基于Dijkstra算法的地震灾害应急避难路径分析

结合天津市的自然地理环境,归纳了天津地区地震灾害的分布特点;考虑地震灾害下人员行为及其影响因素,总结出3种典型避难行为规律。在选取安全合理的应急避难场所与考虑灾区道路网络信息的基础上,分别采用静态与动态Dijkstra算法,对天津市某居民小区至长虹公园避难场所的最佳避难路径进行研究。结果显示：2种方法计算获得的最佳避难路径完全一致,由居民点到安置点的最短路径长度为3 433 m,最短耗时为18.93 min,说明使用Dijkstra算法可为城市灾害避难路径选择与应急预案制定提供必要的方法基础与应用依据。     

一种线性走时插值射线追踪改进算法

针对线性走时插值算法(LTI)不能正确追踪逆向传播射线的问题, 目前已提出多种改进算法, 如扩张收缩LTI算法、 循环计算LTI算法、 动态网络最短路径射线追踪算法等, 但这些算法的计算效率普遍偏低. 在分析各种改进LTI算法的优劣后, 本文提出了改进动态网络最短路径射线追踪算法. 该改进算法依据波的传播规律以及LTI算法的基本方程, 排除动态网络最短路径射线追踪算法中大量冗余节点计算, 并采用传统的二叉树堆排序算法对波前阵列节点进行管理. 数值算例表明, 本文提出的改进算法具有较高的计算效率, 其计算效率是动态网络最短路径射线追踪算法的4.5—30倍, 是原始LTI算法的2—6.5倍; 当动态网络最短路径射线追踪算法采用堆排序算法时, 改进算法的计算效率是其3.5—15倍.      

迭代优化的网络最短路径射线追踪方法研究

网络最短路径射线追踪算法,用预先设置的网格节点的连线表示地震波传播路径,当网格节点稀疏时,获得的射线路径呈Z字形,计算的走时比实际走时偏差大.本文在网络最短路径射线追踪算法的基础上,提出了迭代法与网络最短路径相结合的射线追踪算法,运用迭代法优化计算由网络最短路径算法得到的射线路径,并对迭代法进行修正,从而克服了最短路径射线追踪算法的缺陷,大大提高了最小走时和射线路径的计算精度.     

地震救灾路径优化预设计方法

在紧急地震救灾期往往来不民选通往现场的最短路径，由于地震破坏城市的交通系统，改变其可通行性，震前又不能按照静态的最短路算法进行设计。因此，本文在进行路径可通行性破坏概率预测与控制的基础上，给出了为重点救灾目标设计最佳安全度最短路径的图与网络算法。     

基于联通图和线性规划的震后灾民转移安置模型研究

根据联通图与线性规划相结合的原理,构建了一种震后灾民转移安置模型。模型采用Floyd算法计算了灾民点到安置点最短路径,采用约束条件下的线性规划计算了最优安置人数,使得震后灾民转移路径最短,用时最少,安置人数分配最优。以云南省建水县临安镇为例,在城区遭遇Ⅷ度破坏的情况下,对灾民转移安置路径和人数分配进行演算,得到了优化的灾民转移安置方案,验证了模型的可行性。     

动态网络最短路径射线追踪

最短路径射线追踪算法,用预先设置的网络节点的连线表示地震波传播路径,当网络节点稀疏时,获得的射线路径呈之字形,计算的走时比实际走时系统偏大. 本文在波前扩展和反向确定射线路径的过程中,在每个矩形单元内,通过对某边界上的已知走时节点的走时进行线性插值,并利用Fermat原理即时求出从该边界到达其他边界节点的最小走时及其子震源位置和射线路径,发展了相应的动态网络算法. 从而克服了最短路径射线追踪算法的缺陷,大大提高了最小走时和射线路径的计算精度.     

最短路径射线追踪方法及其改进

综述了用网络最短路径算法求解地震射线追踪问题的原理、方法技术以及存在问题和改进措施。特别介绍了作者在最短路径算法基础上，提出的动态网络最短路径地震射线追踪方法。该方法先采集从炮点到整个模型所有节点上的初至旅行时，其中，在一个单元内，对相邻每对已计算出最小旅行时的节点进行线性插值，并利用Fermat原理计算未知节点的最小旅行时；然后，利用同样的方法，从接收点开始，反向追踪炮点到接收点的射线路径、该方法能适于各种复杂的非均匀介质，极大地提高了射线追踪的精度。     

复杂层状模型中多次波快速追踪——一种基于非规则网格的最短路径算法

使用不规则网格单元划分下的最短路径算法,结合分区多步计算技术实现了二维和三维复杂层状起伏介质中的多次透射、反射及转换波的追踪计算.其原理是将模型按速度界面分成若干个独立的计算区域(在速度界面和起伏地表处采用一种不规则网格单元划分),采用分步计算技术进行多次波的追踪计算.通过与有限差分下快速行进法的比较,表明无论是计算精度还是CPU时间,不规则最短路径算法均好于快速行进法算法.最后,实例模拟中给出了二维、三维复杂层状模型(包括Marmousi模型及含低速体的模型)中的多次透射、反射及转换波的追踪计算,验证了不规则最短路径算法的功能.     

水平层状VTI介质高效射线追踪计算方法

准确、快速计算水平层状VTI(vertical transverse isotropic)介质的走时和射线路径是实现VTI介质地震叠前时间偏移和微地震监测速度建模的基础.水平层状VTI介质射线追踪的常用算法包括打靶法和最短路径法.打靶法原理简单、实现容易,但在长偏移距时存在微小初射角度变化导致射线路径巨大扰动的问题;最短路径法原理直观,但需要沿射线群速度方向(群角)计算走时,计算特定群角对应的群速度值需要先搜索对应的相速度角度(相角),显著降低了计算效率.本文综合打靶法和最短路径法的优点,从震源同时出射一系列射线,以这些射线到达界面的交点构成稀疏的网格节点,自适应加密实现检波点周围网格节点间距高于精度要求,采用插值算法获得检波点的走时和动态网格方法获得不位于网格节点上的检波点的射线路径.本文方法严格计算已知相角对应的群角和群速度,未使用弱各向异性群速度近似公式,适用于任意强度各向异性VTI介质qP、qSV和qSH直达波和反射波射线追踪;以相角确定震源出射射线,不用遍历群角和群速度对应关系.同传统最短路径方法的数值实验对比表明本文方法具有高精度和高效性,非常适合于需要多次正演计算的地震叠...     

界面波传播规则的多样性或不规则性——反射波、折射波判读目标体存在偏差的原因探讨

文章依据机械波的实质即机械波是介质质点的运动,以及运动与力的关系,说明机械波的传播具有方向性;利用惠更斯——菲涅尔原理和介质中质点间的连结作用说明机械波的传播具有扩展性.在这两个思想观点上,深入分析研究入射波在界面激发产生的力的方向状态的不定性,从而证明在界面反射波、折射波(透射波)产生和传播不存在固定、唯一的规则:1一方向的入射波在界面产生的反射波、折射波(透射波)是一定大小角范围的区域,在这波区域中,波的传播有一个主要的方向,即主波;2主波方向,不仅与入射波的方向有关,也决定于界面的性状.相同入射角,不同界面性状,反射波、折射波(透射波)的主波方向不同;3反射波、折射波(透射波)的扩展性传播和主波方向随界面性状的不确定性,使一定性状的平整界面,反射波有多同相轴的特点,最先的同相轴对应最短或较短的路径;性状不一或不平整的界面,反射波会有较弱的同相轴和排列、强度都不规则、杂乱的后续波;4产生沿界面传播的折射波不只有一方向的入射波,只要有足够的击发能量和一定的界面条件,就可能产生折射波,所以折射波存在着"阶次性".因为反射波、折射波(透射波)传播的不规则性特点,所以,用唯一规则来判断探测目标体,就会产生偏差.本文给出了反射波、折射波"最短路径"的观点,由"最短路径"计算判断目标体应更接近实际.但"最短路径"在不同入射角范围内是有所差异的.在较小的入射角范围内,"最短路径"的反射波、折射波接近于垂直地面或垂直地面;随入射角的增大,"最短路径"的反射波、折射波的出射角有所增大.因此,在勘探工程中,计算判断目标体,应随入射角的增大,适当调整反射波、折射波出射角的量值.波传播与质点的运动和力的关系,在一定意义上也说明了地震勘探击发的方式和能量与波形式的关系.     

起伏地表条件下各向异性地震波最短路径射线追踪

在地震波正反演研究中,考虑起伏地表和地震各向异性具有非常重要的理论意义和实际应用价值.本文在前人研究的基础上,将最短路径追踪算法引入到起伏地表各向异性介质模型的地震波走时计算中.模型剖分时,整体模型划分成正方形单元,起伏边界附近以不规则网格逼近,进而采用非规则节点布置实现非规则网格处的最短路径计算.追踪计算中采用Sena群速度近似公式,得到各向异性地震波的走时,实现了复杂地表情况下各向异性介质模型中地震波的射线追踪.理论模型计算结果显示,本文方法能够可靠地应用于复杂各向异性介质模型,具有较高的计算精度.     

弯曲射线追踪中Dijkstra算法的改进与实现

文章针对图论中寻找最短路径的Dijkstra算法内存占用量大,效率低的缺点,对该算法进行了改进,修改后的算法计算效率是原来的四倍,内存使用量和图中节点数呈线性关系.在此基础上,用新算法求出了激发点和接收点的最短走时路径,并由激发接收点的旅行时结合联合迭代法对理论模型和实际场地进行了反演.结果表明：和直射线追踪相比,弯曲射线路径能更好地反演出地质体内部的速度场分布.理论模型和实际探测结果证实改进后的算法是有效的.     

一种用于走时层析成像的改进算法

走时层析成像是根据首波走时重建声波、地震波或电磁波波速的层析技术，其所用到的射线路径依赖于波速分布。本文提出了一个依据费马原理寻找射线路径的新方法。费马原理指出，从发射点到接点的射线首波的走时极小，因此寻找射线路径的问题是一个最优化问题。     

基于图形结构的三维射线追踪方法

在地震层析成像研究中,为了克服最小走时射线路径追踪方法存在的问题,对该方法计算过程中的关键步骤进行了改进．在节点走时的计算中引入Ｂｒｅｓｅｎｈａｍ画线算法;在最小走时节点查寻中,结合使用快速排序算法与插入排序算法,替代以往方法中多采用的堆排序算法;所采用的节点设置方式,可以引入速度界面,还可以实现反射波射线追踪．模型计算证明,改进的最小走时射线路径方法具有精度高,速度快的特点,所提出的三维空间反射波射线追踪算法简便易行。     

震后应急期最优路径评估方法

在灾后救援中,交通系统既是救援物资运输的通道,也是抢救和安置受伤群众的重要保证。然而破坏性地震后,交通系统的破坏以及急增的运输量给伤亡人员的转移和救援物资的运送都带来了极大的困难。因此,在灾后第一时间给出最优路径的建议,帮助救援队快速高效的进行灾后的救援工作,有重要的意义。考虑震后条件及应急需求,对已有的最短路径,最大容量路径进行改进。利用Dijkstra算法和深度优先算法,考虑路段的通行能力、抢修效率和应急期限,给出了以最大运输量为目标的最优路径的评价方法,为震后应急决策提供技术支持。     

An improved recursive decomposition algorithm for reliability evaluation of lifeline networks

The seismic reliability evaluation of lifeline networks has received considerable attention and been widely studied.In this paper,on the basis of an original recursive decomposition algorithm,an improved analytical approach to evaluate the seismic reliability of large lifeline systems is presented.The proposed algorithm takes the shortest path from the source to the sink of a network as decomposition policy.Using the Boolean laws of set operation and the probabilistic operation principal,a recursive deco...