县市级义务教育学校区位配置优化设计与实验

 合理规划学校布局是实现义务教育均衡发展和落实就近入学政策的一个重要途径。为满足县市级中小学校空间布局规划需求,本文以区位配置优化方法解决学校区位选址问题。以平均入学距离为目标,以学校总数、学校学额为约束条件,分别构建P中值指派规划和整型规划数学模型。根据学校与居民地之间的空间分布特征进行模型简化,使模型计算效率大幅度提升。因指派规划模型约束矩阵每列非零元素不超过2个,分枝切割算法能获得近似最优解(与最优目标之差小于0.01%);整型规划模型约束矩阵近似于完全单位模矩阵,分枝切割算法通常能获得最优解。在ArcGIS 10 Geoprocessing框架中,整合ArcGIS网络分析、Coin-or Python线性规划建模工具PuLP 1.4.7和线性规划软件Cplex 12,实现模型建模、模型解算和优化结果可视化。在配置Intel 酷睿2双核2.44GHz CPU和2GB内存的计算机环境中,对于有1276个居民点和50所学校的县域进行网络分析、模型建模、模型结算和结果输出。优化结果表明:学校布局调整后学生平均入学距离明显降低,本文构建的优化模型在县市级较大规模的学校选址规划中具有实用价值。     

基于共轭梯度搜索的病态问题处理方法

在最小二乘平差准则基础上,把病态平差问题转化为无约束的二次规划问题,并利用优化理论分析病态对平差解的影响。通过共轭梯度搜索算法在可行域中寻找最优步长因子,自动寻找最速下降方向,并给出迭代初值的设置方法。分析近似计算中病态问题与局部最优解的关系,讨论局部最优解的快速迭代方法,并通过实例验证算法的有效性,计算迭代的速度。由于整个过程没有对法方程系数矩阵进行求逆计算,该算法可用于处理大规模系数矩阵高病态的平差问题。     

利用超导重力数据约束2015-09-16智利Illapel MW8.3地震震源参数

根据2015-09-16智利Illapel地震现有的14个不同震源机制解模拟计算其激发的自由振荡信号,并与拉萨站和武汉站超导重力观测结果进行比对。基于1.5~5.3 mHz的球型简正模分析和约束Illapel地震的震源机制解,并参考最佳震源机制解,将观测值与模拟值进行对比,搜索更为准确的标量地震矩和断层倾角。计算得出,该地震标量地震矩为(3.0±0.2)×10²¹ Nm,相应矩震级为M_W8.3,最优断层倾角为19°。研究结果表明,利用超导重力观测可对Illapel地震的震源机制解进行总体评估,基于长周期地震波信号或联合多种观测资料可反演得到可靠震级。     

变形监测网非线性一、二类同步设计的新方法

监测网的精度是通过它的网形和观测方案来实现,因而研究设计合理的观测网形和观测方案有很重要的意义。针对以往一、二类设计分开单独进行解算不可能求得整体上最优,提出了非线性一、二类同步设计的新方法。该方法将一、二类设计的决策变量在一个模型中解算,可获得整体最优解。     

观测值层面ITRF解算策略研究

分析了法方程层面ITRF解算不一致的原因和观测值层面组合解算在提高产品一致性方面的优势。在总结观测值层面组合研究现状的基础上,重点对观测值层面组合解算步骤和关键问题进行系统研究。为解决观测值层面组合计算强度大的问题,提出基于分布式处理技术实现组合解算的策略,设计了地球参考框架并行计算的算法和流程。由研究可知,观测值层面组合解算能有效提高产品一致性,分布式处理技术能有效提高参考框架解算效率。     

基于全局人工鱼群算法的函数优化

基本人工鱼群算法将基于鱼群行为的人工智能思想引入到解决函数优化的问题中,根据自然界中鱼类寻找食物的行为特点,推演出人工鱼的四种行为模型:随机行为、觅食行为、聚群行为、追尾行为。该算法具有对初值参数选择不敏感、鲁棒性强、简单易实现等优点。本文的全局人工鱼群算法是针对基本人工鱼群算法运算速度慢、求解精度低和容易陷入局部极值的缺陷而提出的。该算法在觅食、聚群、追尾行为中用历史全局最优人工鱼的位置和感知区域内较优位置的和向量代替感知区域内较优位置。这样不仅缩短了人工鱼向最优解移动的时间,也提高了求解最优值的精度和速度。仿真结果表明,该算法在函数优化方面的优化性能高于基本人工鱼群算法。     

最小二乘定权方法对流动重力计算结果的影响

在处理流动重力观测数据时,采用最小二乘方法解算由权系数和观测值组成的超定方程组,得到最优权值,并利用最优权计算重力值。结果表明,等权方法计算得到的结果点值精度不高,但包含了较全的重力异常地震分析预报信息;不等权方法计算得到的结果点值精度较高,但削弱了有用的重力异常地震分析预报信息;最小二乘方法计算得到的结果不但有较高的点值精度,对M_S4.0及以上地震的分析预报效果也最优。     

改进的粒子群优化算法

针对粒子群优化算法易陷入局部最优并难以跳出的缺陷,提出了一种改进的算法。算法在采用自适应惯性权重基础上,引入粒子群局部收敛判断机制,对陷入局部最优的粒子采取新的进化模型以增加群体的多样性,进而降低了群体早熟收敛。通过新进化模型的粒子群优化算法对4个基准函数反复试验,仿真结果表明改进的粒子群算法具有更好的收敛精度并且可以有效避免早熟收敛问题,寻找到全局最优解。     

超高压结合酶解法提取鱼油工艺优化

【目的】优化黄鳍金枪鱼(Thunnusalbacares)副产品(鱼头)提取鱼油的工艺参数。【方法】以鱼油提取率为评价指标,采用单因素实验确定最佳超高压处理压强和保压时间,采用Box-Behnken响应面试验设计优化关键酶解工艺参数。【结果】建立鱼油提取率与加酶量、液料质量比、酶解温度和酶解时间之间的回归模型,加酶量、液料质量比、酶解温度和酶解时间对鱼油提取率均有显著影响(P <0.05),影响由高到低依次为加酶量、液料质量比、酶解时间、酶解温度;当超高压处理压强200 MPa、处理时间10 min、加酶量(质量分数)为1.125%、液料质量比为1∶1、酶解温度65℃和酶解时间60min时,根据质量法计算,鱼油提取率达99.51%,与模型预测值之间差异无统计学意义(P> 0.05)。【结论】采用响应面法建立的回归模型较好地描述超高压结合酶解提取鱼油的工艺过程,优化的工艺参数可有效提高鱼油提取率。     

星间链路构型对自主导航精度的影响分析

以北斗仿真星座为对象,探讨UHF波段与Ka波段的不同星间链路建链条件下GEO、IGSO及MEO卫星的可见链路数及PDOP值的变化。此外,还针对不同星间链路构型方案,分别采用其对应仿真观测数据进行60 d自主导航解算,通过对解算结果精度的分析,探讨星间链路测距模式及星间链路构型对自主导航的影响。结果显示,星间链路测距模式对自主导航精度无影响,而星间链路构型则对自主导航精度存在cm量级的影响。在星间链路设计过程中应综合考虑导航精度、链路负荷及建设成本等因素,以达到最优效果。     

苍峄铁矿带苍山县沟西-西官庄矿区沟西矿段(凤凰山铁矿)主井井筒检查孔水文地质特征分析

苍峄铁矿带苍山县沟西-西官庄矿区沟西矿段,又称凤凰山铁矿,为隐伏的鞍山式低品位铁矿,矿区水文地质条件属于中等型。对施工的主井、副井、进风井、东风井和西风井井筒检查孔进行了水文地质编录和分层抽水试验,以主井井筒检查孔为例,划分了4层含水段,求得了各含水层的水文地质参数,对荒径涌水量进行了预测;基本查明了井筒检查孔的含水性等水文地质特征,确定了注浆段,为矿山立井防治水方案提供了设计依据。     

基于MATLAB的“数字信号处理”动画课件工具箱设计

以一个＂数字信号处理＂动画课件工具箱为例,从MATLAB语言的特点、对象的本质、优化界面设计、完善动画功能的角度提出一个MATLAB课件工具箱完整、可行的设计过程,最后对设计过程中出现的问题进行分析和总结。     

扭曲活塞环在制冷压缩机中的应用

通过对目前广泛应用的矩形活塞环与经过改进的扭曲活塞环的结构特点、工作性能的对比分析,研究扭曲活塞环更能有效地减少制冷压缩机耗油量,增强主机润滑性能的机理,探讨合理配置两种活塞环的应用方式,达到提高制冷压缩机经济性能的应用效果。     

Singularly perturbed solution of coupled model in atmosphere-ocean for global climate

A box model of the interhemispheric thermohaline circulation （THC） in atmosphere-ocean for global climate is considered. By using the multi-scales method, the asymptotic solution of a simplified weakly nonlinear model is discussed. Firstly, by introducing first scale, the zeroth order approximate solution of the model is obtained. Secondly, by using the multi-scales, the first order approximate equation of the model is found. Finally, second order approximate equation is formed to eliminate the secular terms, and a uniformly valid asymptotic expansion of solution is decided. The multi-scales solving method is an analytic method which can be used to analyze operation sequentially. And then we can also study the diversified qualitative and quantitative behaviors for corresponding physical quantities. This paper aims at providing a valid method for solving a box model of the nonlinear equation.     

高喷灌浆防渗加固技术在菏泽茅庄煤矿主斜井的应用

透水事故是煤矿安全生产的主要隐患之一,不仅造成生命威胁,也会带来巨大的经济损失。菏泽茅庄煤矿主斜井穿越含水量十分丰富的流砂地层,亟待进行喷浆防渗加固。该文介绍了菏泽茅庄煤矿主斜井的高喷灌浆防渗加固的工程概况、旋喷桩施工设计、施工方法,以期为相关研究、生产工作提供一定的施工思路。     

峰峰第五煤矿电厂供水方案优化选择

在目前市场经济条件下 ,峰峰第五煤矿由原先单纯治水向综合利用水方向过渡 ,提出了建电厂 ,以矿井废水作为电厂冷却用水。本文关于建电厂的三个供水方案优化选择 ,采用系统理论、权重分析 ,对方案进行优化选择 ,供决策者参考     

Exploring Smart Growth Boundaries of Urban Agglomeration with Land Use Spatial Optimization: A Case Study of Changsha-Zhuzhou-Xiangtan City Group,China

Urban agglomeration is the main spatial organization mode used by the Chinese government to promote the policy of new urbanization strategy. Hence, a better understanding of the urban growth boundary(UGB) has profound theoretical and practical significance regarding sustainable urban development. This study devised a raster-based land use spatial optimization(LUSO) framework, and utilized ant colony optimization(ACO) algorithm to delimit the smart growth boundaries of the Changsha-Zhuzhou-Xiangtan city group(CZTCG) in China. The aim of this study is to design a LUSO model to explore an optimal pattern of urban agglomeration for sustainable growth. Multi growth scenario including a single development center, multipolar development and balanced development patterns are generated by the LUSO model for the year of 2050, and the optimum spatial pattern is chosen based on objectives comparison and the present stage of economic and social development in CZTCG. The main results are listed as the following. 1) It is feasible to identify the growth boundaries of the urban agglomeration using the land use spatial optimization model, and the optimal form of the spatial pattern can be defined. 2) With the growth trend of the urban agglomeration gradually spreads from a single center to multi-centers and even small towns, the total optimization target performance gradually increases, which means that the traditional pie-shaped development does not meet the maximum comprehensive benefit of the city group. 3) Subject to the regional social and economic development stage, absolute fair development or simply developing the central city is not conducive to promoting the coordinated development of the urban agglomeration. Gradient equalization and gradual advancement are the best choice for UGB delineation of urban agglomeration. The findings of this study would be useful to identify the UGB in CZTCG for more sustainable urban development in the future.     

基于MPP架构的并行空间数据库原型系统的设计与实现

快速高效地查询信息是衡量当前空间数据库性能的重要指标之一。传统的单节点关系型空间数据管理方式难以满足大数据量空间数据查询的需求,特别是高性能的复杂空间多表连接任务需求。鉴此,本文设计并实现了基于Massive Parallel Processing（MPP）架构的并行空间数据库中间件原型系统。系统充分利用无共享（shared-nothing）架构的优势,特别是针对空间数据的特性,设计了并行空间数据划分与导入、并行空间多表连接、空间数据查询优化等算法与模型。首先介绍了近年来并行数据库系统的发展现状,接着阐述了基于MPP架构的并行空间数据库中间件系统的查询计划算法及其系统架构,最后作者对一些大规模数据量做查询实验及其查询结果分析。实验表明,在处理挖掘大规模数据量时,该系统有近似线性的加速比,相比于传统单节点数据库,它能充分提高海量空间数据的复杂查询的性能,解决了空间数据库并行化处理海量数据的问题。     

基于活塞作用下的管内气流脉动特性

【目的】研究气流管路中活塞运动对气流的扰动机理,探讨机械能转化成脉动能的转化规律及效率。【方法】建立活塞对管内气流作用的物理与数学模型,运用数值模拟方法研究不同工况下的活塞运动对匀速气流的扰动特性,分析不同进口气流速度、活塞运动振幅及频率对匀速气流的扰动规律。【结果与结论】活塞往复运动能有效使管路内匀速气流产生脉动。管路内气流脉动振幅及频率不受其进口速度的影响。活塞运动振幅与气流脉动振幅呈线性关系,随着活塞振幅的增加脉动传导效率逐渐下降,脉动传导效率均在80%以上,效率最高可达99.20%。气流脉动与活塞运动同频率变化。     

基于Voronoi邻近的物流车辆路径快速优化算法

 现代物流业需要快速高效并智能化制定物流运输方案。传统路径优化方法适合处理中小规模的车辆路径问题,计算时间较长,方案质量较低,故需发展短时间内能提供高质量路径方案的启发式算法。针对大规模物流车辆路径优化,本文提出了一种Voronoi邻近的快速优化方法。该方法先创建初始解,而后进行迭代优化。初始解创建利用Voronoi邻近关系,顾及车辆容量约束,自底向上进行客户点空间聚类,将问题降维;采用最廉价插入算法安排聚类内部路径,生成性质良好的初始解。迭代优化在客户点Voronoi邻近内进行有效的局部搜索,利用模拟退火机制接受较差解,从而跳出局部最优,不断提高解的质量。本文利用模拟生成的北京市大规模车辆路径问题进行实验,结果表明:本文算法能够在4500s内优化客户点高达12 000个物流车辆路径问题,计算时间较短,解的质量优良,算法性能稳定。本文与其他算法比较,能在较短时间内提供高质量车辆路径方案,适用于大规模物流车辆路径的优化。