混沌遗传算法在高层结构风振控制优化中的应用研究

将混沌遗传算法(Chaos Genetic Algorithm,简称CGA)引入高层结构的风振控制优化中,对采用黏弹性阻尼器来控制风振响应的高层结构进行参数优化;用Matlab语言编制了均布法、迭代法、简单遗传算法(Simple Genetic Algorithm,简称SGA)和混沌遗传算法的风振控制优化分析程序;对9个高层结构进行风振控制优化,对比了算法程序的计算效率以及无控、均布、迭代、SGA和CGA工况下的结构风振响应。研究结果表明:混沌遗传算法可以应用于高层结构风振控制优化之中;混沌遗传算法的计算效率比简单遗传算法最高提升了29%;经混沌遗传算法优化后,黏弹性阻尼器附加给结构的附加阻尼比与均布和迭代相比最高分别提高了61%和22%,CGA工况的顶层加速度响应与均布和迭代法相比最高分别减小了14%和12%。为高层结构风振控制优化研究提供了新思路,具有一定的理论价值和实际意义。     

数值模式延伸期可预报分量提取及预报技术研究

针对延伸期尺度的可预报分量,借鉴了CNOP相关算法,形成了在数值模式中提取可预报分量的实用方法和预报技术.从模式预报误差增长的角度将模式变量分为可预报分量和不可预报的混沌分量,将可预报分量定义为在预报时段内误差增长较慢的分量.基于现有的国家气候中心月动力延伸预报业务模式,建立了针对可预报分量的数值模式.同时结合历史资料有用信息,对数值模式的可预报分量,在历史资料的可预报分量中寻找相似场,降低了相似判断过程中变量的维数,进一步对可预报分量的预报误差进行订正.对混沌分量利用历史资料,通过集合预报方法得出其期望值和方差.数值试验结果表明,该方法能有效提高10～30天延伸期数值模式大气环流场的预报技巧,具有良好的业务应用前景.     

大气和植被生态及土壤系统水文过程相互作用的一些研究

利用我国测站的降水资料、卫星测得的OLR和高云量资料、SST和137°E次表层海温资料以及NCEP/NCAR再分析资料,分析了东亚夏季风的爆发和北进的年际变化特征及其与热带西太平洋热状态的关系.分析结果表明:当春季热带西太平洋处于暖状态,菲律宾周围对流活动强,在这种情况下,南海上空对流层下层有气旋性距平环流,西太平洋副热带高压偏东,从而使得南海夏季风爆发早;并且,当夏季热带西太平洋也处于暖状态,菲律宾周围对流活动也很强,在这种情况下,西太平洋副热带高压北进时,在6月中旬和7月初存在明显的突跳,从而使得东亚季风雨带在6月中旬明显由华南北跳到江淮流域,并于7月初由江淮流域北跳到黄河流域、华北和东北地区.这将引起江淮流域和长江中、下游夏季风降水偏少,并往往发生干旱,而黄河流域、华北和东北地区的夏季降水正常或偏多.相反,当春季热带西太平洋处于冷状态,菲律宾周围对流活动弱,在这种情况下,南海上空对流层下层有反气旋性距平环流,西太平洋副热带高压偏西,从而使得南海夏季风爆发晚;并且,当夏季热带西太平洋也处于冷状态,菲律宾周围对流活动也很弱,在这种情况下,西太平洋副热带高压北进时,在6月中旬或7月初向北突跳并不明显,而是以渐进式向北移动,从而使得东亚季风雨带一直维持在长江流域和淮河流域.这将引起此两流域夏季风降水偏多,并往往发生洪涝,而黄河流域、华北和东北地区的夏季降水偏少,发生干旱.作者还从非线性多平衡态动力理论说明了菲律宾周围对流活动强弱对西太平洋副热带高压北进时以突跳或渐进式向北移动起到重要作用.     

检测地震勘探微弱同相轴的混沌振子算法

针对地震勘探资料湮没在随机噪声中的微弱同相轴问题提出基于混沌理论的混沌振子检测算法. 利用修正的Duffing_Holmes方程建立检测微弱同相轴的混沌振子系统,之后经过对同相轴的扫描处理,构成新子波等时间间隔序列W(t),与此同时对随机噪声也进行相同的截断. 截断的随机噪声在混沌振子系统中可以具有与周期信号相同的表现;经过大量仿真实验确定出满足通常地震勘探子波延续时间的使混沌振子检测子波不呈现周期相态的随机噪声截断时间范围. 选用与松辽盆地T1、T2反射层类似的子波函数并构成待检微弱周期信号,经过MATLAB仿真试验成功地检测出该弱信号,信噪比达到约-103dB.     

无碰撞重联区中的混沌感应电阻

无碰撞磁场重联作为一种将磁能有效转化为等离子体动能和热能的机制,已经被广泛应用于解释太阳耀斑、地球磁暴等各类等离子体的爆发活动.然而,在无碰撞重联区中反常电阻的微观物理机制仍然是尚未解决的基本问题.在众多反常电阻的形成机制中,基于磁零点附近粒子轨道混沌性产生的混沌感应电阻,虽然不是最普遍流行的形成机制,但它的微观物理图像却是最为清晰的.回顾了无碰撞重联区中混沌感应电阻的早期研究和基本理论模型,介绍了关于混沌感应电阻研究的新进展并阐述了混沌感应电阻未来的研究方向.     

基于易碎水印的GIS矢量数据完整性认证方法

基于易碎水印的内容完整性认证技术,虽然在医学图像、音频等数字媒体内容的完整性认证方面得到较为广泛的应用,但在矢量地图数据完整性认证中的研究和应用还比较缺乏。本文结合混沌映射技术及GIS矢量数据的特点,提出一种基于易碎水印的GIS矢量数据的完整性认证方法。实验证明,该方法不仅能有效验证矢量图形的完整性,而且有效克服了传统密码学认证方法的无法确定篡改位置和程度的缺点。     

修正的Benjamin-Bona-Mahoney方程的精确解

基于齐次平衡法的思想,利用高效的G'/G展开法,求解了修正的Benjamin-Bona-Mahoney(BBM)方程.修正的BBM方程是一个同时含有耗散和色散的非线性偏微分方程,求解难度大.利用对方程解的合理假设和G'/G展开法可以将其约化为一个复杂的非线性代数方程组,借助数学软件Maple符号运算功能的帮助成功地求解了该非线性代数方程组,从而求得修正的BBM方程的精确解.这些解中包含3组更具有一般性质的精确解,它们分别是双曲函数解、三角函数周期解、有理数解.这些解对于研究方程的物理性质及物理现象有很重要的意义.为了能够更直观地理解这几组行波解,给出了相应的解的数值模拟图.     

《从混沌到秩序——中国上古地理思想史述论》评述

唐晓峰的新著《从混沌到秩序--中国上古地理思想史述论》(中华书局,2010),主要从地理学的“哲学”层面出发,借鉴国外的前沿研究成果,结合中国自古形成的地理观念,对中国古代的、传统的地理学发展、特征等进行了分析,为准确地理解和认识中国古代的地理学,梳理出一个清晰的脉络,建构了一个适合中国的地理学思想史的论述体系。这些论述,在某种程度上,既为我们准确和全面地认识中国古代的地理学,指出了正确的门径;也为我们今天如何推进中国当代地理学的发展,提出了值得深入思考的若干关键之点。     

庐山风景区功能演化的混沌特征及其启示

在构建风景区演化周期、混沌模型的基础上,对庐山风景区功能演化的混沌特征进行了实证研究。庐山风景区主要经历了古代旅游风景名胜区的探索、形成、发展、成熟期和近现代大众旅游的度假、观光、科考旅游地的探索、形成、发展期,其功能演化体现了分形、初始条件与蝴蝶效应、混沌边缘、间歇变换、同步锁模和锁定效应等混沌特征,说明风景区演化是周期和非周期的相对统一。现阶段呈现的旅游消费需求不稳定、景区城市化、行政管理体制不顺、景区发展与社区矛盾等是庐山发展的混沌要素,控制这些混沌要素,有助于促进景区健康发展。     

顾及多级空间索引结构的矢量地图局部加密方法

随着地理信息产业的蓬勃发展,地图与各类生活服务深度融合,地图从专业化应用逐步走向大众化应用。大数据时代的到来,为地图数据的分发、共享、获取与动态更新等提供了极大便利,但伴随而来的是地图数据传输过程中面临的信息泄露、窃取等安全隐患问题也日益严峻。现有的矢量地图加密方法大多是在经典密码学算法基础上扩展而来,虽然已有加密方法考虑到矢量地图的特征,但是现有方法大多仍以整个地图或图层为加密单元,在用户需要访问某个局部的感兴趣区域时需要对整个地图文件或图层进行解密,对于矢量地图的按需局部加密仍未提出有效方案,还难以满足大数据时代地图按需用图、众包地图数据采集与云端更新等应用场景对矢量地图局部加密的应用需求。为此,本文从矢量地图的数据结构特点出发,提出了一种顾及多级空间索引的矢量地图局部加密方法。通过点、线、面不同矢量地图数据的加密试验分析,结果表明：(1)本文方法可以有效实现矢量地图的局部加解密;(2)相比于现有加密方法,本文方法采用局部加密策略,且支持多级分块并行加密,具有更高的加密效率;(3)本文针对不同加密单元采用不同加密参数,显著提高了加密算法的抗攻击能力。