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無論是你是更側(cè)重于工程實踐還是更側(cè)重于理論研究，交通仿真總是一個繞不開的話題。常用的交通仿真軟件包括Vissim、Paramics、Anylogic、Transcad等等。近年來，隨著ABM概念的興起，交通領(lǐng)域內(nèi)也出現(xiàn)了以MATSim(the Multi-Agent Transport Simulation)為代表的多主體仿真軟件。

入門指南

本文將為MATSim仿真軟件做一個入門指南，內(nèi)容主要分為以下四部分：

第一，什么是多智能體(主體、代理)仿真；

第二，MATSim是什么，能實現(xiàn)什么，有什么優(yōu)勢；

第三，如何配置MATSim開發(fā)環(huán)境，安裝MATSim，并顯示仿真結(jié)果；

最后，以柏林?jǐn)?shù)據(jù)為例，完成MATSim的仿真操作。

1. 什么是多智能體仿真？

智能體基模型(agent-based model，ABM), 又稱多智能體系統(tǒng)(multi-agent system, MAS)是一種用來模擬具有自主意識的智能體(獨立個體或共同群體，例如組織、團(tuán)隊)的行動和相互作用的計算模型，通過圖像展示評估智能體在系統(tǒng)整體中的作用。

基于多智能體模型是一個微觀模型，通過模擬多個智能體的同時行動和相互作用以再現(xiàn)和預(yù)測復(fù)雜現(xiàn)象。這個過程是從低(微觀)層次到高(宏觀)層次的涌現(xiàn)。

常用的ABM模型工具箱有SWARM，Repast，MASON，mass，NetLogo等。

下圖是NetLogo模型庫中的Flocking模型。該模型試圖模仿鳥類的成群結(jié)隊(由此產(chǎn)生的運動也類似魚群)。模型中并不存在領(lǐng)航鳥，每只鳥都遵循一套完全相同的規(guī)則，隨著時間演化，鳥群由此而生。

Flocking模型初始態(tài)

Flocking模型演化一段時間后

2. MATSim是什么，能實現(xiàn)什么，有什么優(yōu)勢？

首先先看一個MATSim的仿真案例。

接下來引入MATSim的定義：

MATSim提供了一個框架來實現(xiàn)大規(guī)模的基于智能體的交通仿真。

該框架由幾個模塊組成，這些模塊可以組合或單獨使用，也可以用自己的成果替換模塊，以測試自己工作的單個方面。

目前，MATSim提供的框架包括需求建模、基于agent的出行仿真(交通流仿真)、重新規(guī)劃、迭代仿真控制器以及分析模塊生成輸出的方法。

與其他傳統(tǒng)交通仿真軟件不同，MATSim的優(yōu)勢和特征體現(xiàn)在：

• 基于智能體的日常出行行為的多模式仿真。

• 大場景中仍能保證很高的仿真效率。

  MATSim能夠在數(shù)十萬路段的網(wǎng)絡(luò)上模擬數(shù)百萬agent的場景。你所需要的只是一臺有足夠內(nèi)存、運行速度快的臺式電腦，MATSim通常只需要幾分鐘就能模擬出完整的一天。

• 開源性、多平臺性。

  傳統(tǒng)的交通仿真軟件通常存在兩個缺點：底層不易調(diào)試、成本高昂，而MATSim完美克服了這兩個弊端。MATSim不但可以免費下載使用的，而且其是以模塊化的方式存儲源代碼的，這意味著研究者可以在其基礎(chǔ)上進(jìn)行二次開發(fā)。

3. MATSim的安裝

MATSim的運行是基于JAVA編譯器實現(xiàn)的，其可視化可以基于VIA軟件實現(xiàn)的，該軟件免費下載，但對agents數(shù)量有限制，免費版最多加載500個agents。

因此我們需要首先配置Java和Eclipse開發(fā)環(huán)境，之后下載MATSim包，并通過Eclipse查看、編輯、運行MATSim源代碼，最后下載VIA軟件。

1. 關(guān)于Java環(huán)境和Eclipse的配置，網(wǎng)上有很多資料，這里就不再贅述，小伙伴們可以自行百度，但這里面有個坑，建議不要選擇較新版本的JAVA環(huán)境，可能會與MATSim產(chǎn)生不兼容的問題。

2. 關(guān)于MATSim的安裝，官網(wǎng)上目前提供兩種類型，一種為jar類型，該類型安裝更為方便，底層代碼不可見，不可二次開發(fā)，也不利于后續(xù)的學(xué)習(xí)、使用，這里不再介紹；另一種是源代碼包。

由于墻的限制，從官網(wǎng)下載MATSim時速度較慢，這里直接給出的源代碼包(點擊【閱讀原文】)。

當(dāng)環(huán)境配置好后，下面我們一步一步的將MATSim文件添加到Eclipse的project中，并讓其運行起來。

Step1：在Eclipse中按照File——New——Java Project新建一個工程(project)，如圖下圖所示。并按照紅框的順序依次配置改工程的名字、儲存地址，最后點擊完成。

Step2：找到剛才配置的project地址(筆者地址為D:\【學(xué)術(shù)】\【研究生】\【代碼】ecplise\matsim_demo)，并打開名為src的文件夾，把下載好的matsim-master文件夾打開，依此點擊打開matsim/src/main/java，會看到里面有一個名為org的文件夾，復(fù)制并粘貼到剛才的src文件夾中。

Step3：在project的文件夾中新建一個名為lib的文件夾，將剛才下載的庫文件matsim-lib打開，把其中l(wèi)ibs文件夾中的所有.jar文件都復(fù)制粘貼到剛才新建的lib文件夾中。

Step4 ：打開Eclipse，在剛才新建的matsim工程右擊鼠標(biāo)，并依次點選Bulid Path——Configure Build Path，打開后的窗口如下圖所示，在Libraries頁中點擊Add JARs...選擇我們剛才新建的project，并將其lib中的所有jar文件添加進(jìn)來，然后依次點擊確定。

到這里，MATSim的配置基本結(jié)束，但如果你的project上面還有一個紅色叉號，說明配置中有一些操作不正確。

3. VIA為免安裝版，下載后直接點擊Via64.exe使用即可，其安裝包也已放入文末鏈接。

4. MATSim仿真案例

最后我們基于MATSim實現(xiàn)一個小型路網(wǎng)的仿真。

Step1：打開Eclipse，在src下找到org.matsim.run.gui，如下圖所示，右擊Gui.java，依次點擊run as——java application。

Step2： MATSim GUI界面如圖所示，configuration file 框內(nèi)輸入配置文件路徑，Output directory框內(nèi)為默認(rèn)的輸出文件路徑。這里以官方的柏林?jǐn)?shù)據(jù)為例，其路徑為“matsim-master\examples\scenarios\ berlin”，點擊Start MATSim，開始仿真。

當(dāng)界面窗口出現(xiàn)下圖紅框所示 shutdown completed 時，仿真結(jié)束。

Step3：打開對應(yīng)文件，在via中依次點擊File——Add data, 添加output文件夾的數(shù)據(jù)如下圖所示。

再依次點擊File——Add layer，添加network，vehicles，activities，如圖所示。

Step4：最后拖動仿真速度，使其不為0，即可得到仿真結(jié)果，如圖所示。

MATSim及VIA

提取碼：r4dg

參考：

1. MATSim-user-guide

2. via-manual

3. https://www.matsim.org/

4. https://www.via-corp.com/

5. https://www.twblogs.net/a/5b7e1dfe2b71776838556579

編輯：莊楨

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的java 多模块项目 包路径冲突_多智能体仿真建模在交通中的应用|MATSim入门指南...的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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