Selasa, 23 Juni 2015

Pengolahan Citra Digital

Pertemuan 9 


Model Dinamic (Cellular Automata/CA)


Model CA adalah suatu metoda komputasi untuk memprediksi perubahan sistem dinamik yang bergantung pada aturan sederhana dan berkembang hanya menurut aturan tersebut dari waktu ke waktu. Metoda ini pertama kali diperkenalkan oleh Ulam dan von Neumann pada tahun 1948 untuk menyelidiki perilaku sistem kompleks secara luas dalam proses biologi seperti memperbanyak diri (von Neumann, 1966). 
Dalam pengembangannya, Wolfram menggambarkan koleksi sel yang diwarnai pada petak (grid) dengan bentuk khusus yang berkembang melalui sejumlah langkah waktu yang diskrit dengan sebuah himpunan aturan-aturan berdasarkan keadaan dari sel-sel tetangganya. Perubahan komponen sel inti yang berlangsung dipengaruhi oleh keadaan interaksi dengan sel tetangga di sekeliling sel inti (Weisstein, Eric W. 2002). 
Interaksi ini pada awalnya berubah secara dinamis dalam dimensi keruangan dan kewaktuan, kemudian berkembang menjadi skala global. CA telah banyak diterapkan di berbagai bidang ilmu, baik di bidang ilmu sosial maupun ilmu eksakta. Bandini, S., et al. (2004) mengeksploitasi pemodelan baru dan alat simulasi dalam rangka untuk mempelajari sistem yang kompleks dan fenomena dalam konteks ekonomi dan sosial. Masalah khusus yang dikaji menyangkut dinamika kompleks yang terlibat dalam model harga modal dengan agen heterogen. Dalam mengaplikasikan CA untuk masalah ini adalah termotivasi oleh kenyataan bahwa dinamika global pasar modal (misalnya kecenderungan yang berlaku global untuk membeli atau menjual) dapat dipelajari sebagai hasil dari interaksi lokal yang muncul dari entitas otonom yang terlibat dalam sistem pasar. Torres, A.S, et al (2010), memanfaatkan CA dan model numerik untuk perencanaan sistem aliran pipa air di perkotaan. Dalam kajian ini, ia memperkirakan pertumbuhan perkotaan dan perubahan penggunaan lahan untuk memperluas jaringan distribusi air ke sel-sel baru atau bagian perkotaan yang membutuhkan layanan air. Hegde N.P, et al, (2008), menggunakan Neural Network dan CA untuk memprediksi pertumbuhan pemukiman. Penelitiannya bertujuan untuk memprediksi perubahan penggunaan lahan guna mengatahui pertumbuhan pemukiman. Penggunaan CA untuk mensimulasikan perkolasi pestisida dalam tanah, juga telah dimanfaatkan oleh Stefania Bandini and Giulio Pavesi (2002). Dalam simulasi ini, hanya didistribusikan pestisida partikel seragam pada permukaan sel dengan anggapan bahwa distribusi yang berbeda, mencerminkan lebih rinci pestisida diserap oleh tanah. Selain itu, simulasi evakuasi dengan cara menyelidiki perilaku dinamika pejalan kaki agar dapat dievakuasi secara darurat dan secara khusus berkonsentrasi pada kasus-kasus yang melibatkan evakuasi paksa sejumlah besar orang 6 karena ancaman api yang berada di dalam gedung dengan jumlah tertentu yang keluar (Tissera,P.B et al., 2007). Dinamika perubahan penggunaan lahan setiap saat dan di lokasi manapun akan selalu berlangsung, hal ini dakibatkan oleh faktor driving forces sebagaimana telah disebutkan oleh Skole dan Tucker (1993). Namun untuk meminimalisasi faktor tersebut, diperlukan aturan dan juga skenario sehingga perubahanya akan mengurangi dampak kerusakan yang ditimbulkannya. Karena itu penelitian ini akan menggunakan model CA untuk melakukan simulasi perubahan penggunaan lahan yang merupakan salah satu faktor penentu sedimentasi. 

Dalam analisa kawasan perkotaan, wilayah diluar sel hidup merupakan kawasan non urban. Pertama-tama kita harus mengasumsikan variabel interaksi sosial, sistem ekonomi, dan kondisi lingkungan di seluruh wilayah studi. Setiap bentukan lahan dapat termasuk pada wilayah urban atau non urban berdasarkan karakteristis tersebut. Aturan transisi di dalam sel menunjukan seperti apa satu sel berkembang dari waktu ke waktu. Kemudian dengan logika “IF-THEN” diinterpretasikan seperti apa arah perkembangan sel tersebut. Sistem ini dapat mewakili sistem pembangunan yang kompleks di perkotaan.
Aturan 1:
IF
Terdapat tiga bagian sel yang berkembang menurut moore neighborhood dan sel non urban.
THEN
Wilayah non urban akan berkembang



Aturan pertama masih memiliki kekurangan, yaitu bisa saja setiap sel memiliki karakteristik yang berbeda dalam sisi fisik alam. Selain itu kebutuhan aktifitas di kawasan perkotaan hanya bisa didetailkan dengan lingkup ketelitian kurang dari 300 meter, maka di luar sel berketelitian 300m dianggap tidak terdapat pembangunan. Untuk mengakomodasi variabel yang lebih dalam maka dibuat aturan ke2.
Aturan ke-2:
IF
Bentuk bentang alam lebih dari 300 meter
THEN
Bentukan lahan akan menjadi tidak terbangun


Aturan ke-3:
IF
Terdapat dua atau tiga kawasan urban, dengan kawasan lainya sebagai kawasan non urban, dan terdapat jalan di dalamnya
THEN
Wilayah non urban akan berkembang menjadi wilayah urban.



sumber : Materi Bahan Perkuliahan PCD

Tidak ada komentar:

Posting Komentar