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利用蚁群智能挖掘地理元胞自动机的转换规则 总被引：3，自引：0，他引：3
提出了基于蚁群智能算法(Ant Colony Optimization, ACO)的地理元胞自动机(ACO-CA). 元胞自动机(CA)具有模拟和预测复杂的地理现象演变过程的能力. CA 的核心是如何定义转换规则, 但目前的方法所获取的转换规则大都是隐含的, 是通过数学公式来表达. 当研究区域较复杂时, 确定CA的模型结构和参数有一定困难, 需要使用智能式的方法获取有效的转换规则. 提出了一种基于蚁群智能来自动获取地理元胞自动机转换规则的新方法. 该方法所提取的转换规则毋需通过数学公式来表达, 能更方便和准确地描述自然界中的复杂关系, 并且这些规则比数学公式更容易让人理解. 将ACO-CA应用于广州市的城市模拟实验中, 取得了较好的结果. 并与See5.0决策树模型进行了对比研究, 对比实验结果表明: 蚁群智能算法在提取CA转换规则时比See5.0 模型更具有优势. 相似文献
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《中国科学:地球科学》2020,(3)
城市用地的扩张模拟是土地利用/土地覆盖变化(LUCC)研究的核心问题之一.文章耦合了最大熵模型(Maxent)与元胞自动机(CA),并提出一种新的城市扩张模型(Maxent-CA),模型简单并可以从单期遥感影像中获取转换规则.以2000年中国地区的遥感数据为基础数据,结合人口密度、到城市的距离等空间变量,构建了Maxent-CA模型并分析其训练样本、邻域空间结构和空间尺度等,实现对模型的参数校正与验证.研究发现,当训练样本的采样比例与城市用地的转变量在全区的占比相匹配而且采用冯诺依曼邻域结构时,模型将得出更好的模拟结果.随着空间分辨率的降低模拟结果的空间结构变得简单,但是模拟精度也会受到明显影响.与传统逻辑回归CA模型对比, Maxent-CA能够很好地避免产生城市中心团簇的现象,将有助于得出更接近于真实情况的模拟结果,也能很好地满足大区域的城市扩张模拟的需求. 相似文献
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矩形网格有限差分法在地震波传播数值模拟方面具有计算速度快的显著优势,但该方法在处理复杂边界问题上存在着效率低的严重缺陷.本文针对分段光滑曲线边界定义了尖点处的一种正则导数,给出了矩形网格情形分段光滑曲线网格边界点法向导数的一种插值计算方法.采用矩形网格有限差分法对复杂边界地球介质模型进行地震波场数值模拟,并采用波场系列快照技术揭示地震波在起伏地表和复杂介质中的传播规律.模拟结果表明：法向导数插值计算方法为矩形网格有限差分法处理复杂边界提供了有效途径,采用波场系列快照技术可以清晰地展现地震波在反射界面的反射和透射规律、在尖点的绕射规律以及在自由表面的直达波和多次反射规律. 相似文献
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基于多智能体系统的空间决策行为及土地利用格局演变的模拟 总被引：7，自引：0，他引：7
探讨了基于多智能体系统(MAS)的城市土地利用动态变化模拟的新方法. 模型是由相互作用的环境层和多智能体层组成. 旨在探索城市中居民、房地产商、政府等多智能体之间, 以及多智能体与环境之间的相互作用而导致城市空间结构的演化过程. 以广州市海珠区为实验区, 模拟了其1995~2004年的土地利用动态变化情况. 并与元胞自动机(CA)模型进行了对比研究, 结果表明MAS在模拟较为复杂的城市时比CA有更高的精度和更接近实际的空间格局. 相似文献
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基于CA的城市演变的知识挖掘及规划情景模拟 总被引：4，自引：0，他引：4
城市演变过程是复杂的动态系统, 掌握其规律在城市理论和资源环境管理中有重要意义. 利用元胞自动机(CA)进行城市模拟可以帮助认识城市形态的演变过程, 并为其调控提供决策依据. 传统方法在确定CA模型的参数时有一定局限性, 采用遗传算法有效地获取CA模拟的参数. 这些参数在城市形态的演变模拟中起到控制性的作用. 以珠江三角洲为例, 针对目前普遍存在的沿公路“摊大饼”式无序蔓延的发展模式, 提出根据紧凑式城市发展理论, 对不同的城市发展形态进行评价, 获取好的控制性参数, 从而模拟出合理的城市形态, 为区域的城市空间形态的调控提供决策依据. 相似文献
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大气透过率计算是辐射传输模拟的核心,快速、精确的卫星通道透过率计算方法在卫星资料仿真与反演、卫星资料同化等领域有极大的应用价值.本文综合论述了卫星通道透过率快速模拟技术的研究进展,内容包括基于Taylor展开、最优光谱采样、主分量分析以及机器学习理论等方法的论述,分析了不同代表性模型的基本原理、模拟精度以及存在的问题.在快速透过率模拟的订正方面,本文分析了云水吸收对卫星微波通道透过率的订正,并对模拟透过率的直接订正、辐射传输的光学路径订正、通道光谱中的气体重叠吸收订正以及气体连续吸收订正等方面进行了分析和讨论.本文还论述了我国在卫星通道透过率快速模拟和透过率订正技术的研究进展及存在的问题.指出,快速透过率模拟的首要应用对象是变分框架下的卫星通道辐射资料同化,其本质是把基于吸收强度、谱线线型等复杂物理过程转化为在数学空间高度线性化的计算方法.基于Taylor展开和基于最优光谱采样方法,快速计算有效层光学厚度是当前主流的卫星通道透过率快速计算途径.而如何重新定义不依赖于卫星天顶角的预报因子、将更多的可变气体从均匀混合气体中分离出来,以及定义充分而又具有足够伴随精度的预报因子集合、卫星观测倾... 相似文献
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本文查阅了近30年来国内外关于有限差分方法模拟近地表复杂介质方面的文献,分析了在有限差分法框架下复杂地表地形起伏问题的处理及实现方法.总结了地震波有限差分数值模拟方面的成果.复杂地表类型很多,对地震资料的影响程度也不尽相同,要想完全描述近地表影响因素是不可能的,而关键的问题就是自由边界条件方程的处理.所有处理及实现方法中不外两种:直接法(局部)和间接(全局)法.文中列出的方法,各有特点.我们的目的是寻找合适的方法解决适合的问题. 相似文献
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地震自发破裂模拟是震源动力学研究的重要内容,了解复杂的断层动力学破裂过程对深入认识震源特征和解释运动学反演结果具有重要意义.基于边界积分方程方法的破裂模拟已经被广泛使用,大多采用的是平面断层模型的结构化网格划分.由于实际的断层往往具有较为复杂的几何特征,为了更为灵活地刻画断层几何复杂性,我们建立断层模型的三角形网格离散方案,通过精确的解析解形式来计算断层各个单元之间的应力格林函数,联立滑动弱化摩擦准则和非奇异边界积分方程,对断层的自发破裂过程进行了模拟.在简单的平面断层模型下,将计算结果与前人的结果进行了对比,验证了方法的正确性与有效性.对于几种常见的复杂断层模型,例如弯折、阶跃、含障碍体断层等,我们模拟了其破裂过程并对计算结果进行了比较与分析.模拟结果表明,非结构化网格划分的边界积分方程方法能够很好地模拟平面矩形断层或由其组成的规则断层,同时也能成功地模拟具有复杂几何形状的不规则断层上的动力学破裂过程.本研究的结果显示了边界积分方程方法在模拟复杂断层系统的动力学破裂问题上具有较广阔的应用前景. 相似文献
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三维声波方程相比二维声波方程能够更好的模拟三维空间的地震波传播,模拟标量近似下的弹性波在三维复杂介质的传播过程.基于非规则网格的正演模拟方法的格子法可以处理很好的刻画起伏地表、速度间断面等复杂构造,但是这类方法需要大量的几何描述来描述网格.本文提出了三维六面体双重网格的格子法来模拟声波方程,一方面该方法继承了格子法能够灵活处理自由表面和速度间断面的特性.另一方面,该方法通过双重网格的实现极大的减少了几何描述文件的大小,可以最大的实现GPU加速,实现粗粒度并行,在节省了几何描述空间的同时达到了很高的加速比. 相似文献
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本文提出了复杂构造地区的目标导向观测系统的设计方法.使用波动方程正演模拟来指导并在二维声波方程的一阶速度-应力方程中应用交错网格有限差分法实现.使用了四阶精度的差分算子和完全匹配层吸收边界条件.通过分析理论模型的模拟结果,展示了如何将地面地震响应与地下目标构造匹配.通过分析桥口地区实际地质模型的模拟结果,指出波动方程正演模拟在小断块、小背斜增生的复杂地区中相对于传统方法更精确,图像更清晰,更利于分析和指导观测系统设计.跟踪目标区的反射同相轴并得到其到达地面的接收范围来约束炮检距的范围,通过比较不同道距的模拟记录并综合考虑成本和任务目标来选取最佳道距.最终获得了实际效果达到设计要求的观测系统参数. 相似文献
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数据挖掘是从大量的、不完全的、有噪声的、模糊的数据中提取隐含的、但又是潜在有用的信息和知识的过程,由于数据挖掘具有出色的非线性建模能力和自组织学习能力,因此可以在复杂储层的测井解释中发挥作用。本文用数据挖掘方法识别复杂储层的岩性。将岩性识别作为一种分类任务建立数据挖掘流程,包括特征提取、特征选择和建立模型等步骤。本文用独立成分分析法从测井曲线中提取信息;然后使用分支定界算法寻找最佳的特征子集,并消除冗余信息;最后采用C5.0决策树算法建立分类模型的测井曲线。模型和实际测井数据吻合较好,表明在复杂油藏的研究中数据挖掘方法是有效的。 相似文献
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波动方程数值模拟是深入研究地震波传播规律的有效方法.有限差分法因其方法简单、精度高而得到了广泛的应用.但其缺点是不能准确模拟具有复杂几何形态的物性界面.因而当遇到起伏地表或复杂构造时，求解精度低.为了准确模拟起伏地形、复杂构造和复杂介质条件下的地震波场，本文采用有限元法模拟二维声波方程.用三角形单元模拟地形和速度界面；把单元内的场和波速均看作单元上的线性函数，以适应复杂介质压制边角散射；采用吸收边界条件去除来自截断边界上的反射；采用集中质量矩阵和集中阻尼矩阵使得显式时间递推无需对矩阵求逆，提高了计算效率.对模型的计算表明该方法正确有效. 相似文献
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井间地震数据直达波走时层析成像 总被引：1，自引：0，他引：1
本文利用矢量射线追踪正演模拟技术计算地震波直达波传播的路径及走时,进而利用射线走时及路径的内插,发展了弯曲射线迭代反演技术.该方法可用来重建井间地层的速度图像.基于所发展的方法,我们对较为复杂的典型地质模型进行了井间速度重建.结果表明该方法是一项快速、高精度的走时层析成像技术. 相似文献
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石炭系火山岩的低渗透气藏具有的埋藏深、成因复杂、类型多、分布广、三孔隙度曲线响应特征不明显等特点,并且主要的四种火山岩气藏：玄武岩、安山岩、英安岩、流纹岩的密度和纵波时差测井值差别较大,因此使基于三孔隙度测井资料的一系列识别气层的有效方法在该盆地石炭系火山岩气层的识别中无明显效果.数据挖掘技术从数据的角度出发,在进一步丰富岩心、测井和试油资料的前提下,利用数据挖掘技术中的聚类分析和关联分析获取核心参数和数据之间的内在联系,用决策树提取预测火山岩气层的模型.该方法充分利用已有的数据资料,用数学分析方法遍历寻找对识别火山岩气层有用的信息,而不仅仅依靠三孔隙度和电阻率曲线,并且消除了岩性的影响,因此获得了较高的识别率. 相似文献
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正演模拟技术在地震采集设计中的应用 总被引：1，自引：0，他引：1
随着地震勘探开发的不断深入和发展,地震勘探的主战场逐渐向复杂地区转移.复杂地区既指地表条件复杂的地区,也指地下地质构造和地层条件复杂的地区,这些都对地震勘探提出了新的挑战和更高的要求.地震正演模拟正是开展此类问题研究的一个重要手段和方法.目前市场上具有正演模拟功能的软件大多是根据射线理论采用射线追踪的方法来完成正演模拟的,这种方法不能很好地反映地震波的动力学特征,特别是在复杂地区难以得到正确的结果.本文利用高阶有限差分有效克服了常规有限差分算法求解波动方程的频散问题,并以高效的OpenMP并行计算模式进行了并行优化,较大程度上提高了正演计算的速度和精度;同时实现了二阶Higdon边界条件,改善了边界吸收效果;也在一定程度上提高了计算速度.塔中地区主要目的层埋藏深,逆断层发育,地震反射特征复杂,增加了地震勘探的难度.本文依据该地区的地质模型,利用波动方程正演技术论证了该地区的地震采集观测系统,为该区地震采集观测系统的设计提供了科学依据. 相似文献