三维元胞自动机各向异性林火蔓延快速模型

为建立林火蔓延动态预测模型,实现实时三维可视化模拟,构建了王正非 3D元胞自动机模型林火蔓延模拟框架。该模型考虑林火蔓延的物理规律和全局因素的相互作用,在王正非山火初始蔓延速度经验模型的基础上,综合考虑地表植被类型、地形坡度、风速、风向、温度5个因素,并根据元胞之间能量传递建立状态转换规则。以我国西南火灾高发区作为实验区域,在多约束条件下模拟林火蔓延行为并获取林火矢量边界,实验证明该方法简便、高效、输入参数少、运算效率高,可以实现不同条件下的林火蔓延快速模拟。      

基于规则学习的林火蔓延元胞自动机模型

由于元胞自动机模型本质上的自组织特性与林火行为很接近,近年来基于元胞自动机的林火蔓延模型引起了广泛的关注.典型的元胞自动机是按照确定的映射规则自主地随时间演进的.当环境发生变化的时候规则需要由人工静态地进行调整、修正,因此效率低、对环境变化的适应能力差,模型的可移植性也不令人满意.这是基于CA的林火蔓延模型难以推广的主要原因之一.本文提出了一种应用人工免疫机制对元胞自动机规则进行自适应调节的方法,并在此基础上建立了一个林火蔓延实验模型.仿真实验表明经过规则学习,该模型具有了一定的火线形状的自纠正能力.     

基于三维曲面元胞自动机模型的林火蔓延模拟

为了研究林火蔓延的动态预测及可视化模拟问题,该文在分析现有林火蔓延模型的基础上,提出选用三维曲面元胞自动机进行林火建模和蔓延模拟. 该文初步完成了一个整合数字高程模型、气象因子、树种因子的三维曲面元胞自动机模型,设计了数据提取、加工、应用框架,开发出了能够进行林火蔓延三维模拟的软件系统. 并通过八达岭林场局部地区的模拟,指出了应用该模型,可以实现不同条件下的林火蔓延模拟,快速预测林火发展趋势,同时探讨了模型改进的方向.      

基于元胞自动机的传染病传播模拟研究

[摘要]随着全球化进一步发展,传染病的危害性愈发严重,因而对传染病的研究显得十分重要。在考虑到高校学生的接触关系基础上,利用元胞自动机理论,对于高校传染病传播扩散机制进行动态模拟。研究表明,上述研究方法具有可行性。     

基于栅格结构的林火蔓延模拟研究及其实现

为研究定量模拟林火行为对林火决策的重要性和林火扩展的时空特性 ,该文在地理信息系统 (ArcView)支持下 ,建立了火场扩展模拟的空间背景数据库 .在此基础上选择了两个组合模型 ,生成速度图文件 ;通过比较边界插值算法、边界外延算法和迷宫算法的不同特点 ,最终采用迷宫算法实现了在栅格地形背景图上林火蔓延的动态模拟 ,获得了在不同燃点有风和无风情况下的蔓延扩展历时图 ,分析得出风速对林火蔓延扩展的影响较大 ,不同燃点下火蔓延的态势是陡坡火蔓延迅速 ,扑救难度大 ;缓坡较陡坡火蔓延的速度慢 ,范围较小 ,宜尽早从火头打起 ,尽早扑灭 .     

基于元胞自动机模型的张家港市农业土地动态研究

应用元胞自动机（Cellular Automata,CA）模型对快速城市化进程中的江苏省张家涟市未来10年的土地利用／覆盖变化模拟显示,城市化是张家港市土地利用／覆盖变化的主要特征之一,在快速城市化进程中农业用地面临着较大压力,必须采取合理而行之有效的措施加以保护。     

林火蔓延模拟研究进展

快速准确地模拟和预测林火的蔓延和发展,可以为及时部署灭火力量、控制火灾蔓延提供科学的决策依据。分析影响林火蔓延的地形、可燃物和气象三大因子,评述林火蔓延模型的适用性和林火蔓延模拟的发展现状,并指出目前林火蔓延模拟存在的主要问题以及今后林火蔓延模拟研究的发展方向。     

基于元胞自动机理论的紧急人员疏散模拟

基于元胞自动机原理,建立了紧急情况下人群疏散模型,并利用Visual Basic 6.0开发了可视化模拟仿真程序.在疏散模拟的仿真实现中,为了简化算法,使用墙体和障碍物把复杂建筑平面分割成凸多边形区域,然后利用门道把各个凸多边形区域联系起来构成一个整体的疏散平面空间.利用程序对建筑设计方案进行人员疏散模拟,可以找出建筑方案出现严重拥堵现象的临界人数,以论证建筑布局是否符合安全设计要求,并为建筑布局的改进提供参考.     

基于元胞自动机的SA动态演化模型的构建

软件演化是指软件进行渐变并达到所希望形态的过程，是软件的基本属性。软件体系结构SA成为软件进行演化的重要依据和有效途径。SA动态演化已成为软件工程领域研究的热点，针对SA动态演化展开了相关研究工作。介绍了SA的基本概念及目前SA演化方面的研究，结合元胞自动机理论，建立了一个基于元胞自动机的SA动态演化模型。     

基于选择性随机减速的元胞自动机交通流模型

在一维元胞自动机交通流SDNS模型的基础上,建立了基于选择性随机减速的元胞自动机模型(Select-CA模型).驾驶员可根据与前车的间距变化选择不同的随机减速方式,并定义了不同随机减速方式的选择条件.通过计算机数值模拟发现,当减速方式可变时,模型模拟得到的交通流流量较大,且流量、速度和车辆比例与随机减速概率密切相关.与SDNS模型相比,Select-CA模型减少了车流的阻塞现象,提高了道路的通行能力.     

基于复合因子元胞自动机模型的福州城市用地变化模拟

基于IDRISI软件,将元胞变化的马尔科夫趋势与城市发展用地约束因子的多准则评价相结合,制定元胞转换规则,构建复合因子元胞自动机预测模型并进行模拟．结果表明：对2010年福州市土地利用格局进行模拟,模拟结果与实际用地格局的检验Kappa 系数为0．8850,表征模型具有较高的可信度．模拟2015年福州市城市拓展用地空间变化,结果表明福州市城市将主要向东南方向拓展．耕地和未利用地面积趋于减少,建设用地和园地面积增大,城市发展对土地利用格局变化及行政区划等将产生深刻影响．     

一维元胞自动机交通流模型随机特性的应用研究

本文对微观一维随机元胞自动机交通流模型的速度控制规则进行了改进,并将其随机特性转化为减速参数合并到宏观一阶连续介质理论交通流模型中,重新构建了反映流量———密度的交通流基本图。在此基础之上,应用微宏观两种模型进行了数值模拟和讨论。     

基于元胞自动机复合模型的村镇土地利用变化模拟

为向村镇土地利用规划和管理提供合理决策依据,开展村镇土地利用空间格局变化进行模拟研究。在元胞自动机模型基础上,引入马尔科夫模型和多标准评价方法,构建元胞转移数量规则及空间位置规则,从自然环境、社会经济与政策等3方面分析土地利用影响因子,构造元胞自动机复合模型;选取北京市房山区为研究区,以村镇为单元对其土地利用空间格局进行模拟。结果显示:房山区的耕地、林地面积不断减少,建设用地占用农用地现象突出;人口集中、农业资源丰富的平原区各村镇土地利用变化明显。研究表明,多标准评价方法使元胞转移空间位置有规律可循,并有效避免模拟结果中大量错误斑点的产生;以村镇为单元进行分析,模拟的结果更加精细和合理。     

基于GIS的林火蔓延模拟的实现

为定量描述林火行为以辅助扑救决策,利用地理信息系统(GIS)软件建立林火蔓延模拟的空间背景并生成相应数据,运用林火蔓延模型且综合考虑火场地形、气象及可燃物类型等因子,采用点到点的传播方式,用Visual Basic 6.0开发软件,最终实现林火蔓延的动态模拟。模拟的结果表明,在地形条件一定的情况下,林火的初始蔓延速度和风速的大小对林火蔓延有明显的影响,不同的初始蔓延速度会导致不同的蔓延结果,随着初始速度的增大,蔓延面积也相应增加;不同的风速形成的火场面积不同,随着风速的增大,蔓延面积也相应增加,但火场的形状相似;坡向不同,接受阳光的照射不同,温度、湿度、土壤和植被都有差异,一般南坡比北坡更容易燃烧且蔓延速度快;不同的坡位会导致林地内水分含量不同,进而也会影响林火的蔓延速度。图5参12     

基于GIS模型的林火蔓延计算机仿真

在GIS的支持下,建立了林火蔓延的空间背景数据库,在此基础上采用了王正非林火蔓延模型和遍历各点算法,在空间背景数据库之上,用Visual C 6.0 MapObject2.1控件技术进行了林火蔓延的动态模拟,以实现任意地点、任意气象条件下的林火蔓延动态仿真模拟,直观地掌握林火的发生、发展和蔓延的过程,以及林火蔓延的方向等。通过对模拟结果的分析得出,在模拟的过程中计算机运行比较快,模拟效果很好。     

一种基于元胞自动机的改进遗传算法

针对遗传算法中存在搜索效率和解精度低的问题,结合元胞自动机模型,提出了一种改进的遗传算法——竞争杂交算法。在适应度函数中运用元胞自动机模型进行竞争复制,在确定交叉算子时进行杂交,依此来对遗传算法进行改进。仿真结果表明,竞争杂交算法在搜索速度和概率上比简单遗传算法要高一些。     

基于元胞自动机模型的洱海水体TN·TP净化模拟

[目的]探讨基于元胞自动机模型模拟洱海水体演化的可行性。[方法]以洱海水体为例,根据入湖河流的径流量和入湖口的地理位置,进行聚类分析,构建入湖河流模型;基于元胞自动机模型构建洱海水体的演化模型,模拟对洱海水体TN、TP的净化能力。[结果]春末到秋初,对洱海水体TN、TP的净化能力较强;秋末到春初,对洱海水体TN、TP的净化能力较弱;对洱海水体TN、TP的全年净化总量分别为1 158.76、287.73 t,净化效率分别为79.94%和93.63%。[结论]元胞自动机模型对洱海水体TN、TP的净化效果良好,且对洱海自身的水质改善、水资源保护和利用具有积极作用。     

林火蔓延模型模拟空间精度评价研究

在林火蔓延模拟过程中,为技术基础林火蔓延模型模拟空间精度评价是一个十分重要的问题。以林火蔓延模拟、地理信息系统和计算机图形学为技术基础,以林火蔓延的边界位置、面积和轮廓形状为主要指标,提出了一套林火模型模拟空间精度的评价方案,并通过模拟实验验证了该方案的可行性。结果表明,这一方案可以满足林火蔓延模型模拟空间精度评价的需要,为多模型林火蔓延模拟中模型的选择提供了依据。     

基于可控邻域作用元胞自动机模型的城市扩张模拟

提出了一种城市元胞自动机（CA）模型,使用二分Logistic回归从历史数据中挖掘位置特征变量对元胞状态转换的影响,引入邻域因子,实现了可控邻域作用。采用该模型对长沙市区及部分周边地区的城市扩张进程进行了模拟和预测,并对预测结果进行了评价。