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元胞自动机模型在地学中的研究进展 总被引：6，自引：0，他引：6
元胞自动机模型具有离散动力学特征，可以模拟和分析一般的复杂系统，对具有空间特征的地理复杂系统更具优势。该模型有“自下而上”、离散、确定性和随机性结合、灵活性和开放性等优点，但亦具有边界的无限、空间同质、元胞形状规则、邻近关系固定以及对实践封闭等缺点。在介绍了该模型优缺点的基础上，分析了元胞自动机的理论研究趋势与主要的应用领域。 相似文献
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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. 相似文献
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构建基于元胞自动机(CA)模型的分布式水文模型,模拟小流域内降雨径流过程。从元胞状态、转换规则与时间步长3个方面扩展普通CA模型,包括5个子状态、5个元胞系数及两条转换规则,并实现模型与GIS的集成。以黄土高原岔巴沟流域的降雨径流观测数据对模型进行了验证分析。试验结果表明,确定性系数、峰现时差与洪峰误差3个评价指数都达到一定精度,实现了流域内径流过程的可视化。结合CA模型与GIS技术可以较为有效地模拟流域次降雨径流过程,模型在该试验区是基本适用的。 相似文献
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基于GeoCA和GIS的滑坡滑动面演化规律研究 总被引：6，自引：0，他引：6
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。 相似文献
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岩石中结晶颗粒竞争性生长的随机元胞自动机模拟 总被引：7，自引：0，他引：7
在岩石的过程中普遍存在着竞争性颗粒生长现象，本文从物理还基本原理出发建立了岩石中单五各向同性组分结晶的二维随机元胞自动机模型，并在ＰＣ机的Ｗｉｎｄｏｗｓ环境下用Ｃ＋＋语言编程实现，我们在计算机上对结晶过程中的Ｏｓｔｗａｌｄ熟化现象及岩石中的结晶颗粒的竞争性生长过程进行了动态模型。 相似文献
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在构建分布式水文模型与生物地球化学模型的耦合模型(DTVGM-CASACNP)及应用元胞自动机-马尔科夫(CA-Markov)土地利用预测模型基础上,以滦河流域为例分析气候变化、土地利用/覆被变化(LUCC)及CO2浓度升高对径流的影响。研究结果表明:DTVGM-CASACNP耦合模型以及CA-Markov模型在滦河流域均具有较好的适用性;气候变化与土地利用/植被覆盖变化对滦河流域径流的影响较CO2浓度升高的影响程度大;未来不同情景下滦河流域2020—2049年径流呈减小趋势,大部分情景下年径流较基准年减少,与非汛期相比,滦河流域未来汛期径流对不同情景更敏感,总体上在汛期径流相对基准年减少,而在非汛期径流相对基准年增加。 相似文献
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文章的目的是对格子玻尔兹曼方法进行系统的介绍，格子玻尔兹曼方法(Lattice Boltzmann Method)的出现直接来源于20世纪60年代的元胞自动机(Cellular Automata)思想，而这一方法用于解决流动现象时，又可以追溯到19世纪的分子运动论，求解的是Boltzmann提出的玻尔兹曼输运方程，因此将这一方法称为格子玻尔兹曼方法，之前也被称为格子气自动机(Lattice Gas Automaton)。该方法多用于研究复杂现象，如材料晶体凝聚时的生长过程、城市土地利用的演化等方面。在20世纪70年代由Hardy、Pomeau和Pazzis建立了第一个用于研究流体运动的格子气自动机，此后，这一方法被广泛用来模拟各种流动问题，诸如二相流、孔隙介质中的渗流等，并根据这一方法开发了相应的商业软件PowerFlow。同时，格子玻尔兹曼方法由于其在微观水平描述运动的特点，成为研究湍流的一个很好的数值计算工具，特别是用其进行直接数值模拟(DNS)计算，成为继传统的差分法、有限体积法和谱方法之后的又一有力的手段。而作为大气运动的一个主要现象的大气湍流，比普通湍流更加复杂，在这里着重介绍了大气湍流的特点和应用格子玻尔兹曼方法模拟湍流的发展过程。 相似文献
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生态空间理论及其在生物入侵研究中的应用 总被引：5，自引：1，他引：5
生态空间理论（theoryofspat ialecology）是对生态系统空间关系进行研究的一种理论，主要包括尺度、空间格局和镶嵌动态等。模型是研究空间关系的重要手段，其中莱文斯（Levins）模型、细胞自动机（cel lularautomata）模型和反应-扩散（React ion Di f fusion）模型是 3个基本的模型。尺度是生态学研究中的核心问题，对于不同的研究对象，应在相应的尺度上进行思考。空间异质性是不同尺度上的生态学过程的结果，同时它也影响各种生态学过程。随着人们对生物入侵的日益关注，空间生态学理论尤其是一些空间模型越来越多的应用于入侵和竞争的研究中。 相似文献
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降雨时空尺度的变化对水文模型影响较大。本文从降水时间和空间两个尺度,结合水文模型方法,从静态和动态两个参数角度出发,以辽宁西部为研究实例,定量分析降雨时空尺度变化对辽宁西部地区水文模型的影响。结果表明:降雨时间尺度的静态变化直接影响洪水模拟精度,降雨空间尺度动态变化对洪水模拟影响程度较低。 相似文献
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在岩石的结晶过程中普遍存在着竞争性颗粒生长现象。本文从物理学基本原理出发建立了岩石中单一各向同性组分结晶的二维随机元胞自动机模型，并在ＰＣ机的Ｗｉｎｄｏｗｓ环境下用Ｃ＋＋语言编程实现，我们在计算机上对结晶过程中的Ｏｓｔｗａｌｄ熟化现象及岩石中的结晶颗粒的竞争性生长过程进行了动态模拟。理论分析和计算机模拟结果表明，晶体生长的Ｏｓｔｗａｌｄ熟化机制作用，使初始均匀分布的晶芽在生长过程相互竞争而形成尺寸相近的较大浑圆结晶颗粒。 相似文献
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基于元胞自动机模型的堆积体动力学参数研究 总被引：1，自引：0，他引：1
堆积体是一种典型的二元介质,由软弱的基质土与坚硬的碎、块石构成。利用元胞自动机模型对随机离散单元进行演化,模拟堆积体的分布结构、“聚团”特征;利用弹性应力波传播原理计算波的等效速度,研究了堆积体内介质分布、软硬程度对动力学参数的影响规律。研究发现,堆积体内的波速由基质与充填物共同决定,基质材料越弱,地震波传播速度越慢,二者呈对数变化;堆积体内碎石含量越高,则波速越快,波速与充填碎石块含量呈对数关系增长,而振幅系数与碎石含量关系不大,主要取决于碎块石的分布结构;由于堆积体介质密度不均,导致堆积体内波传播速度与入射波频率密切相关,高频波速度快、低频波速度慢,横波速度与入射波频率成指数递增关系。研究表明,采用基于元胞自动机模型研究动变形参数,可以更好地反映出堆积体的波动力学性能,是一种获得复杂介质动参数的重要方法,可以弥补室内及现场试验的不足。 相似文献
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基于遥感与GIS的20世纪90年代中国城镇用地时空特征 总被引：18，自引：1，他引：18
文章利用20世纪90年代初期、中期和末期全国1:100000土地利用动态变化数据提取城镇用地动态变化数据,利用单元自动机和人工神经网络模型对全国城镇用地进行了区划.在此基础上,研究了90年代两个阶段中国城镇用地时空格局.研究表明:90年代前5年东部沿海地区受经济高速发展和开放政策的影响,城镇用地扩展迅速,中西部地区城镇用地扩展较慢;90年代后5年国家加大了耕地资源保护力度,在政府宏观调控政策和耕地资源保护条例的影响下,东部沿海地区城镇用地扩展大幅回落,中部地区城镇扩展也有较大幅度回落,西部地区随着经济发展加快,城镇用地扩展回落较小. 相似文献
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基于回归克里格的生态水文无线传感器网络布局优化 总被引：2，自引：1，他引：1
在黑河上游八宝河流域建立自动化、时空协同、智能观测的生态水文无线传感器网络,实现分布式的地面观测,对于定量刻画流域尺度时空异质性较强的生态水文要素的动态特征及其不确定性具有重要意义。在观测网设计过程中,节点的空间布局将直接影响到无线传感器网络的观测水平。为准确捕捉流域内关键生态水文要素的时空变异性和场分布,探讨了一种基于回归克里格模型的空间采样布局优化方法,并以地表温度观测网优化为例,应用到八宝河流域生态水文无线传感器网络布局方案设计中。研究结果表明,该优化方法同时考虑了目标变量与环境变量之间的相关关系以及残差在空间上的自相关特征,可以同时优化目标变量的地理空间和属性空间。优化后的无线传感器网络可以较好地捕捉流域内生态水文要素的时空动态特征。 相似文献
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中国陆地生态系统总初级生产力VPM遥感模型估算 总被引：4，自引：0，他引：4
陆地生态系统总初级生产力(Gross Primary Productivity,简称GPP)时空格局及其变化动态的准确监测是区域碳收支研究的核心问题之一,遥感模型正在为区域碳通量监测提供更为实时、准确的模拟数据。基于中分辨率成像光谱仪(MODerate-resolution Imaging Spectroradiometer,简称MODIS)遥感数据和涡度相关碳通量观测数据发展而来的VPM模型经过10年的努力,目前已经在全球涵盖十类生态系统的21个站点上开展模型的校验与验证研究,为区域GPP的准确估算与监测奠定了方法基础。本研究构建了评估GPP区域格局的VPM模型区域模式,以空间分辨率500m、时间步长8天的MODIS卫星影像数据以及相同时空分辨率的温度与光合有效辐射数据为模型输入数据,模拟估算我国2006~2008年GPP及其空间分布格局。VPM模型模拟的中国陆地生态系统GPP年总量平均值为5.0Pg C/a,其中森林、草地、农田和灌丛生态系统分别占34%,17%,37%和12%。本研究模拟的全国GPP总量与多模型模拟的平均结果(5.40 Pg C/a)相当,但不同模型估算的各类生态系统GPP存在较大差异。本研究通过利用遥感数据对VPM模型中的关键参数(最大光能利用率)进行参数空间化,表达同一土地覆被类型内部光能利用率的空间异质性;应用目前我国准确性最为可靠的土地利用与植被数据提取土地覆被数据,首次将农业多熟种植作为单独的植被类型引入模型中,模型参数与输入数据的精度保障了模型模拟结果的可靠性。 相似文献