城市CA模型建模原则与模拟结果检验方法研究

元胞自动机（CA）所独有的特征和构模方式使其在模拟复杂性系统如城市系统等方面表现出强大的模拟能力，作者通过分析CA的特点及其在城市模拟中的应用，着重探讨了城市CA模型的建模原则和城市CA模型模拟结果的检验方法。     

基于元胞自动机原理的微观交通仿真模型

描述了一种对高速路上的交通流仿真和预测的模型.该模型应用了元胞自动机原理对复杂的交通行为进行建模.这种基于元胞自动机的方法是将模拟的道路量离散为均匀的格子,时间也采用离散量,并采用有限的数字集.同时,在每个时间步长,每个格子通过车辆跟新算法来变换状态,车辆根据自定义的规则确定移动格子的数量.该方法使得在计算机上进行仿真运算更为可行.同时建立了跟车模型、车道变换的超车模型,并根据流程对新建的VP算法绘出时空图.提出了一个设想:将具备自学习的神经网络和仿真系统相结合,再根据安装在高速路上的传感器所获得的统计数据,系统能对几分钟以后的交通状态进行预测.     

基于元胞自动机模型的人员疏散仿真系统设计

基于工程实践需要,分析了紧急情况下人员疏散的主要影响因素,提出了应急系统人员疏散处理策略,改进和优化了人员疏散仿真算法,设计了基于出口距离最近的随机元胞自动机的人员疏散模型。实验表明,模型较好地仿真了人员数、障碍物数、出口属性、疏散速度、疏散时间等因素相互之间的关系。仿真系统可为建筑结构设计、最大人员饱和数、消防预案提供参考。     

土地利用演变元胞自动机仿真系统设计与实现

元胞自动机模型是土地利用演变模拟与预测的重要工具.文章基于组件式GIS平台SuperMap Objects,利用微软C#语言构建了一套土地利用演变元胞自动机模型仿真系统:LUCC-CA,用于城市土地利用演变的模拟与预测分析.该软件主要包括简单的数据预处理、模型数据输入、各种模型参数设定、模型运行控制、结果精度评价以及模型仿真结果输出等几部分功能.以广东省广州市花都区为例,利用LUCC-CA系统对花都区1995～2005年土地利用演变模拟进行了实证研究.通过精度分析得出2005年模拟结果与该年实际土地利用现状的平均符合度为75.23%.结果表明该模型系统能够较好地反应区域土地利用演变动态,可为相关研究提供参考.     

基于CAS理论的循环经济适宜性评价与实证研究

基于物质存在闭环流动这一循环经济的重要特征,借助复杂适应系统理论的多主体建模工具,设计了循环经济的Swarm仿真模型。模拟结果表明采用了循环经济模式的“recycle世界"中,生产-消费个体不再出现周期性变化规律,而是在仿真时间150个步长左右达到动态平衡,同时仿真世界对生产-消费个体的最高承载能力由0.06上升到0.20;而维持系统稳定性必须保证概念模型中从“消费者”到“生产者”的反馈有效运行,对应到现实世界,即影响区域发展循环经济的适宜性的主要因素表现在技术、产业、市场、社会4个方面。以深圳市宝安区这一经济快速发展的区域为例建立了一套基于上述4个因素的半定量化的评价指标,认为该区现阶段适宜于发展弱关联型循环经济体系。     

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。     

基于CA的城市土地利用演变人工神经网络模拟

基于CA原理,利用学习矢量量化神经网络从不同时相遥感数据中挖掘土地利用演变的内在规律,自动找到土地利用元胞的转换规则,并以该规则反演和预测土地利用格局.在上海市区典型边缘带的应用显示,挖掘出的元胞转换规则,与同期上海城市发展状况相吻合,表明该模型可以满足土地利用演变模拟预测的要求,大大缩短了建立CA转换规则所需时间.若能增加社会、经济因素的影响,减少网络训练时的信息浪费,将进一步优化模拟效果.     

基于元胞自动机模型的图像增强仿真设计

将元胞自动机模型应用于图像增强,把经典的图像处理规则转换成元胞自动机的状态演化规则,并用此规则对图像进行平滑和锐化处理,得到仿真图像.对仿真结果图像进行分析表明图像锐化能突出图像边缘,增加图像亮度,图像平滑能突出原图主干部分,降低噪音,使图像亮度变缓,处理得到的效果较好.     

元胞自动机研究进展

元胞自动机是一个具有简单运算规则的动态模型,但却能展现出复杂的行为．元胞自动机引起了许多研究者的关注,相关研究工作已经广泛展开．论文综述了元胞自动机的研究进展及在不同领域的一些应用．     

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.     

基于细胞自动机模型的自适应生产调度问题

用细胞自动机来建模生产调度问题,通过把调度序列分散到规则网络中,相邻细胞之间相互影响,可以避免细胞的早熟.当进化过程出现扰动时,可以通过控制器自行修改相关参数加以响应,实现自适应调度.介绍了细胞自动机的建模原理,并结合遗传算法的运算因子和进化规则,讨论了基于遗传细胞自动机模型的自适应生产调度方法,用算法的仿真结果验证了模型的有效性和适应性.     

基于偏最小二乘地理元胞模型的城市生长模拟

提出了一种基于偏最小二乘回归(PLS)方法的地理元胞(cellular automata,CA)模型PLS-CA,并用来模拟城市生长和扩展.CA模型的定义涉及存在严重相关性的众多空间变量,而传统的多准则判别技术(MCE)和主成分分析(PCA)不能够彻底地解决变量相关性问题.利用偏最小二乘回归从空间变量中提取线性无关的主成分,从而获取地理元胞自动机(CA)的转换规则,在地理信息系统(GIS)环境下建立PLS-CA模型,可以优化城市生长和扩展的模拟.利用提出的PLS-CA模型,模拟了上海市嘉定区1989年与2006年城市生长和扩展情况.     

基于细胞自动机理论的交通流模拟模型

以细胞自动机理论为基础,结合我国城市道路情况及交通流特性,把车辆在路段上运动的变化规律表述为细胞自动机的演变规则,建立了基于细胞自动机理论的交通流模型,标定了细胞长度和最大速度等参数,继而提出了反映车辆在路段上自由驶、跟驰行驶和减速行驶等交通行为的细胞自动机规则,并对各种规则进行了详细说明。     

基于细胞自动机模型的交通流模拟程序

基于细胞自动机模型和微观动态交通流模拟模型，使用C 语言，采用模块化结构将交通流数学模型转变为主要由计算机程序组成的计算机模拟模型，以模拟车辆在路段上的运动，同时采用中断技术成功地实现了车辆的动态显示．最后通过实测数据的计算，对模拟模型和模拟过程进行了评价．     

基于元胞自动机理论的紧急人员疏散模拟

基于元胞自动机原理,建立了紧急情况下人群疏散模型,并利用Visual Basic 6.0开发了可视化模拟仿真程序.在疏散模拟的仿真实现中,为了简化算法,使用墙体和障碍物把复杂建筑平面分割成凸多边形区域,然后利用门道把各个凸多边形区域联系起来构成一个整体的疏散平面空间.利用程序对建筑设计方案进行人员疏散模拟,可以找出建筑...     

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。     

基于元胞自动机的某装备供电系统脆性建模

装备供电系统中,由于某一个子系统或元器件的故障而导致整个系统连锁故障的事故时有发生,表现出很强的脆性。为了降低供电系统脆性事故发生率,实现简洁高效的保障,关键在于研究供电系统的脆性机理,实现针对性的保障。基于此,将元胞自动机理论应用到某型装备供电系统的脆性研究之中,提出并建立了应用元胞自动机来模拟供电系统脆性作用及其崩溃机理的元胞自动机模型。在本模型中,定义了元胞、元胞空间、元胞规则、元胞邻居及时间等的构成方法。利用装备供电系统脆性元胞自动机模型,仿真研究了供电系统在受到干扰或攻击情况下的脆性传播过程,探讨了供电系统不同子系统的脆性特性,证实了该模型是研究装备供电系统脆性的一种行之有效的方法。     

基于元胞自动机的中性二态系统研究

从物理、教育、社会等学科的常见现象中抽象出中性二态系统的概念,建立了这类系统的元胞自动机模型,用计算机实验方法研究了这类系统的微观和宏观特性以及组合演变规律,结果表明这类系统具有固定型、周期型、混沌型等多种复杂性特征,可以模拟物理、教育、社会等学科中的一类常见现象,研究控制和决策对系统作用的效应。     

基于复杂适应理论的电子信息系统模型构建

以复杂适应系统(CAS)理论为基础建立了电子信息系统模型.研究了体系的层次结构,分两层描述体系并对每一层包含的Agent进行了界定,最后对体系内部各个系统的运行原理进行了研究并给出了关键算法.