复杂空间接触模式下传染病蔓延模拟建模

针对现代社会越来越复杂的交互行为,提出了一种离散形式的空间分区模型预测传染病蔓延。该模型考虑了现代社会个体之间复杂的空间接触模式,以及真实情况下普遍存在的人群异质性和分布异质性。基于该模型在地理信息系统环境中建立了传染病蔓延的可视化模拟程序。模拟结果表明,该模型能较真实地模拟现实环境下传染病的蔓延过程,可为公共卫生应急中传染病疫情事件的预测预警和应急处置提供决策支持。     

基于动态异质性参照点的地铁应急疏散出口选择行为

鉴于地铁应急疏散中决策者的有限理性、决策者的异质性以及所面临决策环境的差异性,本研究通过将决策者的个人属性和备选方案的方案属性引入参照点,建立了基于动态异质性参照点的地铁应急疏散出口选择模型。通过将该模型应用到上海世纪大道地铁站的调查数据,并将不同情景和不同决策者类别的模型结果分别与基于静态同质性参照点的模型结果进行对比,表明基于动态异质性参照点的模型预测结果与实际选择结果之间的误差更小,能更准确的描述决策者的决策行为。     

生物反恐体系中应急救援网络协同动力学模型分析

为了应对生物反恐事件发生时对于应急救援物资的紧急需求,以传染病扩散模型作为研究出发点,应用复杂网络理论和协同学理论,建立了紧急救援物资的储备和配送模型,研究了生物反恐体系中应急救援网络的优化问题,并通过计算机模拟仿真分析了传染病扩散网络和应急物流网络之间的协同效应.仿真结果表明,应急救援物资的储备量正比于传染病扩散模型中疫苗接种率,而疫苗接种率以及紧急救援物资的运输时间对控制生物危险源的扩散均有显著的影响.     

基于火灾模型的消防应急平台架构和功能分析

为预防和应对丽江古城发生大规模火灾,提出了消防应急平台架构。该平台包括信息获取、应急智能和决策指挥三大系统,运用地理信息系统(GIS)技术,将基础空间信息和消防安全信息整合,将火灾模拟分析、风险评估与消防应急指挥、数字应急预案制订有机结合起来。其中的火灾预测预警模型采用了基于元胞自动机的城区火灾蔓延模型。结合人员疏散和损失评估模型进行风险评估。消防应急决策指挥流程实现火灾预测与消防指挥的融合,为提高火灾安全管理和消防指挥能力提供了帮助。     

基于火灾模型的消防应急平台架构和功能分析

为预防并应对丽江古城发生大规模火灾,提出了消防应急平台架构。该平台包括信息获取、应急智能和决策指挥3大系统,运用地理信息系统(GIS)技术,将基础空间信息和消防安全信息整合,将火灾模拟分析、风险评估与消防应急指挥、数字应急预案制订有机结合起来。其中的火灾预测预警模型采用了基于元胞自动机的城区火灾蔓延模型。结合人员疏散和损失评估模型进行风险评估。消防应急决策指挥流程实现火灾预测与消防指挥的融合,为提高火灾安全管理和消防指挥能力提供了帮助。     

基于WRF模式研究动态风场对林火蔓延预测的影响——以西昌“3·30”森林火灾为例

风场是影响林火蔓延行为最关键的因素之一。许多林火发生在地形复杂多变的山区,会产生复杂的局部风场。为探究动态风场对林火蔓延预测的影响,以“3·30”西昌泸山森林火灾为研究对象,利用WRF(weather research and forecasting)模式模拟动态风场,并与林火蔓延模型耦合。分别将模拟风场和均一风场分别输入林火蔓延模型,基于林火蔓延过程中实际火场范围数据,分析动态风场对林火蔓延模型预测结果的影响。结果表明,耦合WRF模式和林火蔓延模型考虑了分辨率更高、且更为准确的局部风场,能够实现对森林火灾蔓延的动态模拟。预测得到的火场范围和均一风场相比,与实际范围具有更高的相似度。     

基于传染病机制的突发事件下群体情绪感染模型

突发事件往往伴随着大量的人员伤亡,实践表明群体恐慌情绪的产生和蔓延是上述伤亡的一个重要致因。基于SIRS传染病模型,提出了一个改进的群体情绪感染模型E-SIRS,建立恐慌传播过程中的状态转移关系及其定量表达函数。利用Lyapunov理论计算该自组织环境下群体情绪感染的平衡稳定点;利用NetLogo动态模拟了突发事件下群体情绪感染的人数变化趋势。实验结果表明,E-SIRS能较全面地刻画恐慌人群情绪的动态变化,有助于进一步的应急决策。     

台风灾害应急物资需求预测模型

为了快速科学地了解台风灾害发生后灾区所需救灾物资的类型、数量及其在时序上和空间上的需求情况,通过对中国登陆台风历史资料的统计,分析成灾因子、孕灾环境、承灾体、区域应急能力等,提出了基于精细网格的台风灾损空间模型及应急物资需求定性预测模型。根据此模型能在灾害过程中快速预测灾区受灾情况,预测灾区救援物资的定性需求。将该模型运用于台风的实例中,验证了模型科学有效。     

基于支持向量机的微体系结构设计空间探索

通过对微处理器设计空间中有限的设计方案进行模拟, 建立支持向量回归模型, 对未经模拟的设计进行性能和功耗的预测, 从而大大减少了评估整个设计空间的所需时间。通过模型预测得到的最优设计方案和通过模拟得到的最优设计方案很接近, 提供了对巨大设计空间进行裁减的方法。将设计空间中0 .26 % 的设计方案作为训练数据, 得到的支持向量回归模型对性能和功耗的平均预测错误率分别为0 .52 % 和1 .08 % , 均优于已有的回归模型。相关分析数据显示预测结果和详细模拟结果高度相关, 性能和功耗的平均平方相关系数分别为0 .728 和0 .703 , 这表明支持向量回归模型能捕获各微体系设计参数之间的复杂交互。该模型还为每个预测结果指出了置信区间。     

一类具有扩散效应的生物数学模型的斑图

本文讨论了一类具扩散项的传染病生态模型的空间斑图动力学问题。利用线性稳定性理论确定Turing不稳定和Hopf分支发生的条件,得到了Turing斑图的存在区域。通过数值模拟,得到了不同类型的Turing斑图,比如点状斑图、条状斑图以及点条混合斑图。结果表明疾病接触率对空间斑图的形成具有重要影响,这帮助我们更好的理解在真实环境中传染病的动力学过程。     

基于LMS的AUV空间避障模拟方法研究

为了模拟自主式水下航行器（AUV）在复杂海洋环境中对未知环境的感知以及避障过程,设计了AUV空间避障模拟试验系统．介绍了模拟平台的硬件结构和参数设计,应用激光测距系统（LMS）模拟水下声纳,建立了AUV空间避障仿真环境,设计了基于Q—Learning的避障算法,并完成了模拟试验．试验结果表明：AUV空间避障模拟平台可以较真实地反映AUV在水下复杂环境中的空间运动,避障算法可行有效．     

基于元胞自动机的个体移动异质性传染病传播模型

利用元胞自动机原理,建立了同时具有异质性和移动性的SEIR传染病传播模型．考虑到个体自身的传染能力、对传染病的抵抗能力等不同因素的影响,通过感染概率来体现个体的异质性;限制种群移动的范围,添加种群移动的比例来实现种群的移动,扩展了随机行走元胞自动机．结合甲型H1N1流感的传播特征,模拟了其传播过程．模拟结果与官网公布的实际数据相吻合,验证了模型的合理性和有效性．利用该模型还分别考察了种群移动比例和种群移动最大距离对传染病传播的影响,相比较种群移动比例对传染病传播的影响更加显著,加速了传染病的传播．     

林火蔓延模型研究及应用开发

利用惠更斯原理进行林火蔓延模拟,结合国际上成熟的林火行为模型(Rothermel的地表火模型,Van Wagner的树冠火蔓延模型,McAlpine的林火加速模型),建立适合云南省特殊地形的林火蔓延动态模型,并开发相应的动态模拟模块,在云南特殊地形地貌上的林火蔓延模拟做出一定探索.通过修改成熟的蔓延模型进行林火蔓延模拟达到模型预测的目的,并反映林火蔓延的主要规律.实验结果证明矢量的模拟方法是集成单个的地表火、树冠火、加速、飞火和可燃物含水率模型的更实际的技术.模型的集成简单易懂,因为每个模型的计算可以直接应用到火头的节点模拟上,然后控制所有模型的空间和时间分辨率.     

基于元胞自动机的个体移动异质性传染病传播模型

利用元胞自动机原理，建立了同时具有异质性和移动性的SEIR传染病传播模型。考虑到个体自身的传染能力、对传染病的抵抗能力等不同因素的影响，通过感染概率来体现个体的异质性;限制种群移动的范围，添加种群移动的比例来实现种群的移动，扩展了随机行走元胞自动机。结合甲型H1N1流感的传播特征，模拟了其传播过程。模拟结果与官网公布的实际数据相吻合，验证了模型的合理性和有效性。利用该模型还分别考察了种群移动比例和种群移动最大距离对传染病传播的影响，相比较种群移动比例对传染病传播的影响更加显著，加速了传染病的传播。     

多航路作战推演算法的实现

基于现代军事作战演习需求, 提出一种多航路作战推演算法, 并建立多航路推演模型, 解决了各航线推进过程中的同步问题\, 敌我遭遇问题及特殊区域处理的相关问题. 模拟推演结果表明, 利用该算法建立的推演模型可真实模拟不同环境下敌我双方的作战情况, 对预测战争结果\, 制定作战计划有一定理论指导作用.     

城市重大事故应急辅助决策支持系统研究

针对严重影响我国经济发展和社会稳定的城市重大事故，研究了典型城市重大事故动态模拟的模型和方法，并开发了反应及时、决策科学和资源高效利用的事故应急决策支持系统，主要包括以下功能：城市不同功能区典型重大事故的动态模拟；城市不同功能区典型重大事故应急决策；城市不同功能区、不同事故类型的应急预案库；城市重大事故应急决策与指挥调度决策。该系统充分运用了先进的信息管理手段和工程技术，可及时发现事故隐患、控制事故扩展和蔓延并及时采取救援措施，使财产损失和人员伤亡减少到最低程度。     

基于CoKriging模型的单室火灾温度预测

高保真数值模拟和单保真机器学习替代模型均需大量时间才能对火场温度做出准确预测,无法满足消防管理的应急需求.为解决上述问题,引入了 CoKriging模型,并从建模时间成本、预测时间成本及预测结果准确性这3方面讨论了该模型在单室火灾温度预测中的适用性与特点.该模型利用CFAST和FDS模拟产生的154组混合数据进行训练....     

城市大气环境的数值模拟

空气质量是城市可持续发展的保证,是改善人居环境的重要条件之一。大气环境是多尺度的流体运动,本文介绍了城市尺度和居民小区尺度大气环境的现代数值预测方法——大涡数值模拟方法,着重说明该尺度下复杂环境流动的特点和数值模拟需要注意的问题,例如下垫面的处理方法、边界条件的合理提法等;以典型城市和模型小区为例,说明数值预测方法的应用,展示不同下垫面对城市大气环境的影响、风速与小区空气质量的关系等。     

动态社会网络上的传染病传播问题研究

随着对传染病传播问题研究的深入,研究中常用的传染病传播模型也越来越接近于现实世界.复杂网络视角下的传播模型,考虑了复杂动态的人际关系,能够更好的刻画传染病传播问题.依据传染病的生物学特征和人类社会关系网络的一般属性,本文在已有模型的基础上,在适应性网络中加入了潜伏期和"随机重连"机制,提出动态社会网络中的传染病传播模型,并以在世界范围内流行的、具有代表性的病毒——HIV病毒为例,阐述了该模型在动态社会网络中的应用.     

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.