基于地理栅格数据和元胞自动机的城市数字进化仿真模拟

建立了基于栅格地理数据和细胞自动机的城市数字进化仿真的演化模型。该模型能根据一段时期内的地理信息数据,挖掘和发现城市的发展变化对地理信息数据的周期规律,并且能够对城市的发展变化进行模拟,最后通过仿真实验验证了该模型的有效性。     

面向对象的地理元胞自动机

提出了一种面向对象的地理元胞自动机(GeoCA)。在与G IS结合的基础上,利用面向对象技术分析来设计GeoCA模拟系统,由VB AO建立一个具有良好扩展性、用户可定制和友好界面的实验平台。通过采用MCE(多准则判断)来获取GeoCA模型的转换规则。以珠江三角洲的东莞作为研究区域,在GeoCA模拟的结果上,讨论了该地区的土地利用的变化趋势及所面临的问题。     

基于元胞自动机模型的城市空间变化模拟研究进展

元胞自动机(CA)是一种时间、空间、状态都离散,空间的相互作用及时间上的因果关系皆局部的网格动力学模型,其“自下而上”的研究思路,强大的复杂计算功能、固有的平行计算能力、高度动态以及具有空间概念等特征,使得它在模拟空间复杂系统的时空动态演变方面具有很强的能力.在城市空间动态变化的模拟研究方面,CA模型已应用到除非洲、南极洲的所有大洲的城市模拟研究当中.CA模型和G IS的集成,一方面增强G IS的空间模型运算及分析能力,另一方面,G IS提供的强大空间处理能力可以为CA模型准备数据和定义有效的元胞转换规则以及对模拟结果进行可视化.同时CA模型还可以与神经网络、主成分分析、遗传算法、模糊逻辑以及其他研究方法相结合,以增强其在城市空间变化模拟研究方面的能力.将CA与MAS技术相结合,建立一个能够模拟多个不同参与因子(自然系统)、不同决策者(人文系统)共同影响下的城市发展模型,以此来模拟与预测城市发展的真实状况,将是CA模型在城市空间变化模拟与预测研究中的未来发展趋势.     

地理元胞自动机研究综述

从地理元胞自动机的应用范围、地理元胞自动机转换规则的获取、地理元胞自动机空间划分、元胞自动机与GIS的集成等方面回顾了地理元胞自动机模型的研究,对地理元胞自动机模型研究的发展趋势进行了分析,认为地理元胞自动机模型研究在以下几个方面需要进一步深入：（1）应用范围应进一步扩大;（2）在确定地理元胞自动机的转换规则时应综合考虑自然因素和社会经济因素;（3）应加强地理元胞自动机与多智能体系统的集成研究;（4）应加强对地理元胞自动机的尺度划分及尺度效应的研究;（5）应进一步深化地理元胞自动机与GIS的集成研究。     

基于元胞自动机模型的城市土地利用变化模拟

为了研究城市发展带来的城市土地利用空间格局变化,综合运用元胞自动机、多维驱动力分析和情景分析方法,构建了城市土地利用变化模拟系统。建立了宏观、中观和微观3个尺度上的驱动力量化和耦合作用函数。通过识别驱动力变化与城市空间发展特征的关联性,解决了元胞自动机模型参数的时间效应问题。结合情景分析方法,确定城市不同发展情景下的参数取值,进而对未来城市土地利用变化进行了系统模拟。4种预测情景的用地总量分别为220.32km2、253.28km2、231.52km2、310.52km2。研究结果表明:城市土地利用变化受经济增长、空间管制政策等驱动力影响明显,同心圆、组团式发展模式的用地集约水平较高,沿主要对外交通轴线带扩展模式的用地扩张问题较为突出。     

基于改进元胞自动机的成都城市扩张仿真模拟

为了改善在高速发展的城镇化带来的中国城市无序蔓延、土地利用不合理、生态环境破坏严重等问题,引导城市朝向更加可持续发展的方向演进,更客观地模拟城市空间发展,基于城市元胞自动机理论,在GIS平台基础上,通过引入居民主体建立了改进的城市空间发展动态模型.模型利用逻辑回归分析方法描述了自然条件因子对城市元胞状态转换的影响度,同时利用梯度函数定义了城市元胞宜居度计算方法,进而设计了城市元胞自动机转化规则.利用成都市1959年及1992年的土地利用数据对模型进行了验证和校准后,对成都市2015和2020年的城市用地状况进行了预测,并据此对成都城市空间未来的发展进行了趋势分析,提出了城市扩张建议.     

基于元胞自动机的学习者行为模拟

本文提出一种基于元胞自动机模拟学习者行为取向的模型,并进行了单一的和2个影响因素对不同类型学习者的模拟。演化结果显示,该模型能够有效地模拟学习者的行为取向,影响因素对不同学习者人群的影响规律与实践中观察到的现象相符合,在复杂系统科学领域具有良好的应用前景。     

基于元胞自动机的城市扩展研究

在传统的元胞自动机模型的基础上,结合GIS技术、城市扩展原理建立了研究区的GIS-CA城市扩展模型,模型综合运用灰色局势决策、层次分析法与CA模型确定元胞转变规则。在VS2010平台上,使用VB.NET语言,基于ArcGIS Engine组件开发了研究区城市扩展模拟系统,可模拟与预测研究区的城市扩展情况。使用研究区长春市的实际数据进行了验证,采用1993年、2005年遥感影像作为基础数据,应用GIS-CA城市扩展模型预测了研究区2005年城市用地情况,并进行了对比分析。实验结果显示,采用元胞自动机原理结合GIS技术研究城市扩展情况具有合理性、可行性。     

基于元胞自动机模型的开采沉陷模拟

 开采沉陷模拟对矿区的环境治理和生态恢复具有重要意义.本文将开采沉陷理论与地理元胞自动机相结合,基于GIS平台,以VS2010为开发工具,利用面向对象的方法,构建了开采沉陷元胞空间,探讨了开采沉陷元胞自动机模型的框架结构及实现方法,构建了开采沉陷模拟对象关系图,建立了开采沉陷元胞自动机演化模型.以山西某煤矿为例,开发了开采沉陷元胞自动机原型系统,根据研究区的煤层条件和开发方法,进行了模拟实验,分析未来开采沉陷的演变过程,为土地复垦和生态修复提供依据.结果表明,采用面向对象的方法能够较好地进行开采沉陷系统分析和开发,基于GIS和CA进行开采沉陷模拟,开发方便,系统兼容性好,能够展示更多的时空信息,便于数据管理.在空间划分上,CA模型能够与传统的预计方法有机融合,较为准确地预测未来的地表塌陷损毁情况,为塌陷区治理提供依据.由于开采沉陷涉及的学科较多,未来还需进一步完善演化模型,探讨三维空间下的系统演化过程,提高模拟的真实感和实用性.     

基于元胞自动机的新产品市场扩散模拟

在建立了基于元胞自动机的新产品市场扩散仿真模型的基础上,模拟了不同市场条件下新产品的市场扩散过程,从博弈的角度研究了广告、产品质量等因素在新产品扩散中的作用。模拟结果与真实市场中新产品的扩散特征相吻合。同其它的新产品市场扩散模型相比该模型的结构简洁,模拟过程直观,易于分析。     

城市元胞自动机模型的构建及其应用研究进展

 元胞自动机(CA)模型对模拟和预测城市空间变化以及进行城市规划具有重大的现实意义。对中国知识基础设施工程(CNKI)中出现城市CA研究以来的期刊文献的年度分布、期刊分布进行统计分析,概述了城市CA模型的构建思路,回顾和总结了城市CA中土地利用、交通、疾病和灾害方面的相关研究成果。同时,分析了城市CA模型应用研究中的主要特点,并根据其存在问题探讨了城市CA未来的发展趋势。研究结果表明,城市CA在中国的应用研究前景良好,尽管近12年中研究情况存在波动,但整体呈增长态势。     

城市混合非机动车流的元胞自动机仿真模型

在我国中小城市中,非机动车流主要由电动自行车与电动三轮车构成,本文针对两种车辆的实际尺寸和驾驶特性的差异,在STNS(Symmetric Two-lane NaSch)模型的基础上,考虑前车速度效应,建立多车道混合非机动车元胞自动机模型。通过计算机仿真,得到在不同电动三轮车比例、慢化概率下、换道概率下的基本图。结果发现,随着电动三轮车比例的增大,出现了偏析的现象,且非机动车流通行能力降低;随着慢化概率的增加,电动三轮车的减速行为更容易引起堵塞;换道概率对非机动车混合交通流影响较小,随着道路占有率的增加,电动自行车换道成功率曲线快速下降到0,而电动三轮车换道成功率曲线则呈现先增加后减少的趋势。     

量子原胞自动机

基于全新工作原理的量子原胞自动机(QCA)能够克服晶体管进入纳米尺度后产生的一系列问题,由其组成的电路具有传统电路所不具有的高度并行处理能力.介绍了QCA产生的背景、基本原理和常见的QCA器件模型,并就相关的模拟、实施和应用进行了综述.     

三维Fredkin规则元胞自动机

给出了三维Fredkin规则的元胞自动机. 通过选择三维Von Neumann相邻以及三维Fredkin规则, 实现了元胞自动机在三维空间中对简单初始构型的自我复制.     

贝叶斯概率与元胞自动机的非线性转换规则

利用朴素贝叶斯分类器(NBC)、高斯径向基函数和离散模型获取城市CA模型的非线性转换规则,提出NBC—CA模型,并将该模型应用于深圳市1988-2010年城市演变的动态模拟中。研究结果表明,所提出的CA模型能反映复杂城市系统的非线性、不确定性特点,模型模拟的结果要比传统MCE方法模拟精度高。NBC—CA模型中的径向基参数可解释不同空间变量的作用下,城市发展的集中区域以及空间变量对城市发展的影响范围,能够反映城市发展的模式和特征。     

基于元胞自动机的大学课程教学模拟

用232号初等元胞自动机规则和教学策略、响应概率及倾向概率等参数控制规则建立了大学课程教学的元胞自动机模型。模拟研究了大学课程教学的复杂性,教学策略、响应概率、倾向概率及初始条件的影响,教学设计的优化等。结果表明,该模型符合大学课程教学实际,可以作为大学课程教学的数值模拟工具。     

地理元胞自动机及空间动态转换规则的获取

 以东莞市黄江等镇城市发展为例,利用逐步逻辑回归方法,获取分区的元胞自动机动态规则,用分区的动态规则CA模拟了研究区1988-2004年的城市扩张,采用逐点对比法和Moran I指数对模拟结果进行了评价。结果表明,分区的空间动态转换规则比统一的静态转换规则能获得更高的模拟精度,动态转换规则克服了传统静态转换规则无法反映区域内部城市发展差异的缺陷。     

基于Agent的农田生态细胞自动机模型

提出一种基于Agent的细胞自动机(CA)演化模型，并采用整体建模仿真的方法，对农田虫害的演化进行了模拟．它采用自底向上的建模思想，利用Agent的局部连接规则，建立复杂系统的整体模型．针对不同环境条件设定相应的仿真参数，可以得到恰当的害虫种群演化结果，有助于农田生态管理的科学决策．同时，农田虫害的管理是预测专家系统的重要应用领域，该模型与专家系统的最终集成，可以提高专家系统的预测能力．     

一类细胞自动机安全性刻划与密码体制增强

前人采用r=1线性细胞自动机的简单、局部与并行加密优点设计了几类高速密码体制,但都被破译了.系统分析了r=1细胞自动机密码体制,证明了r=1线性细胞自动机作为密码学的缺陷,单纯利用线性细胞自动机加密易被线性逼近与易受差分攻击,因而必须采用辅助信息增强密码系统安全.针对此构造了两类加密体制:A类加密体制以非线性变换作为r=1线性细胞自动机的非严格雪崩准则的混淆性不足的补偿,而细胞自动机则作为扩散使用;B类则是使用一次一密机制增强密码系统的安全性.A类加密体制安全性依赖非线性变换,但A类密码体制性能仍不如DES传统加密机制;而B类加密体制是安全的且在性能上是高速的,但实现复杂且只能用在通信加密中.