气候和土地利用变化情景下闽江流域水沙变化模拟

[目的]模拟未来土地利用和气候影响下的流域水沙变化有利于制定适合的流域管理计划。[方法]基于土地利用和气象数据,结合CMIP6气候模式数据、PLUS模型和SWAT模型,定量模拟2030年土地利用及不同气候情景下径流和泥沙的时空变化。[结果](1)SWAT模型在闽江流域月尺度模拟精度较好,其中径流模拟的R 2范围为0.80~0.95,NSE范围为0.75~0.91;泥沙模拟的R 2范围为0.75~0.98,NSE范围为0.64~0.94。(2)利用2020年土地利用数据对PLUS模型进行精度评估的Kappa系数为0.77,模拟2030年闽江流域建设用地和耕地将分别增加325.64,1157.51 km^(2)。(3)SSP2-4.5和SSP5-8.5情景下,2025-2035年平均降水量分别增加0.15%和2.18%,年平均气温分别增加0.23,0.62℃。(4)低碳情景和高碳情景下,仅土地利用变化导致年平均径流量相较于基准期分别增加0.08%和0.07%,年平均输沙量分别增加0.24%和减少0.05%;仅气候变化导致年平均径流量相较基准期分别减少4.76%和4.11%,年平均输沙量分别增加18.12%和0.13%;土地利用和气候综合影响导致年平均径流量相较于基准期分别减少4.57%和3.93%,年平均输沙量分别增加18.28%和0.33%。(5)未来气候和土地利用综合变化情景下,地表径流和产沙量较高且增幅较大的区域集中在以南平邵武市为中心的流域西北部和以三明将乐县为中心的流域西南部。[结论]研究结果为未来闽江流域的合理开发建设提供一定参考依据。

基于数字孪生与平行试验的装备体系试验鉴定数字化应用

随着装备体系化发展,传统的实装试验手段越来越无法满足复杂装备的试验鉴定要求。数字孪生和平行试验作为目前主要的数字化方式,可为装备试验鉴定领域数字化应用提供支撑。对两种数字化技术手段进行对比分析,提炼二者的技术内涵和特点将其进行融合,探索数字化技术手段在装备试验鉴定领域的应用模式、应用时机和应用场合。以卫星装备为例,通过构建基于数字孪生与平行试验的装备体系试验鉴定数字化架构,设计具有可行性的数字化应用方案,并利用两个典型试验场景验证装备体系试验鉴定模型库中各数字模型的置信度和可靠性,为后续在轨任务实施方案设计及性能鉴定提供数据支撑,并为装备体系试验鉴定的发展提供总体思路。

模型驱动的组件化Agent仿真模型开发方法

作为一种研究复杂系统的有效手段,基于Agent的建模仿真方法得到了广泛应用。但目前还没有一种得到广泛认可的建模仿真规范来指导和约束Agent仿真模型的设计、开发、集成和运行,不利于提高Agent仿真模型的可重用性和开发效率。提出将采用模型驱动架构和基于组件设计思想的仿真模型可移植性规范(simu-lation model portability standard 2.0,SMP2)引入到基于Agent的建模仿真中,通过把Agent仿真中的元素映射到SMP2的模型设计和开发模式架构下,并根据Agent仿真特性对SMP2进行相应扩展,来支持模型驱动的组件化的Agent仿真模型开发。利用一个应用实例,验证了提出方法的有效性。

并行Agent仿真研究综述

作为一种研究复杂系统的有效途径,基于Agent的建模仿真方法得到了广泛应用,但随着应用规模和复杂度的增加,仿真运行速度成为制约其应用的一个重要因素。并行Agent仿真通过将Agent模型分配到多个处理单元上同时运行来减少仿真运行时间,是提高仿真运行速度的一个直接手段。根据基于Agent的建模仿真的基本思想,分析了并行Agent仿真区别于传统的并行离散事件仿真的新特点,着重从时间同步协议、负载均衡、通信优化三方面阐述了并行Agent仿真的研究现状,并对基于通用目的图形处理器的并行Agent仿真进行了讨论。最后对并行Agent仿真未来的研究方向进行了展望。

基于多核CPU-GPU异构平台的并行Agent仿真

多核中央处理器(central processing units,CPU)-图形处理器(graphics processing units,GPU)异构平台为提高并行Agent仿真(parallel Agent-based simulation,PABS)在单机上的运行性能提供了一个更高效的硬件基础,但在当前相关研究中,还缺乏一般性的理论方法来指导并行Agent仿真将多核CPU和GPU的计算资源充分利用起来。通过分析多核CPU-GPU异构并行架构的特点,在方法论层面上建立了并行Agent仿真在多核CPU-GPU异构平台下的多层负载分配模型,并根据基于Agent的仿真的执行结构,提出了对基于Agent的仿真的计算结构、数据结构进行重构的方法,以适应异构的硬件架构。最后对基于多核CPU-GPU的并行Agent仿真性能进行了实验分析。

基于大地坐标的通视性检查算法

点到点的通视性检查算法是作战仿真系统使用的重要算法之一。目前通视性检查算法多基于直角坐标,计算时需要将初始给定的大地坐标转化为直角坐标。在分析了基本通视性模型以及目前使用的基于直角坐标的通视性检查算法的基础上,提出了一种基于大地坐标的点到点通视性检查算法,算法通过求取视线和地形采样点连线在地球表面投影的交点的经纬度坐标,利用线性差值计算两连线在该经纬度处的高程,来进行通视性判定,不需要将球面上的大地坐标转换为平面直角坐标,而且能够考虑到地球曲率对通视性的影响。最后,通过算法实验分析,检验了本算法的可用性。

基于多进程的Agent行为描述及其仿真调度研究

在基于Agent的作战仿真中,描述作战实体的Agent的行为异常复杂,采用传统的面向事件例程的仿真策略,会使Agent仿真模型的描述和执行缺乏灵活性和可扩展性,不利于降低建模仿真的复杂度。提出采用进程交互法作为基于Agent的作战仿真的基本仿真策略,将Agent在物理域、信息域和认知域内的行为描述为不同的进程,降低各域内行为描述的耦合性,增强Agent行为模型的可扩展性,并通过进程交互仿真的控制方法约束各行为进程的启动、挂起、继续运行和终止,无需模型开发人员管理Agent行为进程的调度。这种方法使Agent行为描述更加清晰和易于理解,有效降低了Agent行为描述和仿真调度的复杂度。通过一个应用实例,验证了提出方法的有效性。

面向并行Agent仿真的合成基准测试模型

为了评估并行仿真算法的性能,需要建立一个基准测试模型。针对并行Agent仿真研究领域中缺乏一种与应用无关的基准测试模型这一问题,在借鉴并行离散事件仿真中经典的合成测试模型PHOLD设计思想的基础上,根据基于Agent仿真的特点,提出面向并行Agent仿真的合成基准测试模型,利用该模型可以方便地合成符合不同应用特点的计算负载,去除与应用相关的因素对性能分析的影响,能够为不同的并行Agent仿真研究者提供一个公共的测试基准。最后,采用该模型从实验层次上分析了Agent计算粒度、所采用的处理器数目等因素对并行Agent仿真加速比的影响。

军用仿真系统建设统筹思路研究

当前作战训练、装备论证、试验鉴定等各领域军用仿真系统建设需求迫切,为了减少重复投入、提升整体建设效益,统筹发展势在必行。基于对军用仿真系统建设统筹困难的剖析,构建了统筹对象的“技术—应用”多视角体系架构,并在此架构指导下提出了分层统筹与分工统筹的思路。在战役层和任务层以标准仿真工具集为手段,在战斗层和工程层以分布式互操作标准规范为手段,在作战训练、装备论证、试验鉴定等领域按仿真系统技术形态进行分工统筹,为军用仿真系统的建设和管理提供参考。

基于Agent的网络化防空导弹体系仿真分析

网络化防空导弹体系是未来防空导弹作战体系的发展趋势。作为一个全新的复杂作战体系,采用基于Agent的建模仿真(Agent-based modeling and simulation,ABMS)方法进行仿真分析是支持其论证工作的有效途径。以分布式无中心节点网络化结构为基础,分析了该体系的结构和新型作战特点;设计了基于Agent的网络化防空导弹体系仿真框架,包括仿真实体类型及关系、实体交互框架、Agent内部结构以及行为规则;通过一个作战想定,详细分析了网络化结构下防空导弹体系的信息优势、决策优势和作战优势,并在相关方面提出建议。

基于线程的进程交互仿真框架研究

进程交互仿真是一种典型的离散事件仿真策略,可以采用未来事件表和当前事件表以及面向进程例程的方法设计和实现。探讨了采用计算机线程支持面向进程例程的进程交互仿真方法和进程例程的状态转移,设计和实现了一个基于线程的进程交互仿真框架。该框架包含进程、资源管理、仿真调度和数据统计等对象,采用线程池的方法支持实现进程例程的挂起、继续执行操作。最后通过离散事件仿真示例进行了验证。

多核CPU-GPU异构平台下并行Agent仿真负载均衡方法

多核中央处理器(central processing unit,CPU)-图形处理器(graphic processing unit,GPU)异构平台为并行Agent仿真提供了一个新的硬件执行平台,而负载均衡方法是充分利用硬件计算资源、提高并行仿真运行性能的一个有效途径。针对多核CPU-GPU异构平台下并行Agent仿真的负载均衡问题,建立了面向多核CPU-GPU的并行Agent仿真多层负载分配模型,提出了基于带约束的k-means空间聚类算法的并行Agent仿真静态负载划分方法和动态负载均衡策略,并给出了划分子集间的可交互性判定,以过滤掉大量不会发生交互关系的Agent之间的交互判定计算。最后通过实验验证了本文提出方法的有效性。

基于条件合同网协议的分布式制导-火力节点分配方法

分布式制导-火力节点分配(distributed guide weapon assignment,DGWA)问题是网络化防空导弹体系(networked air defense missile systems,NADMS)中的新问题,旨在解决如何对地理位置上大范围分布的制导节点和火力节点进行分布式匹配和调整,以使得整体作战效能最优。对NADMS中的DGWA问题进行描述和分析,提出了一种基于条件合同网协议的DGWA方法,分析了DGWA的执行条件,并系统地搭建了算法框架,设计了招标者的分阶段招标机制和投标者的基于自适应调度的竞标机制。通过典型作战想定,仿真分析了不同执行条件下的DGWA过程,验证了方法的有效性。

基于DR算法的舰船航迹细化研究

推算定位技术是大型分布式实时视景仿真系统中减少网络传输数据量的关键技术。在战术推演过程中,为了在减少数据交互的同时使舰船造型的运动变得连续、平滑,针对舰船运动状态变化缓慢的特点,分析了舰船的几种典型的运动模式,提出了基于运动模式的DR算法。在三维可视化端进行了实体运动状态的细化,并采取延时差异补偿方法保证了三维显示的平稳性和逻辑性。仿真结果证明了该算法的合理性。

全力打造“中国生态硒谷”

2003—2006年，江西省地质调查研究院在实施农业地质调查项目中，首次在丰城发现大面积富硒土壤。面积达524．7平方公里（约78．7万亩），硒含量0．4—0．99微克／克，平均含量约0．538微克／克，主要分布于董家、荷湖等11个乡镇（街道）。经江西省地质调查研究院、省农科院等单位取样检测，有18类农产占占未经任何处理即达到富硒农产品含量标准，开发潜力巨大。2007年初，