基于多智能体的自然灾害动态风险评估模型

将多智能体建模方法引入灾害风险评估领域,以期为灾害风险评估开拓新的研究思路.区别于一般静态评估模型,基于多智能体的风险评估模型自下而上,从微观上建立灾害系统各要素之间的相互关系,在多风险情景下,仿真模拟灾害系统状态的变化,以实现动态的风险评估.在理解多智能体建模的一般原理的基础上,设计了基于多智能体的自然灾害动态风险评估的总体模型和主要智能体的结构,并总结了多智能建模在风险评估方面的优势.     

基于多智能体的居住区位空间选择模型

多智能体系统(Multi-Agent system, MAS) 是一种进行复杂系统分析与模拟的强有力工具,尤其在社会科学领域得到了广泛的应用。本文提出了基于多智能体的居住区位选择模型(Agent-Based Model of Residential Location-ABMRL),将多智能体建模的方法应用于居民居住区位决策行为和地价动态变化的研究中,旨在探索与模拟居民在居住选择过程中的复杂空间决策行为,以及居民之间、居民与地理环境的相互作用而导致城市居住空间分异的演化过程。ABMRL模型由表征各类居民的多智能体层和表征地理环境的元胞自动层组成,对应人地关系中的两个基本要素--人类与自然环境。该模型认为居民迁居的动力源于内部的经济社会压力和外部的居住环境刺激。利用ABMRL模型模拟和验证了居住空间分异、圈层城市空间结构、城市绅士化等经典城市理论,并以广州市海珠区为实验区,模拟了该区域居民居住空间分异的演化过程和地价的动态变化。     

基于多智能体建模技术的城市用地时空演化研究

为应对现代城市发展在用地资源分配和生态环境保护上遇到的巨大挑战,研究在综合复杂系统理论、城市经济学以及地理信息系统等多种学科技术的前提下,应用多智能体建模软件NetLogo构建了一个以“由下至上”运行机制为主的城市用地拓展模型,通过不同微观个体之间的互动反馈行为来实现对圣地亚哥城市宏观用地布局的模拟,并应用逐点比对和整体比对两种不同的精度检验方法来测算模型分析结果的准确性;针对当前模型研究存在的问题和未来可能的改进方向进行了归纳分析。     

基于多智能体的城市人口分布动态模拟与预测

城市人口分布变化过程是复杂的动态系统,掌握其规律在城市规划和社会可持续发展中有重要意义。用相互作用的多智能体系统(MAS)、元胞自动机(CA)环境及城市人口密度模型构建精确到街道的城市人口分布模型,并以长沙为例,分析城市人口分布的演变过程,为相关的调控提供决策依据。研究结果表明,其模拟的城市人口分布格局与实际情况吻合较好,在多种因素的影响下,长沙市将形成“市中心人口快速增长,近郊区人口缓慢增长,沿湘江畔、沿五一大道及岳麓区高新技术开发区人口密集”的发展格局。与以往的模型进行相比,所获得的模拟结果精度更高,更接近于实际的空间分布格局。     

国外城市系统智能体模型的科学计量分析

智能体模型用于自下而上模拟城市系统.当前综述性研究多关注其原理和缺陷等,而对研究内容演化的梳理尚不够细致.故运用主路径和冲积图分析,基于文献引用网络和关键词共现网络,梳理了国外城市系统智能体模型的研究脉络.结果 表明,土地利用是核心研究领域,居住隔离、城市增长和交通等亦是重要应用主题;元胞自动机、网络分析等方法在200...     

基于多智能体的城市人口分布模型

人口是城市发展中最为活跃的因素,快速增长的人口给城市安全、经济和生态环境带来了深远的影响,获取不同尺度的高精度人口空间分布信息对于城市安全管理、提高资源环境的综合管理能力具有非常重要的意义。针对常用的城市人口空间分布模拟方法存在的不足,构建了基于多智能体的城市人口分布模型,模型由影响要素、智能体、决策规则等组成。在两个不同尺度区域进行了模型应用实验,并以重力模型进行了对比分析。实验结果表明,与重力模型相比,此模型所模拟的结果具有更高的精度,且接近于实际的人口空间分布,为城市人口分布模拟提供了新的思路。     

基于多智能体模拟的旅游地保护行为决策

运用基于复杂适应性系统理论支持下的ABM建模方法,以历史文化名镇湘西里耶镇为研究对象,构建多智能体构成的保护行为执行主体系统。以系统行为偏好和行为影响分析为切入点,分析古镇旅游开发过程中各智能体的保护行为特征,从微观层面研究各智能体的保护行为变化对系统行为决策的影响,并依据行为动态模拟结果推导反映系统协调和优化的古镇保...     

城市工业空间增长的多智能体模型

城市工业及基本就业空间的增长,是城市空间增长的动力源.有效模拟和预测城市基本就业空间的增长,对城市整体空间增长和城市系统的调控有着重要的作用.以城市工业及基本就业空间增长的决策主体--工业企业商和政府决策者,作为多智能体,通过多智能体之间的交流、竞争和协作,多智能体和环境间的交互作用,决定已存在工业区位的迁移和新工业空间区位的选择,形成城市工业及基本就业空间增长的动态微观模型.以珠江三角洲东部城市快速发展的樟木头镇为例,采用提出的方法模拟了该地区1988-2004年的工业及基本就业空间增长,获得了良好的模拟结果.     

基于多智能体的土地利用模拟与规划模型

利用多智能体和元胞自动机对城市土地资源的可持续利用进行了规划。根据环境经济学资源分配原理和可持续发展理论,提出结合多智能体及元胞自动机的微观规划模型,在时间和空间上合理分配及规划城市土地资源的利用,以避免浪费不可再生的土地资源。该模型由相互作用的多智能体层、元胞自动机层和环境因素层组成,可方便地探索不同土地利用政策下城市土地利用发展情景,能够为城市规划提供有用的决策依据。以广州市海珠区为实验区,在可持续发展为前提的规划下,模拟了1995-2010年的城市扩展的动态变化,并讨论了在不同规划情景下城市土地资源的利用效率及合理性。     

基于多智能体的地理空间分异现象模拟 ——-以城市居住空间演变为例

许多地理现象都存在一定的空间分异规律。研究地理空间分异现象的形成与发展有重要的理论意义。基于“从上至下”的方程式方法很难对这些现象的形成过程进行解析。采用“自下而上”的多智能体系统, 对复杂地理现象的分异过程进行了重现。采用java-swarm 仿真技术, 以城市居住空间分异现象为例, 模拟出城市系统从无序走向有序的过程, 为发展和验证城市理论提供了一种重要的分析手段。基于多智能体的居住空间分异模型展现了居民智能体聚集现象的产生过程及对房屋价值的影响, 比较了居民不同收入差异情况下对居住空间分异的影响。模拟结果表明居住空间分异现象是一个历史的必然; 收入差异扩大使中低收入阶层在居住的空间区位选择上处于被动地位。     

基于“H-E-V”框架的城市洪涝风险评估研究进展

在全球气候变化与城市扩张的背景下,城市洪涝问题频发并引发严重的社会问题与经济损失。当前城市洪涝管理的主要内容已从工程性防御性措施转向洪涝风险管理,而城市洪涝风险评估又是城市洪涝管理的关键环节。基于此背景,论文首先介绍了IPCC采纳的城市洪涝风险评估框架“危险性(Hazard)—暴露性(Exposure)—脆弱性(Vulnerability)”即“H-E-V”的概念内涵,在此基础上梳理了其危险性、暴露性、脆弱性3大要素的主要研究内容,探讨分析不同研究方法的优缺点。最后提出了城市洪涝风险评估的主要发展趋势及关键问题,主要有以下4个方面：①危险性方面,建立适应于城市地区的耦合型二维洪涝淹没模型是洪涝风险评估要求下的必然趋势;②暴露性分析在大数据及GIS技术支撑下正逐步精细化、动态化;③脆弱性正从早期侧重的物理维度定量评估转向社会、经济、文化、环境等多维度的评估;④此外,气候变化与城市扩张下的多情景城市洪涝风险评估是未来城市洪涝管理的研究热点与难题。     

区域洪水灾害风险格局演变分析——以马来西亚吉兰丹州为例

准确了解区域洪水灾害风险演变状况及规律,对于洪水灾害预警与管理具有重要意义。本文利用1990年和2000年洪水灾害风险等级数据和风险指数数据,分析了10年来区域洪水灾害风险演变规律。研究表明:(1)1990~2000年10年之间,研究区的洪水灾害风险在空间分布格局及时间演变过程上都发生了显著变化。(2)高风险区与较高风险区的面积在增加,较低风险区、中等风险区的面积在逐渐减少,这是区域洪水灾害风险等级结构变化最突出的特征。(3)区域洪水灾害风险等级之间的不对等转化是各种风险等级结构特征发生实质性变化的主要原因。(4)2000年区域洪水灾害风险较1990年高,整个区域洪水灾害风险在增加,但局部地区洪水灾害风险变化不一。(5)区域洪水灾害风险演变的本质就是风险等级类型结构和功能的自组织,对于揭示洪水灾害演变的普遍现象和机制具有重要意义。     

基于可拓层次分析法的区域泥石流灾害评价研究

为解决传统方法在泥石流沟评价方案重要性赋值时只考虑两种极端情况的限制问题,以甘肃省天祝藏族自治县境内的13条泥石流沟作为研究对象,将可拓集合理论和方法应用到区域(流域)多条泥石流沟的实际评价问题中,为区域(流域)多条泥石流沟的综合评价和排序以及区域泥石流综合治理提供了新的思路。结果表明:(1)通过本方法研究得到13条泥石流沟中处于中度危险的有1条,其余12条处于轻度危险,与其他研究成果较为一致。说明本方法在区域(流域)多条泥石流沟的综合评价和排序方面的理论是合理的。(2)本方法同时考虑了以往泥石流沟危险性评价使用模糊AHP方法不考虑判断矩阵一致性方面的缺欠,将求解符合一致性要求的判断矩阵权重向量的方法有机地融合到EAHP方法中,使决策结果更贴近客观实际。(3)研究进一步指出,泥石流沟危险性评价的核心问题是判断指标的选择,应根据不同的区域的实际情况选取。虽然指标选择困难较大,但对于同一区域而言,某些指标对于各泥石流沟的影响是基本一致的(比如降水、下垫面、区域地质等因素),因此,利用该方法可以避免过多的指标参与到评价模式之中,使评价过程更为简单。     

县域尺度下的陕西省洪涝灾害风险评估及区划

洪涝灾害风险评估和区划研究对区域洪灾综合管理具有重要意义。以陕西省洪涝灾害气候背景和社会经济环境为基础,利用辖区内34个气象测站1954-2015年、月降水数据和2015年社会经济统计资料,运用自然灾害风险评估理论及方法,从致灾因子危险性、孕灾环境脆弱性、承灾体暴露性和防灾减灾能力4个子系统选取17个评价指标,建立洪涝灾害风险评价指标体系,借助GIS技术进行洪涝灾害风险评估和区划。结果表明：（1）陕西省洪涝灾害致灾因子危险性等级自北向南呈递增趋势,高和次高危险区分布在陕南地区和关中盆地西部。（2）孕灾环境脆弱性空间分布差异较大,高和次高脆弱区分布在榆林北部长城沿线各县、延安市区、关中盆地渭河沿岸主要区县、陕南汉中盆地和安康市区。（3）承灾体暴露性各区县分布不均,大部分市区和农业发达地区暴露程度较高。（4）城市和经济发达地区防灾减灾能力较高,其他地区相对较低。（5）陕西省洪涝灾害综合风险等级表征为陕南汉江谷地、丹江流域和关中盆地渭河沿岸区县偏高,其他区县相对偏低。总体来看,中等以上风险区县占陕西省所辖区县的61.54%,其中陕南汉江谷地、丹江流域、关中盆地西部和渭南市应为陕西省洪涝灾害防范的重点区域。     

Color map design for visualization in flood risk assessment

Visualizations of flood maps from simulation models are widely used for assessing the likelihood of flood hazards in spatial planning. The choice of a suitable type of visualization as well as efficient color maps is critical to avoid errors or bias when interpreting the data. Based on a review of previous flood uncertainty visualization techniques, this paper identifies areas of improvements and suggests criteria for the design of a task-specific color scale in flood map visualization. We contribute a novel color map design for visualizing probabilities and uncertainties from flood simulation ensembles. A user study encompassing 83 participants was carried out to evaluate the effects of this new color map on user’s decisions in a spatial planning task. We found that the type of visualization makes a difference when it comes to identification of non-hazardous sites in the flood risk map and when accepting risks in more uncertain areas. In comparison with two other existing visualization techniques, we observed that the new design was superior both in terms of task compliance and efficiency. In regions with uncertain flood statuses, users were biased toward accepting less risky locations with our new color map design.     

青藏铁路沿线雪灾风险评估

雪灾是青藏铁路及其沿线地区所面临的严重自然灾害之一,对其风险等级进行科学评估,是制定应急方案、确保青藏铁路安全运行的重要基础。本文基于历史雪灾数据和铁路相关数据,选择27项指标构建青藏铁路及其沿线的雪灾综合风险评估体系,对青藏铁路沿线积雪雪灾、雪崩雪灾和风吹雪雪灾的致灾危险性、铁路系统的脆弱性进行了综合分析。分析表明:青藏铁路沿线雪灾高风险区分布在唐古拉-安多路段,雪灾中等风险区主要分布在天峻-乌兰、五道梁-安多等2个路段,雪灾低风险区主要集中在西宁-天峻、德令哈-格尔木和那曲-拉萨等3个路段。从整个青藏铁路沿线来看,青南高原路段是青藏铁路沿线雪灾综合风险等级最高的区域。     

面向灾害风险评估的台风风场模型研究综述

台风历史观测风速等数据时空分布不均, 观测年份有限, 在进行定量概率风险评估时, 经常面临样本不足的限制。与数值风场不同, 参数化台风风场模型因计算时间短, 结合路径及强度的随机事件模拟, 在台风风险评估中发挥着不可替代的作用。本文按照台风风速模拟的基本流程, 首先, 总结了参数风场模型中最大风速、最大风速半径、Holland B系数等关键参数的确定方法, 分析了国内外梯度风场模拟、边界层风速垂直折减计算的研究进展;其次, 重点讨论了国内外关于地表粗糙度、地形、阵风因子以及海陆转换因素对于风速修正的理论及应用情况;再次, 对于风场模型在台风风险模型软件、台风次生风暴潮及海浪灾害的应用进行了概述;最后, 针对中国台风风场模拟研究的不足, 对加强多学科联合、数据观测、地表粗糙度变化及分布研究、地形影响修正研究以及重建历史风场等未来改进方向进行了展望。     

自然灾害风险评估与分级方法论探研——以山西省地震灾害风险为例

自然灾害发生的可能损失一直是灾害风险评估上的难题.本研究以自然灾害风险评估经典模型为基础,提出了新的自然灾害风险评估与风险等级划分方法,利用历史灾情和孕灾环境解决风险评价中致灾因子破坏力与灾害发生的可能,并以山西省地震灾害风险为例进行了定量化评估研究.主要改进在于:确定灾害损失率和环境参数以建立地震灾害可能损失计算模型...     

基于FloodArea模型的暴雨洪涝灾害风险预评估技术及效果检验北大核心CSCD

利用陕西气象站点逐小时降水实况、精细化格点预报、数字高程、土地利用、灾情等资料,应用水动力模型FloodArea对暴雨洪涝进行淹没模拟,在淹没水深和范围的基础上叠置承灾体属性,引入承灾体的灾损曲线,建立暴雨洪涝灾害风险预评估模型,并从数量占比和灾情占比两个角度,以县为单元进行验证,利用格点降水量预报对陕西6次大范围暴雨过程灾害风险进行预评估以及效果检验。结果表明:暴雨洪涝气象风险预估结果与实际受灾地区分布基本吻合,正确预报率73.2%,模拟结果可信度高,对于降水区域集中暴雨的风险预评估性能较分散性暴雨较高,漏报率相对低,但是空报率较高;建立的暴雨洪涝灾害风险预评估及效果检验流程,提高了气象服务的针对性,可以用于洪涝风险预评估的实际业务中,对暴雨洪涝风险管理提供技术支撑。     

基于风险地形建模的毒品犯罪风险评估和警务预测

犯罪具有明显的时空特征,研究犯罪问题离不开时间和空间维度分析,以及产生犯罪的社会、地理、生态、环境等因素。风险地形建模是美国学者研发的空间风险评估和警务预测技术,已在全球六大洲45个国家和美国35个州得到了独立测试和验证,被广泛应用于警务预测、国土安全、交通事故、公共医疗、儿童虐待、环境污染、城市发展等多个领域。在毒品、纵火、爆炸、强奸、抢劫、盗窃等犯罪研究领域更是取得了显著成果。本文运用犯罪热点分析和风险地形建模,以长三角地区N市毒品犯罪为研究对象,对该市2015年毒品犯罪的危险因子、空间盲区、风险地形进行分析,探索毒品犯罪的生成机理和演化规律,并对2016年毒品犯罪进行预测。研究结果表明,N市毒品犯罪呈现明显的犯罪热点和冷点;出租屋、酒店、车站、ATM机、停车场、娱乐场所、城市快速路、网吧是N市毒品犯罪的风险性因素。风险地形建模能较好地预测毒品犯罪。公安机关禁毒部门应据此进行严密管控,逐步限制、消除犯罪产生地、犯罪吸引地、犯罪促进地的生存土壤和条件。