知识发现及地理元胞自动机

提出了将数据挖掘技术应用于元胞自动机(CA)进行地理模拟的新方法. CA具有很强的模拟复杂系统的能力. CA的核心是如何定义转换规则, 但目前还没有很好定义转换规则的方法. 主要是采用启发式的方法来定义转换规则, 受主观因素影响很大. 而且, 这些转换规则基本是通过数学公式来隐含表达, 在反映复杂关系时有一定的局限性. 利用数据挖掘技术从GIS和遥感数据中发现知识, 自动找到CA的转换规则, 大大缩短了建模所需要的时间, 并改善了模拟效果.     

基于能量耗散原理的非均质岩石损伤破坏元胞自动机模型研究

基于能量耗散理论建立非均质岩石的动态损伤破坏元胞自动机,分析单轴压缩试验中岩石破坏截面的损伤状态,得到该情况下的岩石裂隙微观动态发展过程、损伤演化关系以及全程应力应变曲线。研究发现：①加载过程中,均质度较低的岩样裂纹的萌生和扩展较为分散,损伤速率低;均质度较高的岩样裂纹的萌生和扩展非常集中,表现为脆性破坏。②损伤演化曲线呈3阶段S形发展。③随着岩石均质度参数的增加,岩石的峰值强度和峰值应变都有所提高,峰后曲线越来越陡。④给出的衡量岩石脆性破坏强弱程度的指标参数,能够较好地描述岩石破坏形式随着均值度参数m变化的规律。     

利用蚁群智能挖掘地理元胞自动机的转换规则

提出了基于蚁群智能算法(Ant Colony Optimization, ACO)的地理元胞自动机(ACO-CA). 元胞自动机(CA)具有模拟和预测复杂的地理现象演变过程的能力. CA 的核心是如何定义转换规则, 但目前的方法所获取的转换规则大都是隐含的, 是通过数学公式来表达. 当研究区域较复杂时, 确定CA的模型结构和参数有一定困难, 需要使用智能式的方法获取有效的转换规则. 提出了一种基于蚁群智能来自动获取地理元胞自动机转换规则的新方法. 该方法所提取的转换规则毋需通过数学公式来表达, 能更方便和准确地描述自然界中的复杂关系, 并且这些规则比数学公式更容易让人理解. 将ACO-CA应用于广州市的城市模拟实验中, 取得了较好的结果. 并与See5.0决策树模型进行了对比研究, 对比实验结果表明: 蚁群智能算法在提取CA转换规则时比See5.0 模型更具有优势.     

细胞自动机的多重分形特征和动力学根源

用大量弹簧滑块组成的模型可以模拟地震的复杂性,本文以细胞自动机(CA)为数学工具,结合地震学和岩石力学的结果,考虑了能量的输入和损耗,进行了地震事件的数字模拟。对模型中输出的"地震"事件进行了时间和空间的多分形分析,并对自组织临界(SOC)状态进行了讨论,进而得到事件至少在时间域里的分布呈现出层次结构,符合自相似特征。本文的CA模型属于确定性的混沌系统,而对于处在SOC状态下的大量事件的频度和大小的统计与G-R指数律很好地吻合。结果表明,虽然自组织(SO)可能是更准确的地震表征,但SOC仍然是研究地震现象的很好的模式。     

基于大陆地震活动特点建立的简化动力学模型--细胞自动机模型

基于大陆地震活动的特点和已建立的由弹簧－滑块－阻尼器组成的平面网络非线性动力学模型研究结果,根据细胞自动机的原理,提出了对这类模型的一种简化模型－细胞自动机模型。其演化规则是根据大陆地震活动特点和从上述非线性模型中总结出来的,介质参数采用分维分布设定。将新建的模型应用于３０×４０单元组成的较大系统中,探讨了该模型显示的一些地震活动特点。     

基于CA的城市演变的知识挖掘及规划情景模拟

城市演变过程是复杂的动态系统, 掌握其规律在城市理论和资源环境管理中有重要意义. 利用元胞自动机(CA)进行城市模拟可以帮助认识城市形态的演变过程, 并为其调控提供决策依据. 传统方法在确定CA模型的参数时有一定局限性, 采用遗传算法有效地获取CA模拟的参数. 这些参数在城市形态的演变模拟中起到控制性的作用. 以珠江三角洲为例, 针对目前普遍存在的沿公路“摊大饼”式无序蔓延的发展模式, 提出根据紧凑式城市发展理论, 对不同的城市发展形态进行评价, 获取好的控制性参数, 从而模拟出合理的城市形态, 为区域的城市空间形态的调控提供决策依据.     

中小学校疏散演练人员疏散模型研究

本文以元胞自动机模型理论为指导,以人员疏散时间最短为目标,构建中小学校疏散演练人员疏散模型。本文从开展地震应急疏散模型研究出发,为地震应急演练疏散训练软件提供核心算法。通过对空间基础构建元素及搭建方法的分析研究,设计完成疏散虚拟场景的建模方法。最后开展人员疏散算法构建方式的研究,并结合应急疏散演练人员行为规范的研究成果,完成疏散模型的总体设计,达到为应急演练疏散软件提供人员疏散演化模型以及为人员疏散过程合理性评判提供依据的目的。     

大陆地震的动力学模型研究

应用非线性动力学模型，以大陆构造构体为参照对象，对大陆地震的成组孕育和发生过程进行模拟研究，通过对６×８弹簧－滑块－阻尼器组合单元非线性动力学模型的理论计算及其结果的分析，得到了一系列与实际地震较类似的人工地震图像，如模型中的地震活动在时间上有轮回怀，在地点上有条带性，并在不同轮回中有条过移的现象。模型中应力变化十分复杂，但仍能为预测地震提供概略性的信息。     

带断层的细胞自动机模型及算法复杂性

用带断层的细胞自动机模型模拟地震活动, 得到一些具有普适性的结果。证实地震活动具有某些有序性, 说明断层的存在及相互位置都对地震活动总体特征有明显的影响, 并用自组织临界状态理论解释了模型各演化阶段的特征, 最后用算法复杂性分析了模型所产生的序列, 初步表明算法复杂性AC可以用作地震活动图象及其演化的研究。     

模拟固体中波动过程的细胞自动机建模研究

In this paper, based on the principle of the statistical physics, cellular automatamodelling for wave propagation problem is studied and a cellular automata model forP wave in compex media is proposed. In order to examine the correctness of themodel, a comparision between the results of the cellular automata approach andfinite-difference method for same synthetic model is made. The comparision showsthe cellular automata model given here is feasible.     

模拟固体中波动过程的细胞自动机建模研究

从统计物理的原理出发，首先分析了采用细胞自动机研究波动问题的建模方法，给出了一种研究弹性介质中纵波传播过程的细胞自动机模型，讨论了该模型中粒子数密度函数所满足的运动方程和对应的宏观方程。为了检验方法的正确性，对同一数值模型将细胞自动机方法的计算结果与波动方程的有限差分解进行了对比。结果表明，本文所采用的方法是可行的。     

细胞自动机的多重分形特征和动力学根源

用大量弹簧滑块组成的模型可以模拟地震的复杂性，本文以细胞自动机（ＣＡ）为数学工具，结合地震学和岩石力学的结果，考虑了能量的输入和损耗，进行了地震事件的数字模拟。对模型中输出的“地震”事件进行了时间和空间的多分形分析，并对自组织临界（ＳＯＣ）状态进行了讨论，进而得到事件至少在时间域里的分布呈现出层次结构，符合自相似特征。本文的ＣＡ模型属于确定性的混沌系统，而对于处在ＳＯＣ状态下的大量事件的频度和大小的统计与Ｇ－Ｒ指数律很好地吻合。结果表明，虽然自组织（ＳＯ）可能是更准确的地震表征，但ＳＯＣ仍然是研究地震现象的很好的模式。     

基于细胞自动机的震时人员动态分布评估方法研究

为了解决在地震发生后的人救援问题,首要任务是对地震囤陷人员分布的人数评估。为此,本文完成标准细胞自动机的扩展,建立适应人员分布的细胞自动机规则,达到解决人员在建筑空间分布问题。     

地震活动性研究中的非线性动力学模型

本文利用非线性动力学模型研究了断层带的地震活动特性.断层系由多个耦合非线性单元模拟,每个基本单元由Maxwell体和刚性滑块组成.滑块的运动满足静、动摩擦强度本构关系.理论模拟的地震活动在短时间内是随机的,但当时间尺度足够大时,断层带的总体活动表现出某种规律性.多数实际观测到的地震活动现象均在这些非线性动力学模型中出现. 本文提出转换概率的观点来度量断层间和孕震区间的地震转移.模拟中发现活动地震带中存在条件安全区,这可能对地震预报的实践有重要的意义.     

地震活动性研究中的非线性动力学模型

本文利用非线性动力学模型研究了断层带的地震活动特性.断层系由多个耦合非线性单元模拟,每个基本单元由Maxwell体和刚性滑块组成.滑块的运动满足静、动摩擦强度本构关系.理论模拟的地震活动在短时间内是随机的,但当时间尺度足够大时,断层带的总体活动表现出某种规律性.多数实际观测到的地震活动现象均在这些非线性动力学模型中出现. 本文提出转换概率的观点来度量断层间和孕震区间的地震转移.模拟中发现活动地震带中存在条件安全区,这可能对地震预报的实践有重要的意义.     

基于情景构建的超大型城市地震应急任务研究

如何提高超大型城市地震巨灾应对能力,是我国现阶段地震应急研究的重要内容。在微观分析情景要素及其相互作用的基础上,利用知识元模型构建震害情景。为解决地震巨灾情景中信息的不确定性问题,建立模糊规则来匹配不确定信息,判断情景推演的结果及可能性。最后进行案例分析,将震后情景划分为5个应急响应阶段,通过情景推演实现地震巨灾应急任务的生成,验证了该研究方法的科学性和实用性,同时也为应急能力评估提供参考。     

地下水化学异常信息迁移的水动力学模型实验研究

地下水化学组份的震前异常特征之一是异常形态多样,异常幅度不等,形态与幅度方面表现出复杂性。为揭示这种复杂性的实质,进行了水动力模型实验研究。研究结果表明,脉冲状水化学异常信息在含水层系统中的迁移规律是复杂的,随着迁移距离的增大信息幅度的衰减是明显的,甚至异常形态也有变异。异常信息的这种变化牲学与含水受层受力状态的不同有关。     

大陆强震的动力学模型及其在地震活动性研究和地震预测中的应用

本文以中国大陆为具体研究对象 ,从大陆强震活动成组特征的客观性出发 ,开发了一种非线性动力学模型 ,用于模拟大陆强震成组活动特征及孕震环境对地震成组性的影响 ,运用此模型对一些地震活动特征和前兆场的演化特征进行了模拟和解释。地震活动的分布具有空间不均匀性和时间非平稳性。地震的空间不均匀性表现为地震在空间上往往成带、成区分布 ,地震的时间非平稳性表现为地震活动在时间轴上具有活跃和平静 (高潮和低潮 )相交替的特性。分析表明大陆地震具有明显的成组活动特征。强震活动的成组性是指强震活动在某些时段十分集中 ,呈成丛或丛…     

建筑物出口的人员疏散研究

根据建筑物出口疏散的特点,提出了一种改进型的元胞自动机模型。研究了影响人员疏散速度的两个因素:人员之间的相互拥挤产生的冲突和人员移动到出口时由于转弯导致的移动速度减慢。使用数学方法推导得出了摩擦冲突函数和转弯函数。通过计算机仿真与实际疏散实验对比发现,在不考虑转弯因素的情况下,仿真结果与实验结果偏差较大,而在同时考虑相互冲突和转弯因素时的仿真结果与实验结果偏差很小,验证了这两个因素是疏散仿真不可忽略的因素。通过分析仿真结果,验证了本文所采用的模型和函数能够准确地反映实际疏散过程,具有较高的实用价值。