()

	//rows, err := db.Query("select id, age, type, departure_name, departure_number, departure_lat, departure_lng, arrival_name, arrival_number, arrival_lat, arrival_lng from user_list")

	rows, err := db.Query("SELECT st_asText(ST_GeneratePoints(ST_GeomFromText('POLYGON((35.66404878 139.6931452,35.66051393 139.6943828,35.65878732 139.6973512,35.658431 139.6997472,35.66067562 139.705346,35.66404467 139.706768,35.66790807 139.7049654,35.66945399 139.702109,35.66672151 139.7018011,35.66475716 139.6987517,35.66362838 139.6955941,35.66641828 139.6934209,35.66404878 139.6931452))'),12))")
	if err != nil {
		log.Fatal(err)
	}
	defer rows.Close()

	var msg string

	for rows.Next() {
		if err := rows.Scan(&msg); err != nil {
			fmt.Println(err)
		}

		// まずはMULTIPOINTをバラバラに分解する
		arr1 := regexp.MustCompile("[() ,]").Split(msg, -1) // '('か、')'か、' 'か、","で分割する → "[中身]" という構造でまぎらわしい

		for _, s := range arr1 {
			fmt.Printf("%s\n", s)
		}
	}
}

出力結果

> go run main3.go
MULTIPOINT
35.6601418389163
139.702654481044
35.661087233013
139.694572689447
35.6617615089132

Keyword: postgis postgres エリア 領域 範囲 指定 乱数 座標 囲む