面向大规模空间Agent建模的分布式地理模拟框架     

曾梦熊  华一新  张政  张江水  杨振凯  韦原原 《地球信息科学学报》2022,24(5):815-826

基于Agent建模的地理模拟是认识和理解动态地理现象的有效方法,但随着地理模拟的规模和复杂性不断增加,模型的计算问题开始凸显。分布式并行仿真是解决大规模Agent复杂模拟计算的途径,然而已有研究基于Agent建模/仿真软件构建并行仿真系统的方式并不适用于具有高移动与行为交互的空间Agent建模及其模拟过程的实时可视化。为解决这个问题, 本文提出了一个分布式地理模拟框架DGSimF,用于大规模动态空间Agent模拟,支持模拟过程的实时表示与分析。设计了一个简单但高效的时空数据模型建模空间Agent,支持直接基于Agent行为建模集成地学模型,采用了时间微分方法协同各计算节点行为的执行,实现以“任务并行”的方式进行分布式计算以提高仿真性能,构建了基于三维地球渲染引擎的虚拟地理环境,提供模拟过程的实时可视化。最后,以“红蓝对抗”案例进行了实验验证,对不同模拟计算量和不同客户端数量下的仿真性能进行了分析,结果表明DGSimF可以为具有时空特征变化与行为交互的大规模空间Agent模拟提供一个有效的平台。通过扩展计算节点,DGSimF可以有效地缓解复杂模拟计算的压力问题,并且仿真性能较高,在实验中并行效率保持在0.7以上。  相似文献   

基于影响因子动态更新的都市圈国土-人口协同模拟     

高位  涂伟  李明晓  方碧宸  陈栋胜  黄正东  贺彪 《地球信息科学学报》2022,24(8):1502-1511

都市圈作为典型的复杂巨系统,其国土、人口、交通等要素呈现出共同演化、协同发展的特征。现有基于元胞自动机的空间模拟方法通常分别进行国土或人口模拟,忽略了国土、人口之间的协同演化,从而限制了模拟性能。本文提出一种影响因子动态更新策略用以表征国土、人口两种要素间的相互作用,拓展经典元胞自动机模型构建协同模拟算法,实现了都市圈国土与人口空间分布态势的精准模拟。本文以深莞惠都市圈为例,对提出算法进行了实验验证。实验结果表明,本文提出协同模拟算法在深莞惠都市圈的国土模拟品质因素为0.274、人口模拟平均绝对百分比误差23.55%,分别优于传统基于随机森林的元胞自动机算法0.24和29.33%;相较于传统模型,在国土模拟中本模型在对于建设用地的模拟准确度提升了约3%,在人口模拟中本模型在对人口高密度的区域模拟误差降低了约6%。本文进一步预测了深莞惠都市圈2030年国土和人口发展空间态势。研究结果可为都市圈重大基础设施选址和发展情景推演提供技术支撑。  相似文献   

Effect of Penetration Rates on the Piezocone Penetration Test in the Yellow River Delta Silt     

ZHANG Jiarui  MENG Qingsheng  ZHANG Yan  FENG Xiuli  WEI Guanli  SU Xiuting  LIU Tao 《中国海洋大学学报(英文版)》2022,21(2):361-374

Partial drainage often occurs during piezocone penetration testing on Yellow River Delta silt because of its intermediate physical and mechanical properties between those of sand and clay.Yet,there is no accurate understanding for the range of penetra-tion rates to trigger the partial drainage of silt soils.In order to fully investigate cone penetration rate effects under partial drainage condi-tions,indoor 1 g penetration model tests and numerical simulations of cavity expansion at variable penetration rates were carried out on the Yellow River Delta silt.The boundary effect of the model tests and the variation of key parameters at the different cavity ex-pansion rates were analyzed.The 1 g penetration model test results and numerical simulations results consistently indicated that the penetration rate to trigger the partially drainage of typical silt varied at least three orders of magnitude.The numerical simulations also provide the reference values for the penetration resistance corresponding to zero dilation and zero viscosity at any given normalized penetration rate for silt in Yellow River Delta.These geotechnical properties can be used for the design of offshore platforms in Yel-low River Delta,and the understanding of cone penetration rate effects under the partially drained conditions would provide some technical support for geohazard evaluation of offshore platforms.  相似文献   

DInSAR技术对不同方位形变的敏感性研究   总被引：3，自引：1，他引：2  

查显杰  傅容珊  戴志阳 《测绘学报》2006,35(2):133-137

以DEM数据为假想的地面目标,只考虑距离对相位的影响,模拟竖直向、距离向和方位向形变的干涉纹图,从而研究DInSAR技术对空间不同方位形变的敏感性。在所有模拟参数和形变位移大小都相同的情况下,三个不同方位形变所产生的相位从0到2π变化的完整干涉环的数目是各不相同的,揭示DInSAR技术对不同方位地表形变的敏感性存在差异,且敏感性由大到小依次为:竖直向、距离向和方位向。  相似文献   

川贵渝复杂地形下横槽诱发双涡贵州暴雨过程的数值模拟     

程晓龙  李跃清  衡志炜 《气象学报》2021,79(4):626-645

青藏高原大地形作用下,西南复杂地形区暴雨天气预报是一个十分重要和困难的科学问题。应用西南区域数值预报业务模式,结合业务常规观测和非常规观测资料,分析了2014年7月15日至17日发生在四川、贵州和重庆复杂地形下的一次由横槽诱发双低涡的贵州暴雨过程,得到:西南区域模式对这次暴雨过程的数值模拟结果与再分析资料有较好的对应关系,尤其是重现了降雨的落区、强度以及盆地涡与贵州涡的发生、发展过程。在暴雨过程中,两低涡垂直发展深厚,上升运动均伸展至对流层顶。涡度收支方面,盆地涡的发展主要源于涡度方程的散度项,而贵州涡的发展除了受散度项的显著影响外,平流项也起着重要作用。由于川渝盆地—云贵高原交界处地形、云贵高原横断山脉延伸区局地地形的作用,区域大气气旋式旋转的加强发展诱发了盆地涡和贵州涡。热力结构上,盆地涡的发生、发展在冷、暖气流交汇辐合区域内,而贵州涡则生成在暖区中,其降雨及加强更多地受到动力过程的影响。川渝盆地—云贵高原特殊的北低南高地形使高纬度干冷气流与低纬度暖湿气流交汇,形成强的上升运动,引发了盆地涡发展及其暴雨天气。云贵高原贵州特殊的西高东低地形导致来自低层的暖湿气流只能沿横断山脉边缘绕流,进入贵州西部的偏南气流与来自盆地涡西侧的偏东北气流汇合作用形成贵州涡,引发贵州暴雨天气。因此,局地地形与环流的相互作用是贵州涡生成及其引发暴雨过程的重要原因。   相似文献   

复杂地形下C波段雷达定量降水估计算法   总被引：1，自引：0，他引：1  

李巧  戚友存  朱自伟  杨毅  闵锦忠  师春香  张哲  李东欢  王楠  胡启元 《气象学报》2021,79(4):689-702

C波段雷达定量降水估计（QPE）精度受到很多因素的影响,主要包括:（1）雷达标定,（2）非气象回波的干扰,（3）降水物垂直空间变化,（4）地形或地物的严重遮挡,（5）Z-R关系的代表性,（6）雷达拼图的质量,（7）雷达观测回波衰减等。文中雷达定量降水估计算法基于陕西省C波段天气雷达展开,从雷达探测数据质量控制、地形遮挡、Z-R关系和雷达拼图等方面提高C波段天气雷达定量降水估计的精度,产生降水类型产品和1 h定量降水估计产品,产品空间分辨率为0.01°×0.01°,时间分辨率为6 min。通过对7次降水过程进行评估,结果表明:基于混合仰角反射率因子处理模块和降水类型分类模块进行雷达定量降水估计,得到的结果与地面雨量站观测降水接近,1 h累计降水量的统计评分指标均方根误差稳定在3 mm以下,相对误差稳定在50%左右,相对偏差保持在?30%以内,雷达定量降水估计产品的离散度和绝对偏差都较低,表明该算法得到的雷达定量降水估计稳定可靠。   相似文献   

深圳S波段与X波段双偏振雷达在定量降水估计中的应用   总被引：3，自引：0，他引：3  

张哲  戚友存  朱自伟  李东欢  曾庆锋  兰红平 《气象学报》2021,79(5):786-803

双偏振多普勒天气雷达的一个重要应用是进行定量降水估计（QPE）,它可以获得反射率（Z_H）、差分反射率（Z_DR）和差传播相移率（K_dp）这些与降水粒子有关的信息,常用的双偏振雷达降水估计方法有基于Z_H的R（Z_H）、基于Z_H和Z_DR的R（Z_H,Z_DR）、基于K_dp的R（K_dp）和基于K_dp与Z_DR的R（K_dp,Z_DR）这4种。文中利用深圳市S波段和X波段双偏振多普勒雷达探测资料,结合高精度地形数据和雨滴谱仪观测数据,设计了基于双偏振量的定量降水估计方法:首先利用地形数据和雷达地理信息,分析了雷达的遮挡状况,形成了这两部雷达的复合平面扫描仰角信息;随后利用雨滴谱仪观测资料,使用T矩阵方法统计得到了深圳地区的上述4种降水反演方法的参数;最后设计了混合降水反演方法,基于双偏振信号（即K_dp和Z_DR）的强弱,使用不同的降水反演方法进行定量降水估计。基于12个降水个例,利用各反演方法产生的定量降水估计结果与雨量计观测资料比较。结果表明,混合降水反演方法在降水反演的准确度和稳定性上均优于任何一种单一定量降水估计反演方法。基于文中介绍的定量降水估计方法,使用深圳S波段和X波段雷达产生了定量降水估计产品,并与深圳目前业务定量降水估计产品进行对比评估。结果表明,使用本方法产生的定量降水估计产品在准确度和稳定性上要优于目前的业务产品。此外,X波段雷达的定量降水估计产品性能要略高于S波段雷达的定量降水估计产品,这说明高时、空分辨率的X波段雷达可以提高定量降水估计精度。但由于雷达扫描平面内双偏振雷达对融化层和冰区的偏振量观测与降水的关系尚未明确,因此,本方法仅适用于雷达扫描平面内液态降水区。   相似文献   

基于ENVI-met的福州大学校区冬季热环境模拟与热舒适度变化分析     

庄莉娟  蔡芫镔  祁娟娟 《气象与环境学报》2021,37(6):44-52

选取福州大学校园教学区为研究区域,基于典型冬季日背景,运用三维非静力微气候模型ENVI-met,分析模拟校园热环境的差异变化及其热舒适度响应。结合实地勘测,对模型进行校准和验证。结果表明：ENVI-met模型能较好地表征室外热环境,准确预测温度和相对湿度的日变化趋势。混凝土路面、灰色地砖路面行人高度的日平均气温分别比草地高出0.1 ℃和0.3 ℃,逐时最大温差分别为0.68 ℃和0.65 ℃。建筑物阴影和树阴可降低行人高度的气温1.1—1.9 ℃;同一组团在有无遮阴的条件下,平均辐射温度（T_mrt）相差最大可达30 ℃;树木附近和建筑物组团内部生理等效温度（PET）值较小,比硬质路面低2—3个等级。无植被方案下,高温低湿区范围有所扩张,在垂直方向上的增温效应可伸展至10.5 m;风速最大增幅可达1.23 m·s^-1,平均辐射温度较高区域的面积增加了69.25%;热舒适区和热不适区面积分别增加了19.78%和2.03%。  相似文献   

中国长三角地区PM2.5时空分布数值模拟研究     

许敏 《气象与环境学报》2021,37(4):33-39

利用第三代空气质量预报模式LOTOS-EUROS(Long Term Ozone Simulation-European Operational Smog)对2018年中国长三角地区细颗粒物(PM_2.5)浓度的时空分布进行数值模拟,通过对比模拟结果与地面观测值,验证模式对PM_2.5长期特征模拟的合理性并探讨长三角地区PM_2.5的时空分布特征。结果表明：LOTOS-EUROS模式可以较好地再现中国长三角地区PM_2.5浓度的时空分布特征,监测站点观测值和模拟值的整体相关系数达到0.64,可以用于长三角地区细颗粒物的模拟。长三角地区PM_2.5浓度呈冬高夏低,西北高东南低的特征。冬季PM_2.5浓度高值出现在长三角地区的西北部,安徽省等地区的浓度水平最大值可达到160 μg·m^-3;春季和秋季PM_2.5浓度的高值集中在30°N以北、120°E以西地区,浓度为40-80 μg·m^-3;而夏季PM_2.5浓度水平大幅度降低,大部分地区维持在20-40 μg·m^-3,低值中心出现在长三角地区东南部沿海城市,低于10 μg·m^-3,最低值可达5 μg·m^-3。  相似文献   

随机Petri网在地震应急协同能力定量评价与动态分析中的应用          下载免费PDF全文

樊海刚  郭红梅  张莹  赵真 《中国地震》2022,38(2):248-259

地震应急是一个复杂动态的过程,需要各部门协同配合方能高效开展应急工作。本文通过调研分析历史地震应急处置案例,提出了Ⅰ、Ⅱ级应急响应下多主体地震应急协同的一般流程,构建了相应的随机Petri网模型,并基于Petri网可能出现的状态集同构马尔科夫链,在计算各应急状态稳定概率的基础上,定量评价应急协同能力。同时,将应急过程中利用率高的变迁所对应的应急行为,作为应急处置的关键环节。通过调整各关键环节的应急速率,进一步对应急协同能力进行动态分析,进而提出有效提高应急协同联动能力的相关建议,为科学开展地震应急处置工作提供支持。  相似文献