顾及地类转换差异的城市空间扩展元胞自动机模型及应用研究     

于明明  曾永年 《地球信息科学学报》2018,20(1):48-56

元胞自动机模型已经成为城市空间扩展模拟研究的重要方法之一,并得到广泛应用。然而,现有的城市扩展元胞自动机模型仍存在不足。由于元胞状态设置较为简单,从而使模型转换规则中对不同用地类型向城市用地转换的差异与强度考虑不够。基于此本文在元胞自动机模型的框架下,设计了多元结构的元胞状态及转换规则,提出了顾及地类转换差异与强度的城市扩展元胞自动机模型。在计算非城市用地向城市用地转换的转换概率时,该模型考虑了3个方面的概率：① 地形地貌、经济发展等城市发展的驱动因素对城市用地扩展的影响概率,该概率采用logistics方法进行计算;② 邻域元胞的用地类型对中心元胞转换概率的影响,该概率采用扩展摩尔型方法进行计算;③ 不同类型的非城市用地（本研究中包括耕地、林地和裸地3种类型）向城市用地转换的强度,该概率由模拟基期土地利用数据与目标年份土地利用数据的叠加,得出不同类型的非城市用地在此时间段内向城市用地转换的规模,进而确定不同类型的非城市用地向城市用地转换的强度。最后,将以上3种概率的乘积作为元胞转换的概率。通过转换概率与转换阈值的对比判断中心元胞是否在下一个阶段转换为城市用地。经过迭代计算,不断增加城市用地元胞的数量。当模拟城市用地的结果与目标年份的城市用地规模差值在一定的范围内时停止模拟,得出最终结果。模型构建完成后,本文以长株潭城市群核心区为例进行了模拟实验。以2001年该地区的土地利用数据为基期数据,模拟2010年该地区的城市用地规模和空间分布。研究结果表明,根据本文提出的模型模拟的城市扩展结果与真实数据相比具有较高的一致性。模拟结果正确率达到68.66%,比基于传统logistics回归的元胞自动机模型的模拟精度提高了4.25%,Kappa系数为0.675。该模型较好地模拟了长株潭城市群核心区城市扩展,在城市空间扩展模拟中具有较好的适应性与有效性。  相似文献   

滇西北地区近年来应力场的数值模拟研究     

武永彩  李昂  唐红涛 《大地测量与地球动力学》2018,38(12):1238-1240

建立滇西北地区三维有限元地质模型，将2009~2016年GPS速度场数据作为数值模拟的位移边界条件，模拟获取该地区的构造应力场。结果表明，在楚雄至滇西北地区整体显示张性应力区；出现由“洱源鹤庆断裂-红河断裂-程海断裂”圈起的低值张性区，区域内部张性应力明显低于外部，这种张应力低值区尤其在区域四周断裂边界处，往往是地壳断裂活动的频发区；曲江断裂北端及元谋-绿汁江断裂南端出现张性应力集中区，是今后重点关注的断裂结点。  相似文献   

弧形海岸裂流的数值模拟研究   总被引：3，自引：0，他引：3  

汪鸿  朱首贤  李训强  张文静  聂屿 《海洋学报(英文版)》2018,37(3):21-30

弧形海岸波浪产生的裂流严重危害人类活动，但是目前对其特征缺乏充分认识。本文对Haller物理模型实验和三亚大东海的数值模拟表明FUNWAVE模式具有较好的裂流模拟能力。基于该模式进行了多种弧形海岸条件的裂流数值模拟，给出裂流的一些特征：（1）海岸弯曲度增大，裂流增强；（2）海岸坡度对裂流有比较大的影响，太陡或太平缓的海岸不利于形成裂流；（3）海岸尺寸减小，裂流减弱；（4）波高和波周期增大，裂流增强，但是对于某些海岸而言，0.4m波高可能就存在危害比较大的裂流。  相似文献   

礁坪上波浪传播的数值模拟     

何栋彬  房克照  孙家文  刘忠波 《海洋通报》2018,(2):129-138

本文基于具备间断捕捉能力的二阶全非线性Boussinesq数值模型,对规则波和随机波在礁坪地形上的传播变形进行了数值模拟。该模型采用高阶有限体积法和有限差分方法求解守恒格式的控制方程,将波浪破碎视为间断,同时采用静态重构技术处理了海岸动边界问题。重点针对礁坪上波浪传播过程中的波高空间分布和沿程衰减,礁坪上的平均水位变化,以及波浪能量频谱的移动和空间差异等典型水动力现象开展数值计算。将数值结果与实验结果对比,两者吻合情况良好,验证了模型具有良好的稳定性,具备模拟破碎波浪和海-岸动边界的能力,能较为准确地模拟波浪在礁坪地形上的传播过程中发生的各种水动力现象。  相似文献   

圆柱形支撑大跨度建筑结构强震冲击分析模型仿真   总被引：3，自引：2，他引：1       下载免费PDF全文

吴海波  王新妮 《地震工程学报》2018,40(1):48-53

圆柱形支撑大跨度建筑稳定性较差,不能在强震冲击下保持稳定的结构状态。为解决此问题,设计圆柱形支撑大跨度建筑结构强震下冲击分析仿真模型,通过圆柱分析法则的确定、有限元支撑模拟分析与监测、圆柱形支撑体系承载能力分析以完成模型的仿真分析与监测。基于此对大跨度建筑结构强震冲击进行静力分析,调整强震冲击下模型的结构,完成模型的搭建。模拟强震冲击环境,设计对比实验结果表明,应用圆柱形支撑大跨度建筑结构强震下冲击分析仿真模型,可明确圆柱形支撑大跨度建筑薄弱点,发现稳定性较差建筑结构单元,达到提升圆柱形支撑大跨度建筑在强震冲击下稳定性的目的。  相似文献   

常Q滞弹性介质地震波动数值模拟——时域本构优化逼近          下载免费PDF全文

谢志南  郑永路  章旭斌 《地球物理学报》2018,61(10):4007-4020

在地震波动模拟中计入常Q滞弹性阻尼，可有效降低模拟波形的误差.就时域有限差分和有限元模拟而言，常基于广义标准线性体建立阻尼介质的时域本构逼近.广义标准线性体由若干标准线性体并联得到，增加标准线性体个数能有效提高模拟精度，但计算量及计算存储将成倍增长.目前尚未有普适的标准线性体个数优化取值方案.本文基于广义标准线性体参数的非线性优化拟合方法，详细分析了时域本构逼近误差的影响因素，清楚揭示了逼近误差仅取决于频带宽度，与频带上下限取值无关这一特性，阐明了构建具有普适性标准线性体个数优化取值方案的可行性.论证了波形模拟精度主要取决于波传播距离与模拟波长的比值以及标准线性体的个数取值.综合考虑上述两个控制因素，结合在波动正反演问题中广为采纳的波形时频误差衡量准则，对不同Q值介质给出了标准线性体个数优化取值表.进一步，本文提出采用不同个数标准线性体以近似不同Q值的阻尼介质时域本构，解决了以往波动数值模拟中统一采用相同个数标准线性体而导致的计算量及计算存储浪费或模拟精度低下等问题，并基于数值实验验证了这一方法的精度.本文工作对推进滞弹性介质波动数值模拟及其在全波形反演问题中的应用具有理论价值和实践意义.  相似文献   

A simple strategy for dynamic substructuring: I. Concept and development     

Aikaterini Stefanaki  M. V. Sivaselvan 《地震工程与结构动力学》2018,47(9):1801-1822

Dynamic substructuring refers to physical testing with computational models in the loop. This paper presents a new strategy for such testing. The key feature of this strategy is that it decouples the substructuring controller from the physical subsystem. Unlike conventional approaches, it does not explicitly include a tracking controller. Consequently, the design and implementation of the substructuring controls are greatly simplified. This paper motivates the strategy and discusses the main concept along with details of the substructuring control design. The focus is on configurations that use shake tables and active mass drivers. An extensive experimental assessment of the new strategy is presented in a companion paper, where the influence of various factors such as virtual subsystem dynamics, control gains, and nonlinearities is investigated, and it is shown that robustly stable and accurate substructuring is achieved.  相似文献   

Coordinative similitude law considering fluid‐structure interaction for underwater shaking table tests     

Zhong‐Xian Li  Kun Wu  Yundong Shi  Ning Li  Yang Ding 《地震工程与结构动力学》2018,47(11):2315-2332

Generally, when a model is made of the same material as the prototype in shaking table tests, the equivalent material density of the scaled model is greater than that of the prototype because mass is added to the model to satisfy similitude criteria. When the water environment is modeled in underwater shaking table tests, however, it is difficult to change the density of water. The differences in the density similitude ratios of specimen materials and water can affect the similitude ratios of the hydrodynamic and wave forces with those of other forces. To solve this problem, a coordinative similitude law is proposed for underwater shaking table tests by adjusting the width of the upstream face of the model or the wave height in the model test to match the similitude ratios of hydrodynamic and wave forces with those of other forces. The designs of the similitude relations were investigated for earthquake excitation, wave excitation, and combined earthquake and wave excitation conditions. Series of numerical simulations and underwater shaking table tests were performed to validate the proposed coordinative similitude law through a comparison of coordinative model and conventional model designed based on the coordinative similitude law and traditional artificial mass simulation, respectively. The results show that the relative error was less than 10% for the coordinative model, whereas it reached 80% for the conventional model. The coordinative similitude law can better reproduce the dynamic responses of the prototype, and thus, this similitude law can be used in underwater shaking table tests.  相似文献   

察尔汗盐湖西北部典型采区地下卤水赋存状态的地面核磁探测与数值模拟研究          下载免费PDF全文

张光武  易磊  高泽永  韩凤清  陈富洪  马喆  卢晓航  刘小宝  韩光  袁文虎  刘溪溪 《盐湖研究》2020,28(1)

察尔汗盐湖地下晶间卤水蕴藏了宝贵的盐湖矿产资源,如何确定地下卤水的赋存规律以制定科学合理的卤水开采和补给方案,正成为盐湖资源大规模可持续利用亟需解决的重要问题。本文以察尔汗盐湖西北部的典型采卤区作为研究区域,1)利用新型的地面核磁共振找水仪,通过在研究区布设两条十字交叉的测线,探测并反演解译测区地下60米深度内的卤水静态赋存形式,2)结合OpenGeoSys(OGS)多物理场耦合地下水数值模拟软件,对测区地下卤水的动态运移形式进行数值模拟计算。地面核磁探测结果表明研究区含水量整体偏低,最大含水量约0.8%,平均含水量约0.4%。测点结果给出的含水层位分界面与邻近钻孔的地层层位分界面的一致性较高,浅部的层位误差在10%以下,达到了0.5米的精度。考虑到测区南北两边均有采卤渠正在汲取地下卤水,且在测区中心存在两条废弃的采卤渠,OGS地下水数值模拟研究结果表明采卤渠造成测区浅部卤水较大空缺,与研究区浅部含水量总体偏低的探测特征一致。研究结果表明地面核磁共振技术能准确探测卤水当前的赋存状态,地下水运移模拟技术可以深入认识采补活动引起卤水赋存状态的变化规律。探测和模拟结合的联合研究是确定卤水赋存规律的重要手段,研究成果可为盐湖资源合理开采高效利用提供基础资料和相关科学支撑。  相似文献   

城镇化与生态环境耦合的动态模拟——研究进展与展望     

崔学刚  方创琳  刘海猛  刘晓菲  李咏红 《地理学报(英文版)》2020,30(2):333-352

Urbanization and eco-environment coupling is a research hotspot.Dynamic simulation of urbanization and eco-environment coupling needs to be improved because the processes of coupling are complex and statistical methods are limited.Systems science and cross-scale coupling allow us to define the coupled urbanization and eco-environment system as an open complex giant system with multiple feedback loops.We review the current state of dynamic simulation of urbanization and eco-environment coupling and find that:(1)The use of dynamic simulation is an increasing trend,the relevant theory is being developed,and modeling processes are being improved;(2)Dynamic simulation technology has become diversified,refined,intelligent and integrated;(3)Simulation is mainly performed for three aspects of the coupling,multiple regions and multiple elements,local coupling and telecoupling,and regional synergy.However,we also found some shortcomings:(1)Basic theories are inadequately developed and insufficiently integrated;(2)The methods of unifying systems and sharing data are behind the times;(3)Coupling relations and the dynamic characteristics of the main driving elements are not fully understood or completely identified.Additionally,simulation of telecoupling does not quantify parameters and is not systemically unified,and therefore cannot be used to represent spatial synergy.In the future,we must promote communication between research networks,technology integration and data sharing to identify the processes governing change in coupled relations and in the main driving elements in urban agglomerations.Finally,we must build decision support systems to plan and ensure regional sustainable urbanization.  相似文献