基于WCA2D与SWMM模型的城市暴雨洪涝快速模拟

为探讨计算高效的元胞自动机模型(WCA2D)与传统一维管网模型耦合的机制以及计算效果,尝试将WCA2D与SWMM模型耦合(SWMM/WCA2D),以广州市长湴片区为例探究一种暴雨洪涝快速二维模拟技术,对比实测积水数据以及SWMM/LISFLOOD-FP模拟,结果表明:SWMM/WCA2D模拟结果与"20180607"实测积水数据相近,表明模型精度良好;根据多指标评估结果,综合考虑主干渠道淤积以及建筑物阻挡情景的RTPR、RPPV、F1值分别达到0.8、0.6、0.7,模拟精度最高,最能反映区域实际情况;通过与SWMM耦合,WCA2D和LISFLOOD-FP的模拟结果差异小(最大水深差值基本低于0.1 m)、相关性强(相关系数基本超过0.7),但前者计算效率是后者的3~5倍,表明WCA2D能够耦合SWMM且计算效率更高,为复杂城市化地区暴雨洪涝快速模拟提供了一种新方法。     

基于空间的生态足迹与生态承载力预测模型——以甘肃省河西走廊地区为例

介绍了测度可持续发展的生态足迹分析的计算方法,在此基础上提出了生态足迹和生态承载力的预测模型:在生态足迹的预测方面采用消费预测模型和人口模型相结合的方法,在生态承载力的预测方面采用地理元胞自动机和地理信息系统技术相结合的方法。以甘肃省河西走廊地区为例,采用以上模型方法计算了1995、2000年的生态足迹和生态承载力,预测了2005年的生态足迹和生态承载力,结果表明:河西走廊地区的生态足迹在逐年上升,生态承载力前5年上升后5年下降。采用该模型方法计算与预测生态足迹和生态承载力,具有快速、准确、可操作性强的特点,但预测具有一定的局限性。     

力学和统计模型结合研究人工合成地震活动性及其对预报真实地震的启示

基于断层网络的弹簧-滑块-阻尼器力学模型而提出的细胞自动机模型,产生了具有确定性混沌的人工合成地震目录．一个挑战性的问题是,如何仅利用地震目录反演原系统的某些特性,直至在一定时限内预报合成地震．我们运用一种改进了的应力释放统计模型,从合成地震目录中较成功地反演了系统应力的时间变化,但根据应力变化对地震发生进行有效的概率预报仍需进一步的研究．      

基于GeoCA和GIS的滑坡滑动面演化规律研究

传统的滑坡稳定性分析大多是建立在以数学模型为基础的一种确定性分析。实际上,滑坡是一个影响因数众多,边界条件复杂的不确定复杂系统。地理元胞自动机是一种时间和空间都离散的动力系统,为之设定相应的状态、元胞空间、邻居、规则和时间,可以很好地模拟滑坡滑动面从稳定到滑移这一微观变化过程,形成GeoCA LANDSLIDE模型。以吴家湾滑坡为例,对其滑动面的演化规律进行了模拟。     

基于Geo-CA和GIS的滑坡稳定性分析

传统的滑坡稳定性分析大多是建立在以数学模型为基础的布点、观测、计算、预测这一方法进行的一种确定性分析.实际上,滑坡是一个影响因素众多,边界条件复杂,诱发因数偶然的、不确定的复杂系统.论文运用地理元胞自动机这一时间和空间都离散的动力系统工具,研究了用元胞自动机来模拟滑坡的原理、方法和工作流程,并在GIS技术支持下针对滑坡的可能滑面设定不同的元胞状态并以此确定相应的元胞空间,采用相同的邻居定义和转化规则,着重研究滑坡滑动面从稳定到滑移这一微观动态变化过程,形成Geo-CA-LANDSLIDE系统.最后,采用100×100的地理元胞自动机模型.实例研究了滑坡形成与元胞演化规律之间的关系,得出了与理论分析相一致的结论.运用GIS技术与之集成,可以将这一过程可视化表达.     

地理元胞自动机模型研究进展

元胞自动机(Cellular Automata,简称CA)是一种基于微观个体的相互作用空间离散动态模型,其强大的计算功能、固有的平行计算能力、高度动态及空间概念等特征,使它在模拟空间复杂系统的时空动态演变研究具有较强的优势。文章回顾了元胞自动机的发展历程,阐述了CA在地理学中的主要应用领域和研究进展,在此基础上,以现实世界地理实体及现代城市扩张特征为视角,分析目前CA研究所面临的问题,并对其未来的研究趋势进行了初步探讨,认为以下3个方面将是未来CA研究的热点：① 利用不规则元胞及可控邻域的CA模型,对不同规则或不同邻域地理实体的模拟研究;② 采用三维元胞自动机对现代城市扩张进行立体化模拟,以克服二维CA模型的缺陷;③ 将矢量元胞自动机模型应用于地理实体的模拟研究,进一步提高模拟精度。     

城市与区域定量研究进展

本文系统地梳理了城市与区域的定量研究方法,主要包括数理模型和模拟方法、单个城市增长和动力系统研究、城市系统动力学模型及其发展过程模拟研究、空间一般均衡模型研究以及多模型复合/集成系统研究等。主要结论为：1950年以前的城市与区域研究主要采取时间序列预测法,依靠历史资料的时间数列进行趋势外推研究;1960-1970年代主要采用数理统计分析方法,应用人口统计学模型和线性回归方法进行研究;1970-1980年代,随着系统科学的发展,采用系统分析方法发展了诸如交通、人口、土地等专业模型,展开对城市与区域问题的深入分析;1990-2000年代,研究数据的获取手段得到极大的改善,利用数据模型、地计算分析、模拟预测等分析手段使得研究的深度和广度均有了长足进步。近年来,由于空间数据挖掘的突破,大数据、云计算和巨型模型系统开始进入城市与区域研究领域,多模型复合/集成系统研究成为主要研究方向。     

城市群-开发区-产业集群互动研究的理论思考

以相互作用理论为指导,系统解析了城市群-开发区-产业集群互动研究的总体思路、研究内容与研究方法。基于理论分析,提出城市群-开发区-产业集群是相互耦合的复杂网络系统,三者的互动研究应遵循互动影响因素分析、互动方式识别、互动机制揭示、互动强度与协调度测度、互动模式探讨和互动路径设计的分析框架,并采用多学科融贯的综合研究、大数据分析、GIS空间分析、多智能体和元胞自动机建模等方法进行研究。     

基于QGIS的黄河三角洲岸线演变预测系统设计与实现

利用元胞自动机模型和蒙特卡罗方法,确定元胞转换规则,构建了一套基于黄河三角洲地区的岸线冲淤演变预测模型,并结合泥沙遥感反演结果和历年遥感图像数据分析近几年岸线演变情况,把开源QGIS作为二次开发平台,构建了黄河三角洲岸线演变预测系统。该系统具有数据管理、地图管理、海岸线预测、数据查询和用户登录等五大功能模块,实现了黄河三角洲海岸线的可视化管理及准确预测。