روش‌های پردازش خودکار داده‌های جغرافیایی برای تجسم شهرها در دنیای واقعی در شهرها: خطوط آسمان

خلاصه

بازی شهرسازی Cities: Skylines فرآیندهای مربوط به شهری را در یک محیط سه بعدی جذاب شبیه سازی می کند و بنابراین امکانات جالبی برای تجسم مکان های دنیای واقعی ارائه می دهد. چنین تجسمی می تواند برای ارائه، مشارکت، یا پروژه های آموزشی استفاده شود. با این حال، روند ایجاد مدل بازی از داده های جغرافیایی نادرست، پیچیده و زمان بر است، بنابراین از استفاده گسترده تر از این بازی برای مقاصد غیر سرگرمی جلوگیری می کند. این مقاله روش‌های خودکاری را ارائه می‌کند که در Cities: Skylines برنامه‌نویسی رابط برنامه‌نویسی (API) و همراه با یک اصلاح بازی (که معمولاً به عنوان یک مد بازی از آن یاد می‌شود) به نام GeoSkylines، برای ایجاد تجسم دقیق جغرافیایی مکان‌های دنیای واقعی در شهرها، ارائه می‌کند: خطوط آسمان. بر اساس داده های مختلف جغرافیایی، روش های ارائه شده ایجاد شبکه های جاده ای و ریلی، پوشش درختی، حوضه های آبی، مناطق برنامه ریزی، ساختمان ها و خدمات می کند. با استفاده از این روش ها مدل های قابل بازی شهرهای Svit (اسلواکی) و Olomouc (جمهوری چک) در بازی ساخته شد. حالت بازی GeoSkylines همچنین روش‌هایی را برای صادرات اشیاء بازی مانند جاده‌ها، ساختمان‌ها و مناطق به قالب داده‌های سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) ارائه می‌کند که می‌تواند بیشتر پردازش شود. این ویژگی بازی Cities: Skylines را قادر می سازد تا به عنوان یک ابزار جمع آوری داده ها که می تواند در پروژه های طراحی توسعه مجدد مورد استفاده قرار گیرد، استفاده شود. حالت بازی GeoSkylines همچنین روش‌هایی را برای صادرات اشیاء بازی مانند جاده‌ها، ساختمان‌ها و مناطق به قالب داده‌های سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) ارائه می‌کند که می‌تواند بیشتر پردازش شود. این ویژگی بازی Cities: Skylines را قادر می سازد تا به عنوان یک ابزار جمع آوری داده ها که می تواند در پروژه های طراحی توسعه مجدد مورد استفاده قرار گیرد، استفاده شود. حالت بازی GeoSkylines همچنین روش‌هایی را برای صادرات اشیاء بازی مانند جاده‌ها، ساختمان‌ها و مناطق به قالب داده‌های سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) ارائه می‌کند که می‌تواند بیشتر پردازش شود. این ویژگی بازی Cities: Skylines را قادر می‌سازد تا به عنوان ابزار جمع‌آوری داده‌ها که می‌تواند در پروژه‌های طراحی توسعه مجدد استفاده شود، استفاده شود.

کلید واژه ها:

داده های جغرافیایی ; تجسم ; مدهای بازی ؛ بازی های شهرسازی ; شهرها: خطوط آسمان

1. معرفی

همانطور که در یک نظرسنجی اخیر توسط مرکز تحقیقات Pew مستند شده است، بازی ها، و به طور خاص بازی های ویدئویی، بسیار محبوب هستند. بر اساس این مطالعه، 90 درصد از نوجوانان مورد بررسی، بازی‌های ویدیویی را یا با تلفن همراه، رایانه یا کنسول بازی می‌کنند [ 1 ]. اگرچه بازی‌ها عمدتاً برای سرگرمی هستند، اما به دلیل توانایی آنها در انتقال آسان اطلاعات، در مطالعات متعدد در زمینه‌های مختلف دانشگاهی، به ویژه در آموزش، موضوع تحقیق بوده است [ 2 ، 3 ]. در زمینه برنامه ریزی شهری، بازی های ویدئویی اغلب برای مشارکت مدنی استفاده می شود [ 4 ، 5 ، 6]. بازی های شهرسازی نمونه خاصی از استفاده از بازی در حوزه شهرسازی را نشان می دهد. جدای از الهام بخشیدن به نسل های جدید برنامه ریزان شهری [ 7 ، 8 ]، این بازی ها عمدتاً در آموزش مورد استفاده قرار گرفته اند، اما اخیراً نیز برای تجسم مکان های دنیای واقعی در پروژه های مشارکت استفاده شده اند [ 9 ، 10 ، 11 ، 12 ]]. با این حال، فقدان ابزارها و روش‌های حرفه‌ای برای پردازش داده‌های جغرافیایی اغلب مانع استفاده کارآمد از بازی‌های ویدیویی برای مقاصد غیر سرگرمی می‌شود. این مشکل برای Cities: Skylines نیز صدق می کند. امکان آپلود داده های جغرافیایی در بازی یا استخراج اشیاء بازی در داده های جغرافیایی بسیار محدود است. نویسندگان مطالعات موردی قبلی، که در آن Cities: Skylines برای تجسم یک مکان در دنیای واقعی استفاده شده است، گزارش داده‌اند که فرآیند ایجاد مدل بازی از داده‌های جغرافیایی پیچیده و طولانی است. با این وجود، Cities: Skylines یک رابط برنامه‌نویسی کاربردی (API) گسترده ارائه می‌کند که به بازی اجازه می‌دهد تا از ظاهر تا رفتار آن اصلاح شود. با استفاده از API، یک اصلاح بازی (اغلب به عنوان یک مد بازی از آن یاد می شود) برای پردازش داده های جغرافیایی می تواند اسکریپت شود.

1.1. پتانسیل ها و محدودیت های بازی های شهرسازی

به طور کلی، همانطور که در بالا بحث شد، بازی های ویدیویی تجاری تقریبا برای هر کسی بسیار اغوا کننده هستند. با این وجود، استفاده «جدی» از آن‌ها (برای مقاصدی که عمدتاً سرگرمی نیستند) محدودیت‌هایی دارد. روفت و میناسیان [ 13] بازی‌های منتخب شهرسازی (SimCity 4 و CityLife) را با ابزارهای مدل‌سازی شهری مورد استفاده در تحقیقات مقایسه کرد و به این نتیجه رسید که شبیه‌سازی‌ها در بازی‌های شهرسازی بر اساس مدل‌های مشابه با نمونه‌های مورد استفاده در تحقیقات انجام شده است، اما تفاوت اصلی در توانایی آن است. برای تغییر پارامترهای شبیه سازی پس از مشاهده و یادگیری. در حالی که ابزارهای مدل سازی علمی این ویژگی را ارائه می دهند، بازی ها این ویژگی را ندارند. این تا حد زیادی به دلیل حمایت از مالکیت معنوی است. به عبارت دیگر، منطق شبیه‌سازی در بازی‌ها یک «جعبه سیاه» است که قوانین را تنها از طریق کاوش می‌توان استنتاج کرد. این مشکل توسط Devisch [ 14 ] نیز برجسته شد]، که استفاده احتمالی از SimCity در فرآیندهای برنامه ریزی را مطالعه کرد. SimCity نیز از نقطه نظر هیدرولوژی شهری مورد مطالعه قرار گرفته است، اما درک الگوریتم های اساسی چالش برانگیز است، زیرا تنها با اجرای شبیه سازی های آزمایشی به دلیل “رفتار جعبه سیاه” بازی می توان آن را انجام داد [ 15 ].

بازی های شهرسازی نیز به دلیل ساده سازی فرآیندهای شهری مورد انتقاد قرار گرفته اند. به عنوان مثال، فقدان استفاده از منطقه مختلط، مفهومی که در بین شهرنشینان مفید دیده می شود [ 16 ]، در نسخه های اولیه SimCity [ 17 ] و بعدها در SimCity 4 و Cities: Skylines [ 18 ] مشاهده شد. بازی‌های شهرسازی از موقعیت یک شهردار قدرتمند انجام می‌شود، اگرچه در واقعیت، فرآیند برنامه‌ریزی شامل بسیاری از ذینفعان می‌شود [ 18 ، 19 ]. با این حال، انتقاد از این ساده سازی ها را می توان ناعادلانه دانست. فرآیندهای برنامه ریزی شهری بسیار پیچیده هستند و به همین دلیل، حتی با ابزارهای علمی نمی توان آنها را به طور قطعی مدل کرد [ 20 ]]. بسیاری از ساده سازی ها ناشی از ناتوانی ما در درک و توصیف پیچیدگی کامل سیستم های شهری است. با این وجود، برخی از ساده‌سازی‌ها در بازی‌ها گنجانده شده‌اند که صرفاً برای افزایش قابلیت پخش بازی، در نتیجه آن را برای مصرف‌کننده جذاب‌تر می‌کنند [ 21 ].

بسیاری از موانع و محدودیت های یک بازی تجاری مانند مواردی که در بالا ارائه شد را می توان با اعمال تغییرات در رفتار بازی برطرف کرد یا حداقل کاهش داد. فرآیند تغییر بازی ویدیویی با استفاده از اسکریپت سفارشی در جامعه بازی به عنوان “modding” شناخته می شود [ 22 ]. Modding در اکثر بازی‌های ویدئویی مدرن موجود است زیرا این ویژگی مورد نظر جامعه بازی است [ 23]. با این حال، سطح گستردگی و پشتیبانی از بازی به بازی دیگر متفاوت است. در حالی که در برخی موارد امکانات مودینگ بسیار محدود است، در موارد دیگر، رفتار یا ظاهر بازی می تواند به طور قابل توجهی تغییر کند. مورد دوم برای Cities: Skylines صادق است، جایی که بازیکنان می‌توانند اسکریپت‌های سفارشی معروف به “mods” را بنویسند تا بازی، ظاهر یا رفتار آن را تنظیم کنند. مدها می توانند از زیبایی (به عنوان مثال، اضافه کردن نوع جدیدی از درخت به بازی) تا تغییرات پیچیده در رفتار بازی (مثلاً مدیریت ترافیک) متغیر باشند. امکان تغییر بازی بسیار مورد استقبال جامعه بازی‌ها قرار گرفته است: 175970 مد Cities: Skylines تا ابتدای سال 2019 ایجاد شد [ 24 ].

استفاده از مدل مبتنی بر عامل شبیه‌سازی شهروندان و وسایل نقلیه در بازی‌های شهرسازی نیز ممکن است امکانات جالبی را ارائه دهد. تعامل بین عوامل یک جامعه مصنوعی را ایجاد می کند که در آن پدیده های واقعی زندگی ظاهر می شوند [ 25 ]. با استفاده از مدل مبتنی بر عامل، بازیکن Cities: Skylines می تواند شهری بسازد که نزدیک به سیستم آشفته، غیرقابل پیش بینی و خودسازمان دهی است که شهرهای مدرن را تعریف می کند [ 26 ]]. مدلی از یک شهر واقعی ایجاد شده در شهرها: خطوط آسمان می تواند برای یادگیری در مورد فرآیندهای شهری در حال وقوع در شهر مدل شده استفاده شود: تقاضای منطقه، ارزیابی ارزش زمین، سطوح آلودگی صوتی یا زباله، دسترسی به خدمات، شادی کلی. شهروندان، مدیریت ترافیک و بسیاری دیگر. علاوه بر این، با استفاده از ویژگی‌های بازی، می‌توان بخش‌های جدیدی از شهر مدل‌سازی‌شده (مثلاً یک حومه شهر) را ساخت یا یک قسمت موجود را بازسازی کرد (مثلاً، تغییر یک تقاطع مشکل‌ساز به یک دوربرگردان) و اثرات چنین تغییراتی را می‌توان به سرعت بررسی کرد. ارزیابی شد.

1.2. نمای کلی ژانر بازی شهرسازی

شناخته شده ترین بازی شهرسازی بدون شک SimCity از استودیوی توسعه Maxis است. Moss [ 7 ] ما را در تاریخ ژانر بازی های شهرسازی از SimCity اصلی که در سال 1989 منتشر شد، از عناوین مختلف در این سبک تا آخرین نسخه از سری SimCity: SimCity 2013 راهنمایی می کند. علاوه بر موفقیت تجاری، SimCity دارای موفقیت است. همچنین در زمینه آکادمیک، به ویژه به عنوان یک ابزار یادگیری تجربی در کلاس های برنامه ریزی فضایی شناخته شده است [ 27 ، 28 ، 29 ، 30 ]. با این حال، SimCity 2013 – جدیدترین عنوان در سری SimCity – پس از انتشار با مشکلات متعددی مواجه شد که منجر به استقبال ضعیف بازی در بین بازیکنان شد [ 7 ]]. در سال 2015، استودیوی بازی سازی فنلاندی Colossal Order برداشت خود را از یک بازی شهرسازی به نام Cities: Skylines منتشر کرد. این بازی به خوبی مورد استقبال قرار گرفت زیرا ویژگی‌های مورد نظر مانند محیط گرافیکی سه بعدی، API گسترده برای ایجاد تغییرات بازی، سیستم حمل و نقل انبوه، و شبیه‌سازی‌های مبتنی بر عامل با عملکرد خوب برای کنترل شهروندان، وسایل نقلیه و سایر اشیاء بازی را ارائه می‌کرد [ 7 ] . امروزه، Cities: Skylines بدون شک بهترین بازی شهرسازی در بازار است. ما می توانیم این را از (1) موفقیت تجاری آن نتیجه بگیریم، جایی که Cities: Skylines شش میلیون نسخه فروخته است [ 24 ] در مقایسه با دو میلیون نسخه SimCity 2013 [ 31 ]]؛ و (2) اندازه جامعه بازی جمع آوری شده در انجمن های Reddit.com که در آن انجمن اختصاص داده شده به Cities: Skyline r/CitiesSkylines بیش از 200000 مشترک دارد [ 32 ] در حالی که انجمن اختصاص داده شده به جدیدترین تناسخ SimCity، r/SimCity دنبال می شود. با تعداد بسیار کمتری از 25000 مشترک [ 33 ].

1.3. شهرها: نمای کلی خطوط آسمان

Cities: Skylines را می توان به عنوان یک شبیه سازی شهرسازی با پایان باز تک نفره توصیف کرد. در بازی، بازیکنان با ایجاد شبکه جاده‌ای، کنترل منطقه‌بندی، ارائه خدمات عمومی و حمل‌ونقل عمومی و مالیات، به برنامه‌ریزی شهری می‌پردازند. بازیکنان عناصر مختلف شهر مانند بودجه، آموزش، اشتغال، سطوح آلودگی و غیره را حفظ می‌کنند. همه پدیده‌های شبیه‌سازی‌شده را می‌توان در 29 «نمای اطلاعاتی» که خروجی‌های بصری جذابی ارائه می‌دهند [ 34 ] نظارت کرد. شکل 1 نمونه ای از نمای اطلاعاتی را نشان می دهد که سطوح آلودگی صوتی را در شهر مدل شده نشان می دهد.

همانطور که در بالا ذکر شد، Cities: Skylines را می توان به طور قابل توجهی به لطف محیط مودینگ غنی تنظیم کرد. این بازی یک API گسترده نوشته شده به زبان برنامه نویسی سی شارپ و همچنین پشتیبانی آنلاین در قالب مددینگ اسناد و انجمن های کاربر ارائه می دهد. مدهای متعددی که توسط جامعه بازی‌سازی ایجاد شده‌اند به بازی معرفی شده‌اند که شبیه‌سازی‌های مربوط به برنامه‌ریزی شهری را اصلاح می‌کنند: حالت‌هایی که الگوهای ترافیکی واقعی‌تری را در خود جای می‌دهند (مثلاً ترافیک در صبح و بعدازظهر وقتی مردم به محل کار/مدرسه می‌روند و برمی‌گردند). مدهایی که امکان حفظ بناهای تاریخی را فراهم می کنند، فقدان آن توسط Bereitschaft مورد انتقاد قرار گرفت [ 18 ]. و حتی حالت هایی که امکان ترکیب عمودی مناطق تجاری و مسکونی را فراهم می کند. میز 1مدهای بازی انتخاب شده Cities: Skylines را فهرست می کند که با داده های جغرافیایی کار می کنند یا فرآیندهای شهری شبیه سازی شده را تغییر می دهند.

با توجه به قابلیت Cities: Skylines برای شبیه سازی هزاران شهروند و ماشین، Eisele et al. [ 35 ] از این بازی برای مدل سازی سیستم های هوشمند غیرمتمرکز استفاده کرد. برای اعمال رفتار دلخواه چراغ های راهنمایی برای سناریوهای شبیه سازی شده، یک مد با استفاده از API بازی [ 35 ] ایجاد شد. این نمونه‌ها قدرت مودینگ Cities: Skylines را نشان می‌دهند که مسلماً در ژانر شهرسازی بی‌نظیر است.

1.4. شهرها: خطوط افق در مطالعات موردی تجسم

Cities: Skylines بر روی موتور بازی Unity ساخته شده است که به لطف آن یک محیط گرافیکی جذاب از نظر بصری در یک دنیای بزرگ سه بعدی ارائه می دهد که تقریباً آزادانه می توان در آن پرسه زد. گرچه این بازی عمدتاً به سمت ساخت شهرهای خیالی است، بسیاری از بازیکنان تمایل دارند از این بازی برای ایجاد مدلی از شهر خود یا سایر مکان‌های شناخته شده در دنیای واقعی استفاده کنند [ 36 ]. با این حال، تجسم‌سازی در Cities: Skylines می‌تواند برای عموم مردم نیز جالب باشد.

شهر Hämeenlinna فنلاند مسابقه ای را برای طراحی منطقه ای نزدیک مرکز شهر با استفاده از بازی Cities: Skylines برگزار کرد. ابتدا، برنامه ریزان شهری یک نقشه برای بازی حاوی شبکه جاده و منابع آب ایجاد کردند که به عنوان یک الگو برای شرکت کنندگان عمل می کرد و سپس این نقشه را به یک مدل قابل بازی از منطقه شهر معین تبدیل کردند [ 9 ]. شهر استکهلم در سوئد از Cities: Skylines برای الگوبرداری از توسعه مورد نظر منطقه بندر دریایی سلطنتی استفاده کرد و این مدل را به عموم مردم ارائه کرد، که سپس می‌توانستند منطقه مدل‌سازی شده را کاوش کنند و ایده‌های جدیدی را در طرح توسعه مشارکت دهند [ 10 ]]. تجسم دیگری با استفاده از Cities: Skylines در دانشگاه نروژی علوم زندگی در اسلو انجام شد. ابتدا مدلی از اسلو در بازی توسط یک بازیکن باتجربه ساخته شد و سپس این مدل از دیدگاه شهرسازی و مدلسازی توسط دانشجویان مورد بررسی قرار گرفت [ 11 ].

مدلی از شهر آلمانی براونشوایگ در Cities: Skylines برای شبیه سازی تولید کارخانه های شهری [ 12 ] ایجاد شد. در این تحقیق، Juraschek و همکاران. [ 12 ] Cities: Skylines را به دلیل قابلیت‌های شبیه‌سازی، خروجی‌های بصری غنی از پدیده‌های شبیه‌سازی شده مانند آلودگی صوتی، و امکانات گسترده‌ای برای اصلاح بازی با استفاده از “mod” انتخاب کرد. با این حال، در مورد ساخت مدل، Juraschek و همکاران. [ 12] بیان می‌کند که: «در حال حاضر هیچ اسکریپت خودکاری برای انتقال داده‌های توپولوژیکی به بازی در دسترس نیست که نتایج با کیفیت بالایی تولید کند. این می تواند ایجاد مدل را در ابتدا بسیار زمان بر کند.” بنابراین، به منظور حذف موانع در فرآیند ایجاد مدل، این تحقیق روش‌هایی را ارائه می‌کند که امکان مدل‌سازی خودکار، ساده، تکرارپذیر و از نظر جغرافیایی دقیق بیشتر مکان‌های مسکونی روی زمین را در Cities: Skylines می‌دهد.

2. مواد و روشها

یک وظیفه مهم برای استفاده “جدی” از Cities: Skylines این است که راهی برای پردازش موثر داده های جغرافیایی برای اهداف بازی پیدا کنید. ابزارهای فعلی محدودیت های زیادی دارند و استفاده از آنها برای ایجاد مدل زمان بر و پیچیده است. بنابراین، تمرکز اصلی این تحقیق ارائه ابزاری بود که به پر کردن شکاف بین بازی و حوزه GIS کمک کند. این ابزار باید روش‌های خودکار، ساده برای استفاده، تکرارپذیر و دقیق از لحاظ جغرافیایی را برای وارد کردن داده‌های جغرافیایی به بازی و همچنین صادرات اشیاء بازی به عنوان داده‌های GIS ارائه دهد.

مود بازی ارائه شده GeoSkylines برای شامل جنبه های زیر طراحی شده است:

استفاده از هر مجموعه داده جغرافیایی (که مستقیماً به OSM مرتبط نیست) را فعال کنید.
فعال کردن قالب بندی داده های جغرافیایی منبع.
یک رابط کاربری گرافیکی مینیمالیستی (GUI) ارائه دهید تا مود پس از به‌روزرسانی‌های مکرر بازی، کمتر مستعد خراب شدن باشد.
حداکثر تمرکز را روی دقت روش های واردات و صادرات قرار دهید.

به منظور تحقق دو جنبه اول، قبل از اجرای روش‌های واردات مود بازی GeoSkylines، فرآیند آماده‌سازی geodata به صورت جداگانه انجام شد. برای ذخیره‌سازی داده‌های جغرافیایی، ما انتخاب کردیم که از یک قالب ساده با کاما جدا شده (CSV) با داده‌های هندسی ثبت شده در قالب متن شناخته شده (WKT) استفاده کنیم. با توجه به جنبه سوم، مد GeoSkylines دارای رابط کاربری گرافیکی نیست. در عوض، روش ها از طریق ترکیب کلیدهای داغ مشخص شده فعال می شوند.

روند کلی ایجاد یک مدل قابل بازی در Cities: Skylines شامل سه مرحله است که در شکل 2 نشان داده شده است.

ابتدا با استفاده از ابزار استاندارد GIS، داده های جغرافیایی دانلود، تبدیل و به یک فایل CSV مناسب تبدیل می شوند. فایل های CSV آماده شده در دایرکتوری پیش فرض بازی ذخیره می شوند. این فهرست همچنین محل ذخیره فایل‌های CSV است که به‌عنوان صادراتی از اشیاء بازی ایجاد می‌شوند، تصویر شطرنجی پوشش درختی که با روش واردات درختی استفاده می‌شود، فایل‌های CSV برای تطبیق انواع اشیاء جغرافیایی با انواع اشیاء بازی (به عنوان مثال، انواع جاده)، و یک فایل پیکربندی که برای تعریف مختصات طول و عرض جغرافیایی نقطه میانی انتخاب شده و سایر تنظیماتی که به تنظیم فرآیندهای واردات و صادرات کمک می کند، استفاده می شود.

در مرحله دوم، با اجرای روش‌های واردات مود بازی GeoSkylines، یک مدل پایه در ویرایشگر نقشه بازی ایجاد می‌شود. تمام روش ها در جدول 2 توضیح داده شده است. شرح کامل روش های ارائه شده در پلتفرم توسعه GitHub [ 37 ] موجود است.

برای دستیابی به بهترین نتیجه برای مدل پایه ایجاد شده، روش ها باید به ترتیب زیر فراخوانی شوند:

وارد کردن زمین با استفاده از لودر ارتفاع نقشه داخلی.
ایجاد شبکه جاده بازی بر اساس داده های بخش جغرافیایی جاده.
مرحله اختیاری: ایجاد شبکه ریلی بازی بر اساس داده های بخش راه آهن جغرافیایی.
زمین های پایین تر برای تشکیل حوضه های آبی بر اساس داده های منابع آب جغرافیایی.
ایجاد پوشش درخت بازی بر اساس داده های پوشش درختی جغرافیایی (تصحیح شده). و
خدمات بازی را بر اساس داده های جغرافیایی سرویس ها ایجاد کنید (به عنوان مثال، داده های رفاهی OSM).

آخرین مرحله ایجاد یک مدل قابل بازی در Cities: Skylines شامل پس پردازش دستی مدل پایه و تبدیل آن به یک مدل قابل پخش است که می تواند شبیه سازی بازی را اجرا کند. پس پردازش دستی شامل رفع مشکلات مدل پایه تولید شده (به عنوان مثال، ناشی از داده های جغرافیایی نادرست)، اما همچنین اضافه کردن موارد ضروری مانند اتصال مدل شهر به یک بزرگراه (به منظور نقل مکان ساکنان جدید) یا افزودن منابع آب ( ایجاد حوضه های آب به صورت خودکار است، اما قرار دادن یک منبع آب باید به صورت دستی انجام شود). مقدار زمان صرف شده برای پس پردازش دستی مدل پایه به سطح جزئیات مورد نیاز بستگی دارد. انجام حداقل‌ها برای اینکه مدل قابل پخش باشد، می‌تواند ده‌ها دقیقه طول بکشد، اما در مواردی که بزرگ‌ترین جزئیات را در بر می‌گیرد (به عنوان مثال، افزودن ساختمان های منحصر به فرد) برای به حداکثر رساندن جذابیت مدل مورد نظر است، تکمیل پس پردازش دستی می تواند ساعت ها طول بکشد. صرف نظر از مورد، پس پردازش دستی و تنظیم دقیق مدل باید توسط یک بازیکن با تجربه Cities: Skylines انجام شود.

2.1. تبدیل مختصات جغرافیایی به مختصات بازی

سنگ بنای تمام روش های واردات و صادرات، تبدیل مختصات جغرافیایی به مختصات بازی (و بالعکس) است. شهرها: Skylines از سلول هایی با ابعاد 8 × 8 متر استفاده می کند. 240 × 240 از این سلول ها یک کاشی (1920 × 1920 متر) را تشکیل می دهند. کاشی های 9 × 9 حداکثر منطقه بازی را تشکیل می دهند. این در متریک 17.28 × 17.28 کیلومتر، برای مساحت کل 298.5984 کیلومتر مربع است. با این حال، منطقه قابل بازی در نسخه پایه فقط از 5 × 5 کاشی (9.6 × 9.6 کیلومتر) تشکیل شده است و حداکثر منطقه تنها با نصب مود بازی با نام “81 tiles” قابل باز شدن است.

این بازی از یک سیستم مختصات پیش بینی شده با استفاده از متر به عنوان واحد استفاده می کند. این سیستم مختصات دارای سه محور x، y و z است که در آن محور y برخلاف استانداردهای جغرافیایی، مقادیر ارتفاع (رفتار به ارث رسیده از موتور بازی Unity) را ذخیره می کند. سپس، محور z مطابق با قراردادهای GIS به عنوان “شمال” عمل می کند. نقطه مبدا در مرکز منطقه بازی است، بنابراین محورهای x و z از 8640- تا 8640 متغیر هستند.

می‌توانیم سیستم مختصات بازی را به‌عنوان گونه‌ای از سیستم مختصات پیش‌بینی‌شده جهانی عرضی مرکاتور (UTM) در نظر بگیریم. برای تبدیل مختصات واقعی، می‌توانیم به سادگی از روش‌های موجود برای تبدیل مختصات WGS 84 به مختصات UTM استفاده کنیم. سپس فرآیند کلی تبدیل برای واردات این مراحل را دنبال می کند:

یک منطقه 17.28 × 17.28 کیلومتری از مکان مدل‌سازی شده را انتخاب کنید.
نقطه میانی این ناحیه را محاسبه کنید.
مختصات WGS 84 نقطه میانی را به مختصات UTM تبدیل کنید.
مختصات WGS 84 تمام اشیاء جغرافیایی (جاده ها، ساختمان ها و غیره) را به مختصات UTM تبدیل کنید.
مختصات بازی هر شیء ایجاد شده در بازی، سپس با مختصات UTM این شی منهای مختصات UTM نقطه میانی برابر است.

$ایکس = E O - E م$

(1)

$ز = ن O - ن م$

(2)

که در آن X و Z محورهای بازی را در فضای دو بعدی نشان می دهند. E نشان دهنده شرق است. N نشان دهنده شمال شدن است. O نشان دهنده شی جغرافیایی است. و M نشان دهنده نقطه میانی است.

به همین ترتیب، فرآیند تبدیل برای صادرات این مراحل را دنبال خواهد کرد:

مختصات WGS 84 نقطه میانی را به مختصات UTM تبدیل کنید.
مختصات UTM اشیاء بازی را محاسبه کنید:

$E O = X + E م$

(3)

$ن O = ز + ن م$

(4)
مختصات UTM اشیاء بازی را به مختصات WGS 84 تبدیل کنید (منطقه UTM مورد نیاز از مختصات UTM نقطه میانی بدست می آید).

2.2. صادر کردن اشیاء بازی به عنوان داده های سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS).

مد بازی GeoSkylines همچنین روش‌هایی را برای صادرات اشیاء بازی، به ویژه درختان، جاده‌ها، راه‌آهن‌ها، ساختمان‌ها و مناطق ارائه می‌دهد. این ویژگی می‌تواند برای جمع‌آوری داده‌ها در پروژه‌های مشارکتی مانند مواردی که در بالا ذکر شد، که در آن از بازیکنان خواسته می‌شود یک حومه جدید طراحی کنند، استفاده شود. با استفاده از روش‌های صادرات در GeoSkylines، بهترین طرح‌ها را می‌توان به داده‌های GIS صادر کرد و سپس می‌توان آن را پردازش کرد. به عنوان مثال، شکل 3 جاده ها و ساختمان های صادر شده در QGIS را نشان می دهد. خطوط بنفش نشان دهنده جاده های بازی و چند ضلعی های خاکستری نشان دهنده ساختمان های بازی هستند. داده های صادر شده در بالای یک لایه نقشه پایه در محل شهر Svit (اسلواکی) نمایش داده شد که صحت الگوریتم های مورد استفاده برای تبدیل مختصات را تأیید کرد. علاوه بر این، همانطور که در شکل 3 قابل مشاهده است، الگوریتم منحنی Bezier برای صادرات موثر جاده های منحنی ایجاد شده در بازی استفاده شد.

3. نتایج

روش های ارائه شده را با ساخت مدل شهرهای زیر در بازی Cities: Skylines آزمایش کردیم:

Svit، اسلواکی؛ و
اولوموک، جمهوری چک

3.1. شهر سویت

شهر Svit (اسلواکی) با جمعیت فعلی 7790 نفر در سال 1934 تأسیس شد و بنابراین نسبتاً جوان است. این شهر با توجه به شیوه های شهرسازی آن زمان به عنوان یک شهرک شرکت ساخته شد. ما متوجه شدیم که این شیوه‌های مدرن شهرسازی شبیه شبیه‌سازی‌های بازی هستند. بنابراین تصمیم گرفتیم این شهر را برای تحصیل انتخاب کنیم. این شهرک به دلیل وسعت معقول خود عمدتاً برای آزمایش روش های واردات و صادرات نیز مورد استفاده قرار می گرفت. مختصات جعبه مرزی مساحت 17.28 × 17.28 کیلومتر را برای مکان انتخاب شده نشان می دهد و در جدول 3 نشان داده شده است.

برای ایجاد یک مدل پایه Svit in Cities: Skylines، روش های زیر تکمیل شد:

بارگذاری زمین با استفاده از گزینه داخلی بازی. نقشه ارتفاع منطقه از Terrain.party به دست آمد. به جای استفاده از یک جعبه نقشه که فقط به یک جعبه 17 کیلومتر × 17 کیلومتر محدود می شود، مستقیماً با مختصات دقیق Terrain.party’s API را فراخوانی کردیم:

⚬

https://terrain.party/api/export?name=Svit&box=20.311757266359,49.1351685440791,20.060024494391,48.9909768926872
ImportRoads() برای تولید شبکه جاده ای در بازی. برای تهیه فایل roads_rwo.csv از داده های OSM با برچسب “بزرگراه” استفاده شد.
ImportWaterWays() برای تولید حوضه های آب برای راه های آبی در بازی. برای تهیه فایل waterway_rwo.csv از داده های OSM با برچسب “آبراه” استفاده شد.
ImportWaterBody() برای تولید حوضه آب برای منابع آب ایستاده در بازی. برای تهیه فایل water_rwo.csv از داده های OSM با برچسب “natural=water” استفاده شد.
ImportTreesRaster() برای ایجاد پوشش درختی در بازی. تصویر شطرنجی ورودی از لایه پوشش زمین CORINE تهیه شد. این لایه با توجه به منطقه تعریف شده بریده شد و فیلتر شد تا فقط مناطق جنگلی را شامل شود (کدهای 311، 312، 313). مناطق جنگلی بخش بزرگی از کل منطقه مدل‌سازی شده را پوشش می‌دهند، که منجر به نقض محدودیت درختان ایجاد شده (250000) شده است. بنابراین، متغیر ImportTreesRasterMultiply روی -2 تنظیم شد، به این معنی که هر دومین ایجاد یک درخت حذف می شود (یعنی تقسیم تعداد کل درختان بر 2).
ImportServices() برای تولید خدمات در بازی. برای تهیه فایل amenity_rwo.csv از داده‌های OSM با برچسب “amenity” استفاده شد.

شکل 4 ایجاد مدل پایه Svit را در ویرایشگر نقشه بازی با فراخوانی متدهای GeoSkylines فوق نشان می دهد.

به عنوان بخشی از پس پردازش دستی مدل پایه، روش های زیر تکمیل شد:

رفع مشکلات مدل پایه ایجاد شده (به عنوان مثال، به دلیل داده های جغرافیایی نادرست).
افزودن منابع آب به حوضه های آبی ایجاد شده؛
افزودن اتصالات خارج از بزرگراه به شبکه جاده ای ایجاد شده به منظور حرکت ساکنان به داخل شهر. و
افزودن منطقه بندی با استفاده از مد بازی Image Overlay که امکان نمایش تصاویر را به صورت یک لایه شفاف در بازی می دهد. یک تصویر نقشه از لایه منطقه بندی Svit ایجاد شد.

شکل 5 مدل قابل پخش حاصل از Svit را پس از پردازش دستی پس از پردازش مدل پایه نشان می دهد. شکل 6 نمای نزدیک از مدل قابل پخش را نشان می دهد.

3.2. شهر اولوموک

شهر اولوموچ (جمهوری چک) ششمین شهر بزرگ این کشور با 100378 نفر جمعیت است. این شهر بسیار قدیمی است، به خصوص مرکز آن که شامل کلیساها و دیگر بناهای تاریخی است. با این حال، شهر اولوموک در چند دهه اخیر تغییرات قابل توجهی را پشت سر گذاشته است [ 38 ]. این شهر با توجه به تاریخچه و وسعتش برای این مطالعه انتخاب شد. مختصات جعبه مرزی که مساحت 17.28 × 17.28 کیلومتر را برای مکان انتخاب شده نشان می دهد در جدول 4 نشان داده شده است.

برای ایجاد یک مدل پایه Olomouc in Cities: Skylines، روش های زیر تکمیل شد:

بارگذاری زمین با استفاده از گزینه داخلی بازی. نقشه ارتفاع منطقه در نرم افزار GIS از DEM DMR5G ملی جمهوری چک تهیه شد.
ImportRoads() برای تولید شبکه جاده ای در بازی. برای تهیه فایل roads_rwo.csv از داده های OSM با برچسب “بزرگراه” استفاده شد.
ImportWaterWays() برای تولید حوضه های آب برای راه های آبی در بازی. برای تهیه فایل waterway_rwo.csv از داده های OSM با برچسب “آبراه” استفاده شد.
ImportWaterBody() برای تولید حوضه آب برای منابع آب ایستاده در بازی. برای تهیه فایل water_rwo.csv از داده های OSM با برچسب “natural=water” استفاده شد.
ImportTreesRaster() برای ایجاد پوشش درختی در بازی. یک تصویر شطرنجی ورودی از لایه درخت خیابان اطلس شهری تهیه شد. این لایه با توجه به ناحیه تعریف شده بریده شد.
ImportServices() برای تولید خدمات در بازی. برای تهیه فایل amenity_rwo.csv از داده‌های OSM با برچسب “amenity” استفاده شد.

شکل 7 مدل پایه Olomouc تولید شده در ویرایشگر نقشه بازی را با فراخوانی متدهای GeoSkylines فوق نشان می دهد.

به عنوان بخشی از پس پردازش دستی مدل پایه، روش های زیر تکمیل شد:

رفع مشکلات مدل پایه ایجاد شده (به عنوان مثال، به دلیل داده های جغرافیایی نادرست).
افزودن منابع آب به حوضه های آبی ایجاد شده؛
افزودن اتصالات خارج از بزرگراه به شبکه جاده ای ایجاد شده به منظور حرکت ساکنان به داخل شهر.
افزودن منطقه بندی با استفاده از حالت بازی Image Overlay. یک تصویر نقشه از لایه منطقه بندی Olomouc ایجاد شد. و
افزودن ساختمان های منحصر به فرد مانند کلیساها و آسمان خراش ها.

شکل 8 و شکل 9 مدل قابل پخش حاصل از مرکز شهر اولوموک را پس از پردازش دستی پس از پردازش مدل پایه نشان می دهد.

جدا از تجسم‌های فیزیکی، چندین شبیه‌سازی بازی را در مدل ایجاد شده Olomouc نیز بررسی کردیم. شکل 10 آلودگی صوتی شبیه سازی شده در مدل Olomouc را نشان می دهد. طبق الگوریتم های بازی، آلودگی صوتی تحت تأثیر ترافیک، صنعت، مناطق تجاری و انواع خاصی از ساختمان ها مانند نیروگاه ها قرار می گیرد.

ساکنان مدل Olomouc از سیستم جاده‌ای برای سفر به محل کار، مدرسه، مغازه‌ها و غیره استفاده می‌کنند. بازی به‌صورت جداگانه مسیر عبور وسیله نقلیه هر شهروند و همچنین وسایل نقلیه خدماتی و باری را ردیابی می‌کند. در نمای اطلاعات ترافیک، بازیکن می تواند جریان ترافیک هر جاده را مشاهده کند و بخش های مشکل دار سیستم جاده را شناسایی کند. شکل 11 نمای اطلاعات ترافیک را برای مدل ایجاد شده Olomouc نشان می دهد.

اگرچه میانگین جریان ترافیک در نرخ قابل قبولی است، اما چندین بخش مشکل دار وجود دارد که تراکم ترافیک در آنها زیاد است. نمونه‌هایی از مناطق پر ازدحام خیابان‌های Masarykova třída، Komenského، و Chválkovická یا تقاطع Náměstí Hrdinů هستند. برای مقایسه، شکل 12 لایه خدمات ترافیک جهانی موسسه تحقیقات سیستم های زیست محیطی (ESRI) را نشان می دهد (داده های منبع ارائه شده توسط HERE Maps) که در آن می توانیم وضعیت ترافیک واقعی در اولوموک را مشاهده کنیم. این لایه همان بخش های مشکل دار شبکه جاده Olomouc را شناسایی می کند که توسط شبیه سازی های بازی شناسایی شده است.

کد مود بازی GeoSkylines، مستندات دقیق برای اجرای روش‌های واردات و صادرات، نمونه‌هایی از پیکربندی و فایل‌های ورودی CSV و همچنین همه مدل‌های پایه و قابل پخش حاصل در پلتفرم توسعه GitHub در دسترس هستند [ 37 ].

4. بحث

Cities: Skylines در حال حاضر پیشرفته ترین بازی شهرسازی در بازار است. این بازی ویژگی هایی مانند محیط گرافیکی سه بعدی جذاب، سیستم حمل و نقل انبوه و شبیه سازی های مبتنی بر عامل را ارائه می دهد که فرآیندهای مربوط به شهر را تا حدودی واقع بینانه نشان می دهد. با توجه به این امکانات، Cities: Skylines شروع به استفاده برای مقاصد غیر سرگرمی کرده است. در تمام مطالعات موردی شناسایی شده، مدلی از یک مکان واقعی از داده های جغرافیایی ایجاد شد. سپس مدل به دست آمده برای مشارکت، آموزش یا پروژه های مدل سازی شهری استفاده شد [ 9 ، 10 ، 11 ، 12 ]. با این حال، فرآیند ایجاد مدل پیچیده و طولانی توصیف شده است [ 12]. فقدان ابزار پردازش داده های جغرافیایی برای اهداف Cities: Skylines مانع از استفاده گسترده تر از بازی به روش های غیر سرگرمی می شود.

بنابراین، با استفاده از API مودینگ بازی، روش‌های ساده برای استفاده از واردات را برای ایجاد یک مدل پایه در Cities: Skylines دقیق، سریع، خودکار و قابل تکرار با استفاده از داده‌های جغرافیایی آماده توسعه دادیم. در طول توسعه روش‌های ارائه‌شده، حداکثر تمرکز برای ایجاد امکان ایجاد هرچه بیشتر اشیاء بازی با بالاترین دقت قابل دست‌یابی داده شد. روش های ارائه شده شبکه های جاده ای و ریلی، حوضه های آبی، پوشش درختی، زون ها و خدمات را ایجاد کردند. تبدیل دقیق مختصات جغرافیایی داده های منبع به مختصات بازی اشیاء بازی با پیاده سازی یک الگوریتم تبدیل استاندارد بین سیستم های مختصات WGS 84 و UTM و سپس با محاسبه مجدد ساده مختصات UTM به مختصات بازی به دست آمد (و برعکس). دقت تبدیل در تایید شده استشکل 3 ، که در آن اشیاء بازی، از مدل Svit صادر شده و در نرم افزار GIS نمایش داده شده و به درستی با لایه پایه اضافه شده تراز شده است.

با این حال، برای ایجاد یک مدل قابل پخش، پس پردازش دستی مدل پایه مورد نیاز است. این فرآیند ممکن است شامل موارد زیر باشد:

رفع مشکلات مدل پایه (به عنوان مثال، به دلیل داده های جغرافیایی منبع نادرست یا ناتوانی کد در تولید موثر بخش های پیچیده مدل مانند تونل ها).
افزودن ملزومات مانند اتصال شهر به بزرگراه برای جابجایی ساکنان جدید یا افزودن منابع آب.
منطقه بندی در مواردی که روش GeoSkylines () ImportZones قابل استفاده نباشد (به عنوان مثال، لایه برداری منطقه بندی برای مکان انتخاب شده در دسترس نیست).
افزودن ساختمان های منحصر به فرد مانند کلیساها و آسمان خراش ها.
تنظیم شبیه سازی های بازی با پیاده سازی مد های انتخابی بازی.

مدت زمان صرف شده برای پس پردازش دستی مدل پایه به اندازه مدل و سطح جزئیات مورد نیاز بستگی دارد. اضافه کردن ملزومات به طوری که مدل قابل پخش باشد می تواند ده ها دقیقه طول بکشد. با این حال، برای یک مدل بزرگ که سطح بالایی از جزئیات مورد نیاز است، تکمیل پس پردازش دستی ممکن است ساعت ها طول بکشد. برای کاهش مدت زمان صرف شده برای پس پردازش دستی، توصیه می شود که این فعالیت توسط یک بازیکن با تجربه Cities: Skylines تکمیل شود. این واقعیت که هنوز برای ایجاد مدل قابل پخش در Cities: Skylines نیاز به پس پردازش دستی است، یک محدودیت است. با این وجود، با به کارگیری روش های ارائه شده، پیچیدگی و زمان صرف شده برای ایجاد چنین مدلی به میزان قابل توجهی کاهش می یابد.

با استفاده از روش های ارائه شده، ما مدل های قابل پخش شهرهای Svit (اسلواکی) و Olomouc (جمهوری چک) را ساختیم. ایجاد مدل قابل پخش Svit تقریباً 40 دقیقه طول کشید زیرا شهر مدل شده نسبتاً کوچک است و سطح جزئیات برنامه ریزی شده مدل روی پایین تنظیم شده بود. ایجاد مدل قابل پخش Olomouc تقریباً 8 ساعت طول کشید زیرا شهر بسیار بزرگتر از Svit است و سطح جزئیات برنامه ریزی شده مدل بالاتر از مورد Svit تنظیم شده است.

هنگام ایجاد جاده ها – چه با اسکریپت یا به صورت دستی – بازی به طور خودکار بلوک های منطقه را در امتداد آنها ایجاد می کند. سپس می‌توان این بلوک‌های منطقه را به یکی از مناطق موجود در بازی اختصاص داد: مناطق کم مسکونی، ارتفاعات مسکونی، کم تجاری، تجاری، اداری و صنعتی. پس از تنظیم مناطق، بازی شروع به ساخت خودکار ساختمان ها می کند. این ایجاد خودکار ساختمان ها، ایجاد مدل کلی را سرعت می بخشد، از سوی دیگر، ظاهر مدل حاصل تعمیم بیشتری دارد. این بازی ویژگی های زیادی برای افزایش دقت بصری مدل ارائه می دهد. از جمله، ساختمان های منحصر به فردی مانند کلیساها یا آسمان خراش ها را می توان به مدل اضافه کرد. ساختمان های منحصر به فرد را می توان در ویرایشگر دارایی بازی ایجاد کرد یا از نرم افزار مدل سازی سه بعدی وارد کرد. حالت‌های انتخابی بازی به بازیکن اجازه می‌دهد تا هر ساختمان را بسازد. اگرچه همه این گزینه‌ها بسیار زمان‌بر هستند، اما اگر هدف از مدل در Cities: Skylines تجسم یک شهر یا بخشی از آن است، توصیه می‌کنیم از آنها استفاده کنید.

با این حال، اگر هدف مدل اجرای شبیه‌سازی باشد، سطح بالایی از جزئیات دقت بصری لازم نیست زیرا ظاهر ساختمان‌ها و دیگر اشیاء بازی بر شبیه‌سازی‌ها تأثیر نمی‌گذارد. در برخی موارد، دقت بصری حتی می تواند با شبیه سازی های بازی متناقض باشد. به عنوان مثال، مجموعه دانشگاه در Olomouc از چندین ساختمان تشکیل شده است، اما دانشگاه در بازی با یک ساختمان واحد نشان داده می شود. از این رو، افزودن ساختمان دانشگاه دیگری به بازی برای رعایت دقت بصری، منطق شبیه‌سازی را تحت تأثیر قرار می‌دهد. زمین آپلود شده همچنین تأثیر حداقلی بر شبیه سازی های بازی دارد و بیشتر به عنوان یک ویژگی زیبایی شناختی عمل می کند.

در حین اجرای مدل دقیق‌تر Olomouc، با چندین محدودیت و رفتار غیر واقعی بازی مواجه شدیم. تقاضا برای برخی از خدمات مانند ایستگاه های آتش نشانی در بازی اغراق آمیز بود. دو ایستگاه آتش نشانی در اولوموک وجود دارد و در واقع این کافی است. با این حال، همین تعداد ایستگاه آتش نشانی در مدل ایجاد شده Olomouc برای برآوردن تقاضای اغراق آمیز در بازی کافی نبود و در نتیجه آتش سوزی های مکرر رخ می داد. خوشبختانه، این و رفتار مشابه را می توان با مدهای بازی کاهش داد (به عنوان مثال، حالت بازی No Fires، که شبیه سازی آتش را به طور کلی متوقف می کند). از سوی دیگر، شبیه سازی ترافیک نتایج رضایت بخشی را ارائه کرد. شبیه‌سازی ترافیک بازی همان بخش‌های مشکل‌ساز شبکه جاده Olomouc را به عنوان لایه خدمات ترافیک جهانی ESRI شناسایی کرد که داده‌های ترافیکی معتبر را ارائه می‌دهد.

مد بازی GeoSkylines ارائه شده همچنین روش هایی را برای صادرات اشیاء بازی، به ویژه: شبکه های جاده ای و ریلی، ساختمان ها، مناطق و درختان ارائه می دهد. به لطف این ویژگی، خلاقیت های بازیکن در Cities: Skylines می توانند به عنوان داده های GIS خروجی شوند که سپس می توانند در نرم افزارهای حرفه ای بیشتر پردازش شوند. با استفاده از روش‌های صادرات، بازی می‌تواند به عنوان ابزار جمع‌آوری داده‌ها در پروژه مشارکتی مشابه مطالعه موردی شهر Hämeenlinna که در آن از بازیکنان خواسته شد تا یک حومه جدید طراحی کنند استفاده شود [ 9 ].

سایر کاربردهای روش های ارائه شده و فرآیند کلی ایجاد مدل ممکن است شامل اجرای آنها در کلاس های برنامه ریزی شهری باشد. استفاده از بازی های شهرسازی برای اهداف آموزشی عمدتاً به SimCity اختصاص دارد. آخرین پیاده سازی SimCity توسط Terzano و Morckel [ 16 ] انجام شد. با این حال، Cities: Skylines در آموزش نیز شروع به آزمایش کرده است [ 30 ]. با استفاده از روش های ارائه شده می توان یک مدل پایه از شهر انتخابی ایجاد کرد و سپس این مدل را به دانش آموزان ارائه کرد. با بازی کردن این مدل، دانش‌آموزان می‌توانند ایده‌های خود را در مورد برنامه‌ریزی شهری به کار ببرند، مانند مطالعه‌ای که کیم و شین [ 39 ] انجام دادند، جایی که دانش‌آموزان شهرهای خیالی را در SimCity ایجاد کردند.

5. نتیجه گیری ها

بازی شهرسازی Cities: Skylines برای تجسم مکان های دنیای واقعی در پروژه های مختلف مشارکتی یا آموزشی استفاده می شود. با این حال، در حال حاضر کمبود ابزارهایی برای پردازش داده های جغرافیایی برای اهداف بازی وجود دارد، بنابراین ایجاد مدل پیچیده و زمان بر توصیف شده است. هدف اصلی تحقیق ارائه شده توسعه ابزاری بود که به پر کردن شکاف بین بازی Cities: Skylines و دامنه GIS کمک می کند.

مد بازی GeoSkylines که در API بازی برنامه‌ریزی شده است، روش‌های وارداتی را ارائه می‌کند که شبکه‌های جاده‌ای و ریلی، حوضه‌های آبی، پوشش درختی، مناطق و خدمات را ایجاد می‌کند. تبدیل دقیق مختصات جغرافیایی داده های منبع به مختصات بازی اشیاء بازی با پیاده سازی یک الگوریتم تبدیل استاندارد بین سیستم های مختصات WGS 84 و UTM و سپس با محاسبه مجدد ساده مختصات UTM به مختصات بازی به دست آمد (و برعکس). بازی Mod GeoSkylines همچنین روش‌هایی را برای صادر کردن بازی‌ها به داده‌های GIS ارائه می‌دهد که می‌توانند با استفاده از نرم‌افزار حرفه‌ای بیشتر پردازش شوند.

با استفاده از روش های ارائه شده، مدل های پایه دقیق جغرافیایی شهرهای Svit (اسلواکی) و Olomouc (جمهوری چک) در بازی Cities: Skylines ایجاد شد. با این حال، حتی با استفاده از روش های ارائه شده، نیاز به پس پردازش دستی مدل های پایه برای قابل پخش شدن مدل ها بود. برای کاهش این محدودیت، پس پردازش دستی توسط یک بازیکن با تجربه Cities: Skylines تکمیل شد.

علاوه بر این، شبیه‌سازی‌های منتخب از مدل دقیق‌تر Olomouc مورد بررسی قرار گرفت. در چندین مورد، شبیه سازی های بازی غیرواقعی بودند (مثلاً آتش سوزی های مکرر به دلیل تقاضای اغراق آمیز بازی برای خدمات آتش نشانی). برای کاهش رفتار غیر واقعی برخی شبیه‌سازی‌ها، حالت‌های بازی انتخابی پیاده‌سازی شدند. از سوی دیگر، برخی شبیه‌سازی‌ها مانند شبیه‌سازی ترافیک وسایل نقلیه شهروندان، خدماتی و باری نتایج رضایت‌بخشی را ارائه کردند. امکانات شهرها: شبیه‌سازی خطوط آسمان بر روی مدل‌های یک مکان واقعی بسیار گسترده است و قرار است در تحقیقات آینده مورد بررسی قرار گیرد.

همه روش‌های توسعه‌یافته در ماد بازی Cities: Skylines به نام GeoSkylines قرار گرفته‌اند. کد این مد به همراه نمونه فایل‌ها و مدل‌های CSV به صورت رایگان در پلتفرم توسعه GitHub [ 37 ] در دسترس است.

منابع

اندرسون، ام. جیانگ، جی. نوجوانان، رسانه‌های اجتماعی و فناوری 2018. Pew Res. سنت. 2018 ، 31 ، 2018. [ Google Scholar ]
جی، جی پی چه بازی های ویدیویی باید در مورد یادگیری و سواد به ما بیاموزند. محاسبه کنید. سرگرم کردن. 2003 ، 1 ، 20. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
پرنسکی، ام. یادگیری مبتنی بر بازی دیجیتال. محاسبه کنید. سرگرم کردن. 2003 ، 1 ، 21. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
گوردون، ای. شیرا، اس. هلندر، جی. برنامه ریزی فراگیر: مدلی مفهومی برای طراحی مشارکت عمومی با فناوری های جدید. محیط زیست طرح. B طرح. دس 2011 ، 38 ، 505-519. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
Poplin، A. مشارکت عمومی بازیگوش در برنامه ریزی شهری: مطالعه موردی برای بازی های جدی آنلاین. محاسبه کنید. محیط زیست سیستم شهری 2012 ، 36 ، 195-206. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
استفاده از MINECRAFT برای مشارکت در جامعه. در دسترس آنلاین: https://unhabitat.org/books/manual-using-minecraft-for-community-participation/ (در 21 آوریل 2019 قابل دسترسی است).
Moss, R. From SimCity to, well, SimCity: تاریخ بازی های شهرسازی. Ars Tech. 2015 ، 11 ، 1-3. [ Google Scholar ]
روی، جی. از بازی ویدئویی تا شغل روزانه: چگونه “SimCity” الهام بخش نسلی از برنامه ریزان شهری شد. لس آنجلس تایمز 2019. در دسترس آنلاین: https://www.latimes.com/business/technology/la-fi-tn-simcity-inspired-urban-planners-20190305-story.html (دسترسی در 5 مارس 2019).
شهر گوزمن، جی فنلاند مسابقه برنامه ریزی شهری را با استفاده از بازی ویدیویی برگزار می کند. در دسترس آنلاین: https://www.rappler.com/technology/news/123474-finland-hameenlinna-cities-skylines-planning-contest (در 12 مارس 2019 قابل دسترسی است).
شهرهای بازی ویدیویی Skylines به برنامه ریزی توسعه استکهلم کمک می کند. در دسترس آنلاین: https://www.bbc.com/news/av/39200838/video-game-cities-skylines-helps-plan-stockholm-development (در 8 مارس 2019 قابل دسترسی است).
Grande, TR Se Studentene Bygge Fremtidens Oslo! در دسترس آنلاین: https://www.nmbu.no/aktuelt/node/34528 (در 10 مارس 2019 قابل دسترسی است).
ژوراشک، ام. هرمان، سی. Thiede, S. استفاده از فناوری بازی برای شبیه سازی تولید شهری. Procedia CIRP 2017 ، 61 ، 469-474. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
روفت، س. تر میناسیان، اچ. بازی های ویدیویی و شبیه سازی شهری: ابزارهای جدید یا ترفندهای جدید؟ Cybergeo Eur. جی. جئوگر. 2012 . [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
Devisch, O. آیا برنامه ریزان باید شروع به بازی های رایانه ای کنند؟ استدلال هایی از SimCity و Second Life. طرح. نظریه عمل. 2008 ، 9 ، 209-226. [ Google Scholar ] [ CrossRef ][ نسخه سبز ]
D’Artista، BR; Hellweger, FL هیدرولوژی شهری در یک بازی کامپیوتری؟ محیط زیست مدل. نرم افزار 2007 ، 22 ، 1679-1684. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
جبارین، فرم‌های شهری پایدار: گونه‌شناسی، مدل‌ها و مفاهیم آنها. جی. پلان. آموزش. Res. 2006 ، 26 ، 38-52. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
Starr, P. Seductions of Sim: Policy به عنوان یک بازی شبیه سازی. صبح. چشم انداز 1994 ، 17 ، 19-29. [ Google Scholar ]
Bereitschaft، B. خدایان شهر؟ تأمل در بازی های شهرسازی به عنوان مقدمه اولیه سیستم های شهری. جی. جئوگر. 2016 ، 115 ، 51-60. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
Haahtela, P. Gamification of Education: Cities Skylines به عنوان یک ابزار آموزشی برای مطالعات برنامه ریزی املاک و مستغلات و کاربری زمین مرکز آموزشی دانشگاه آلتو: اسپو، فنلاند، 2015. [ Google Scholar ]
باتی، م. Torrens، پیچیدگی مدل‌سازی PM: محدودیت‌های پیش‌بینی در مجموعه مقالات دوازدهمین کنفرانس اروپایی درباره جغرافیای کمی و نظری، Saint-Valery-en-Caux، فرانسه، 7-11 سپتامبر 2001. [ Google Scholar ]
Fulton، K. Cities: Skylines مدیر عامل: ما ترافیک را تغییر نمی دهیم (اما بلایای طبیعی جالب خواهد بود). در دسترس آنلاین: https://www.techradar.com/news/gaming/cities-skylines-ceo-zombies-are-cool-but-leave-natural-disasters-to-us-1297846 (در 10 مارس 2019 قابل دسترسی است).
Scacchi، W. مدهای بازی کامپیوتری، مددرها، مودینگ و صحنه مد. اولین دوشنبه 2010 ، 15 ، 5. [ Google Scholar ] [ CrossRef ] [ نسخه سبز ]
Sotamaa, O. وقتی بازی کافی نیست: انگیزه‌ها و تمرین‌ها در میان فرهنگ اصلاح بازی‌های رایانه‌ای. فرقه بازی. 2010 ، 5 ، 239-255. [ Google Scholar ] [ CrossRef ][ نسخه سبز ]
Cities: Skylines چهارمین سالگرد خود را جشن می گیرد و شش میلیون نسخه فروخته شده است. در دسترس آنلاین: https://bit.ly/2EV2CtJ (در 9 مارس 2019 قابل دسترسی است).
دیویش، او. آرنتز، تی. بورگرز، AWJ; Timmermans، HJP یک مدل مبتنی بر عامل از پویایی انتخاب مسکونی در بازارهای مسکن غیر ثابت. در مجموعه مقالات کنفرانس کاغذی CUPUM، لندن، بریتانیا، 29 ژوئن تا 1 ژوئیه 2005. [ Google Scholar ]
پرتغالي، ج. خودسازماني و شهر . Springer Science & Business Media: برلین، آلمان، 2012. [ Google Scholar ]
Adams, PC Teaching and Learning with SimCity 2000. J. Geogr. 1998 ، 97 ، 47-55. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
Gaber, J. شبیه سازی برنامه ریزی: SimCity به عنوان یک ابزار آموزشی. جی. پلان. آموزش. Res. 2007 ، 27 ، 113-121. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
مینری، جی. سرل، جی. با شهر بازی می کنی؟ استفاده از بازی کامپیوتری SimCity™ 4 در آموزش برنامه ریزی. طرح. تمرین Res. 2014 ، 29 ، 41-55. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
ترزانو، ک. مورکل، V. SimCity در کلاس برنامه ریزی جامعه: تأثیرات بر دانش، علایق و درک دانش آموزان از رشته برنامه ریزی. جی. پلان. آموزش. Res. 2017 ، 37 ، 95-105. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
Matulef, J. SimCity بیش از 2 میلیون نسخه فروخته شد. در دسترس آنلاین: https://www.eurogamer.net/articles/2013-07-24-simcity-sold-over-2-million-copies (در 25 ژوئیه 2013 قابل دسترسی است).
r/CitiesSkylines. در دسترس آنلاین: https://www.reddit.com/r/CitiesSkylines/ (در 6 ژوئیه 2019 قابل دسترسی است).
r/SimCity. در دسترس آنلاین: https://www.reddit.com/r/SimCity/ (در 6 ژوئیه 2019 قابل دسترسی است).
نمایش اطلاعات. در دسترس آنلاین: https://skylines.paradoxwikis.com/Info_views (در 10 ژوئن 2019 قابل دسترسی است).
آیزل، اس. مرداری، آی. دوبی، ا. کارسای، جی ریپس: پلت فرم معماری اطلاعات انعطاف پذیر برای سیستم های هوشمند غیرمتمرکز. در مجموعه مقالات بیستمین سمپوزیوم بین المللی IEEE 2017 در مورد محاسبات توزیع شده در زمان واقعی (ISORC)، تورنتو، AB، کانادا، 16-18 مه 2017؛ صص 125-132. [ Google Scholar ]
کلانشهرهای با جزئیات شگفت‌انگیز بازسازی شده در شهرها: خطوط افق – در تصاویر. در دسترس آنلاین: https://www.theguardian.com/cities/gallery/2015/jul/15/bulldoze-white-house-real-cities-cities-skylines-in-pictures (در 12 مارس 2019 قابل دسترسی است).
مود بازی GeoSkylines. در دسترس آنلاین: https://github.com/gonzikcz/GeoSkylines/ (در 30 دسامبر 2019 قابل دسترسی است).
بوریان، جی. بروس، جی. Voženílek، V. توسعه شهر Olomouc در 1930-2009: بر اساس تجزیه و تحلیل مناطق عملکردی. J. Maps 2013 ، 9 ، 64-67. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
کیم، ام. Shin, J. مزایای آموزشی SimCity در آموزش جغرافیای شهری. جی. جئوگر. 2016 ، 115 ، 39-50. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]

شکل 1. نمونه ای از شهرها: نمای اطلاعات خطوط آسمان که آلودگی صوتی شبیه سازی شده را نشان می دهد [ 34 ].

شکل 2. مراحل ایجاد یک مدل از مکان واقعی در شهرها: خطوط آسمان با استفاده از روش های GeoSkylines.

شکل 3. جاده های بازی (بنفش) و ساختمان های بازی (خاکستری) به عنوان فایل های مقادیر جدا شده با کاما (CSV) صادر شده و در QGIS نمایش داده می شوند. ویژگی های ساختمان بازی انتخاب شده در نمایشگر ویژگی نمایش داده می شود. لایه نقشه پایه برای زمینه جغرافیایی اضافه شد.

شکل 4. ایجاد مدل پایه Svit از داده های جغرافیایی با استفاده از روش های GeoSkylines. ( الف ) یک نقشه خالی پس از باز کردن ویرایشگر نقشه، ( ب ) نقشه پس از بارگذاری زمین، ( ج ) نقشه پس از تولید شبکه جاده، و ( د ) نقشه پس از تولید حوضه‌هایی با منابع آب و پوشش درختی.

شکل 5. نمای کلی مدل قابل پخش حاصل از Svit پس از پردازش دستی پس از پردازش مدل پایه.

شکل 6. نمای نزدیک از مدل قابل پخش حاصل از Svit in Cities: Skylines.

شکل 7. مدل پایه اولوموک در شهرها: خطوط آسمانی ایجاد شده با فراخوانی متدهای GeoSkylines.

شکل 8. مدل قابل پخش Olomouc in Cities: Skylines (مرکز تاریخی).

شکل 9. مدل قابل پخش Olomouc in Cities: Skylines (نمای رودخانه).

شکل 10. آلودگی صوتی شبیه سازی شده در شهرها: مدل Skylines از Olomouc.

شکل 11. نمای اطلاعات ترافیک شهرها: مدل Skylines از Olomouc.

شکل 12. لایه خدمات ترافیک جهانی موسسه تحقیقات سیستم های زیست محیطی (ESRI) که وضعیت ترافیک در اولوموک را نمایش می دهد

مقالات داخلی و بین المللی

بدون دیدگاه

دیدگاهتان را بنویسید لغو پاسخ

برای نوشتن دیدگاه باید وارد بشوید.

مشاورین هوش پیروزی

خلاصه

کلید واژه ها:

1. معرفی