GPU加速的改进PAM聚类算法研究与应用

空间聚类是空间数据挖掘的重要方法,而K-Medoids是一种常用的空间聚类算法。K-Medoids聚类算法存在初始点选择问题,而且计算复杂。为了提高算法的有效性和时间效率,本文结合模拟退火算法思想,改进了传统的K-Medoids算法PAM,提出一种基于GPU计算的并行模拟退火PAM算法。类比矩阵乘法运算,定义了一种新的矩阵计算方法,可以有效减少数据在GPU全局内存和共享内存之间的传输,提高了算法在GPU中的执行效率。利用模拟退火算法搜索聚类中心点,保证了聚类结果的全局最优性。基于不同的数据集,将串行和并行模拟退火PAM算法以及已有的遗传PAM算法进行比较,结果表明并行模拟退火PAM算法聚类结果正确,且时间效率高。最后,应用本文改进算法对贵州省安监系统的安全监管隐患数据进行聚类分析,发现了隐患聚集中心,相关结果对政府的决策具有一定的实际应用价值。     

2008年4月天山北坡一次强寒潮天气成因分析

利用T213 0场预报资料对2008年4月18日新疆天山北坡带中部石河子垦区发生的50 a不遇强寒潮天气过程的环流背景、影响系统及物理量场进行了综合分析。结果表明：“2008.04.18”强寒潮天气主要成因是：里黑海脊发展东移与东欧脊同位相叠加并顺转, 脊前东北风带建立并加强,诱导泰米尔半岛冷空气沿脊前东北气流西南下到横槽中, 迫使横槽转向强烈发展东南压,并形成高空急流,强锋区和强冷高压;由于高压脊部分东南垮,导致中高纬度强冷空气大举东南下,造成强寒潮天气过程;西南急流与冷空气的交汇产生了较强的动力辐合和水汽辐合,对大暴雪的形成起到了重要作用;大暴雪发生在较强的能量锋区、高湿区和水汽通量辐合区内。     

陕西大理河流域土地利用/覆被变化的水文效应

近年来,土地利用/覆被变化的水文效应研究已成为国际的前沿和重点。在大理河流域,LUCC(包括水土保持措施)对水循环和水量平衡产生了深远影响,该流域LUCC水文效应的研究势在必行。根据研究区1990年代三期土地利用数据分析了LUCC的时空变化特征,采用特征变量时间序列法及降水-径流模型对LUCC水文效应进行了研究。结果表明:流域土地利用类型以耕地和草地为主,近10年来,耕地和草地面积有所减少,而林地和建设用地面积持续增加;流域年径流和月径流演化过程均表现出明显的下降趋势;LUCC及水土保持具有减少流域年径流、汛期流量以及增加枯季流量的作用,相对于降水因素,人类活动对流域水文的作用占主导地位;在1990~2000年期间,主要由LUCC引起的年均径流减少量达2616.6×10⁴ m³,占该期间实测减水总量的62.19%。     

汶川特大地震之北川县城震害分析

2008年5月12日汶川8.0级地震在北川县城造成了巨大的破坏,导致上万人死亡,整个北川县城变为废墟。现场地震科考分析显示,造成北川县城建筑物和道路严重损毁以及人员重大伤亡的三个主要原因为:活断层错动产生的地表破裂效应,地震引发的次生地质灾害(崩塌、滑坡)和强地震动产生的振动破坏效应。北川县城主断裂和次级断裂沿线分布的建筑物震害较重,而邻近断裂的建筑物震害相对较轻;地震触发的王家岩滑坡和景家山崩塌对北川县城造成了极大的破坏,导致2000余人死亡;而振动破坏效应在北川县城普遍存在,它产生的水平剪切运动对建筑物的危害很严重。     

福建地区地震震源深度特征的统计分析

根据福建数字地震台网记录的地震震源深度资料, 统计分析了1998年7月至2008年6月期间福建及邻区M_L≥1.0并有震源深度参数且观测精度为1类地震1431次。 采用0.4°×0.4°网格和以0.2°为滑动步长, 统计了网格内地震的平均深度, 并绘制了平均深度等值线图。 分析结果表明: ① 福建地区地震震源深度总体上呈现东南深、 西北浅的特征, 东南沿海地区平均震源深度大于14 km, 西北地区平均震源深度小于10 km; ② 平均震源深度等值线展布大致呈NE向, 在福建南部地区平均震源深度在沿NE向展布基础上, 还受到NW向断裂控制, 断裂构造通过的地区平均震源深度相对较深; ③ 福建地区地震动力成因与中国大陆其他地区有所不同。     

汶川地震震中某钢筋混凝土框架结构的非线性地震反应分析

2008年5月12日,四川省汶川县发生了里氏8.0级地震,造成了巨大的人员伤亡以及工程结构震害。位于震中映秀镇的漩口中学教学综合楼是按照《建筑抗震设计规范(GB50011-2001)》进行设计的,按7度进行抗震设防。在此次地震中,该建筑破坏严重,工程震害典型。为此,本文考虑了钢筋混凝土与砌体的材料非线性性质,建立了框架填充墙结构的非线性分析模型,进行了非线性有限元时程分析,分析了结构破坏的原因,讨论了填充墙体对结构抗震性能的影响,为该类结构的抗震设计提供了一定的依据。     

考虑渗流场作用下的隧道开挖分析

由于隧道的开挖,破坏了初始地应力场与渗流场。以圆形隧道为例,采用有限差分程序计算考虑渗流场作用时,隧道开挖后洞室周围应力场、孔隙水压力、位移场的分布情况,并对比计算了是否考虑渗流效应时位移场的差异,以及不同水位导致的位移场的不同分布状态。提出了相应的隧道防排水、设计与施工相关建议。     

Identifying components for interoperable process models using concept lattice and semantic reference system

The development of interoperable environmental process models is widely supported by both the research community and government agencies. This paper discusses a conceptual framework to guide the delineation of process components, the basic unit of interoperable models. The concepts of semantic reference system and dual hierarchy are explored to establish the conceptual framework. Based on this discussion, the Formal Concept Analysis is used as an analytical approach to decompose and fuse existing environmental process models in order to identify environmental process components. For purposes of discussion, a hydrological process, surface runoff, is used throughout the paper as an example of an environmental process to support the conceptual discussion and to illustrate the application of the conceptual framework and analytical approach.     

Map errors that could account for deviations from a uniform intensity of land change

Intensity Analysis is a mathematical framework that compares a uniform intensity to observed intensities of temporal changes among categories. Our article summarizes Intensity Analysis and presents a new method to compute the minimum hypothetical error in the data that could account for each observed deviation from a uniform intensity. A larger hypothetical error gives stronger evidence against a hypothesis that a change is uniform. The method produces results for five groups of measurements, which are organized into three levels of analysis: interval, category, and transition. The method applies generally to analysis of changes among categories during time intervals, because the input is a standard contingency table for each time interval. We illustrate the method with a case study concerning change during three time intervals among four land categories in northeastern Massachusetts, USA. Modelers can perform the analysis using our computer program, which is free.     

湖北沉湖湿地生态补偿机制的浅析

湿地生态补偿是指由湿地环境受益主体补偿给湿地生态服务的生产者与提供者。沉湖湿地自然保护区是武汉市目前唯一的省级湿地自然保护区,是浅湖和沼泽湿地草甸相连续的湿地生态系统。在对沉湖湿地的生态功能和生态补偿必要性分析的基础上,开展了生态补偿的前期调查,对沉湖湿地补偿原则、范围、对象、标准、资金来源等提出一些想法,以供探讨。