行李携带人员疏散元胞自动机模型研究

为研究紧急情况下行李对人员疏散的影响,模拟人员在行李携带时的疏散过程,建立一种基于社会力(SF)的行李携带的人员疏散元胞自动机(CA)改进模型。该模型主要研究人员疏散过程中行李对元胞在逃生速率、与人员的相对位置、移动的相关性、空间占有等方面的影响。对于元胞的驱动作用,模型引入疏散口的吸引力、人与人间排斥力、以及人与障碍物间排斥力3种社会力,并借鉴电磁力的作用模式,建立以上3种社会力的数学表达式。以某火车站候车室为例,对不同行李携带人员比例、不同人员荷载及不同人员行进速度情况下的人员疏散情景进行模拟。结果表明:当人员荷载及人员行进速度不变时,疏散时间随行李携带人员比例的增大而增大,行李携带人员比例的增大,会使人员行进速度减小,进而会增大整体人员的疏散时间。

基于改进蚁群算法的元胞自动机疏散模型研究

为预防实际疏散过程中的人员伤亡,结合人员的疏散特性,建立基于改进蚁群算法（ACO）的元胞自动机（CA）疏散模型。该模型将行人标记为独立的元胞,对ACO算法的启发函数、信息素更新方式和禁忌规则进行修改来描述人员逆行、绕行、避障及从众等疏散行为。运用该模型对单出口房间场景下的人员疏散过程进行仿真,并将所得结果与商用软件pathfinder的结果对比。结果表明：该模型能够模拟出实际疏散过程中的＂拱形分布＂现象,所得疏散时间与商用软件pathfinder的结果相近;其相对pathfinder而言,可自动输出主要疏散路径。

MapInfo中元胞自动机集成开发方案及其应用

元胞自动机与地理信息系统(GIS)的集成弥补了GIS在时空分析和时空演化方面的不足,为地理学的研究提供了新的手段。论文用实例论述了MapInfo中元胞自动机的集成开发方案。讲述了元胞自动机的原理及与GIS集成的优点和具体技术,并就二值型(城市扩张演化型)元胞自动机的应用做了示范。

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。

试论元胞自动机模型与LUCC时空模拟

对土地利用变化过程的模拟和预测,需要地理信息系统(GIS)等相关技术的支撑。但目前GIS不能完整地表达地理实体的时态信息和时空关系,缺乏时空分析和动态模拟的能力。元胞自动机(Cellular Automata,简称CA)是一种自下而上的动态模拟建模框架,具有模拟地理复杂系统时空演化过程的能力。本文从元胞自动机的原理和特征入手,介绍了CA模型的构造方法,对CA模型应用于土地利用变化过程的动态模拟及预测的可操作性进行了探讨,并分析了其应用现状,存在的问题及前景。

基于元胞自动机的多尺度下制图综合效应研究

研究了基于数学形态学中的膨胀、腐蚀运算结合元胞自动机(CA)等理论,利用Python脚本编写的相关程序将1∶10000研究区土地利用数据分别综合至1∶25 000、1∶50000、1∶100 000,分析多尺度下土地利用数据的制图综合尺度效应。研究结果表明:1随着尺度的增大,研究区各地类斑块数目明显降低,最小上图面积增大,斑块趋于整体化,综合概括程度增大;2各地类面积综合前后变化各异,但总面积保持平衡。其中,林地、采矿用地等面积随尺度的增大而增大;城镇用地、其他农用地面积等随尺度的增大而降低;耕地等面积保持不变。

用3D动态元胞自动机模型模拟硅的各向异性腐蚀过程

建立了硅各向异性腐蚀的3D动态元胞自动机模型,模拟过程中表层元胞边界条件的确定只与表层元胞有关,简化了表层元胞边界条件的确定过程.此外,腐蚀模拟过程中只需要计算与腐蚀液接触的表面元胞的腐蚀过程,提高了模拟计算的速度.采用不同的掩模图形,模拟了硅的各向异性腐蚀过程,通过对模拟结果的理论分析及将模拟的三维输出结果与已有实验结果进行对比,验证了模型的模拟效果.

基于元胞自动机的地下建筑异质个体疏散仿真

应用扩展元胞自动机(cellular automata,CA)模型,研究灾害发生时人员在地下建筑的动态疏散过程。以Agent仿真技术和CA理论为基础,扩展元胞自动机的邻域范围,引入个体异质行为与疏散过程中人员的不同状态,对地下建筑的人员疏散进行建模与仿真。仿真结果表明,在扩展的摩尔邻域下,个体的活跃程度、信息的接受能力与传递能力对地质灾害发生时地下建筑人员的疏散效率有显著影响。当个体的活跃程度、信息接受能力与传递能力适中时,有最大疏散效率,所需的疏散时间最短。

基于元胞自动机的海上溢油扩散模拟

利用逻辑回归算法和决策树C5.0算法分别获取溢油扩散的转换规则,并构建了基于逻辑回归的CA模型和决策树CA模型。这两个模型仅需要设置起始影像、影响因子和权重等少数的变量,便可以方便地模拟出溢油的动态变化情况。把逻辑回归CA模型和决策树CA模型应用到Deep Spill项目的海上溢油模拟实验,结果表明逻辑回归CA模型的模拟总精度达到96.4%,Kappa系数达0.893,而决策树CA模型的模拟结果更为理想,其精度和kappa系数分别提高了0.2%和0.006。利用元胞自动机能够很好地模拟并预测出海上溢油的动态变化,可以满足对溢油快速响应的要求。

基于元胞自动机的人车交互行为数值模拟方法研究

为提高在复杂人车交互场景下人车混流疏散模拟合理性,对该类场景下安全设计及高效运营提供可靠技术支持.本文基于元胞自动机模型构建开发考虑行人绕行障碍物,车辆行进中避让行人,以及车辆停启对行人过道判断影响等因素的人车混流交互模型.利用该方法对西安某典型商业地下停车场进行仿真模拟,研究在该场景下的微观人车交互行为与疏散时间及疏散过程中的安全事故的关系.结果表明,本文构建的模拟方法将行人与车辆分别设定独立行为规则并进行非线性耦合模拟,更符合现实场景;通过场景模拟结果可得,在车道承载能力范围内,车道内车辆与停车位交互的影响是对人车混流过程中产生延误和危险情况的主要因素.

考虑多因素的元胞自动机室内人员疏散模拟研究

为了提高室内人员应急疏散模拟的仿真度,使用元胞自动机(cellular automata,CA)进行了有障碍物和无障碍物两种情况下考虑多种因素的室内人员疏散模拟。有障碍物与无障碍物的模拟结果可以形成对照,帮助研究障碍物对于人员疏散路径的影响。将模拟结果与传统疏散模拟软件Pathfinder进行对比分析,并基于分析结果提出了改进元胞自动机人员出口选择的算法。结果表明,考虑心理因素的元胞自动机模型能够很好的模拟室内人员在疏散时的行为,但其在模拟过程中会有人员不合理的反复折返现象。通过设置出口周围的临界人数改进了人员出口选择的算法,能够在不破坏原程序随机性的基础上有效消除人员疏散时的反复折返现象,提高了元胞自动机仿真模拟的真实性。

基于GIS和元胞自动机的物流系统初探

地理信息系统和元胞自动机模型已经在社会各个领域得到了广泛的应用。文章正是从GIS和CA模型相结合的角度,对其在物流系统中的应用进行探讨,并对具体的应用进行了分析。

求解声学问题的元胞自动机方法

为探究元胞自动机(cellular automata,CA)方法在求解声学问题中的适用性,结合CA原理与声波方程导出一维平面波场CA的局部演化规则,构建出一维声学CA模型,并计算不同边界条件下声管内的声压分布,同时对比解析解验证模型的正确性;以球坐标下的声波方程为基础,推导出脉动球源Y函数的CA局部演化规则,进而建立二维声学CA模型;利用该模型探讨脉动球源声辐射规律,并将分析结果与解析解进行对比。结果表明:所建立的声学CA模型能准确模拟平面波场与球面波场声辐射规律,且结果与解析解吻合程度高;该CA模型可避免传统CA模型中元胞状态各向异性更新的问题;对于双球源组合声场,该CA模型依旧具有良好的适用性。

川西高原民族聚落空间演化的元胞自动机模拟研究--以四川省阿坝州色达县五明佛学院为例

元胞自动机(cellular automata,CA)是一种时间、空间、状态都离散,空间相互作用和时间因果关系为局部的网格动力学模型,具有模拟复杂系统时空演化过程的能力。在城乡规划领域,CA被广泛应用于发展衍生过程较为复杂的城市系统模拟,但用CA去模拟民族聚落空间发展演变的技术运用价值尚未展现。本文通过对民族聚落空间动态变化过程的研究,构建了适用于民族聚落的CA模型,并取得了较为准确的模拟结果,对侧重于城市系统模拟的CA模型进行了民族聚落这一空缺的补充,扩大了CA技术的应用面,为民族聚落的发展研究提供数据技术经验。

基于元胞自动机模型的贵阳市花溪区生态安全预警模拟研究

基于生态安全理论和景观生态理论,以贵阳市花溪区为研究对象,以专题绘图仪(TM)遥感影像为主要数据源,结合花溪区社会经济统计数据、数字高程模型(DEM)数据、交通数据及部分地貌指标如坡度等数据,选取景观破碎度、景观分离度、景观优势度及景观脆弱度4个核心景观指数构建生态安全预警指数,从景观视角对花溪区进行生态安全预警评价研究。在此基础上,运用元胞自动机(CA)模型对花溪区进行了生态安全预警模拟。结果显示:2020年花溪区生态安全预警模拟指数为2.36,2030年警度略有上升,由2.36上升到2.50,表明研究时段花溪区生态安全受到威胁增加,生态安全状况呈不良的变化趋势,通过对2000年和2010年2个时段的检验,模拟精度达到90%以上。

基于能量耗散原理的非均质岩石损伤破坏元胞自动机模型研究

基于能量耗散理论建立非均质岩石的动态损伤破坏元胞自动机,分析单轴压缩试验中岩石破坏截面的损伤状态,得到该情况下的岩石裂隙微观动态发展过程、损伤演化关系以及全程应力应变曲线。研究发现:①加载过程中,均质度较低的岩样裂纹的萌生和扩展较为分散,损伤速率低;均质度较高的岩样裂纹的萌生和扩展非常集中,表现为脆性破坏。②损伤演化曲线呈3阶段S形发展。③随着岩石均质度参数的增加,岩石的峰值强度和峰值应变都有所提高,峰后曲线越来越陡。④给出的衡量岩石脆性破坏强弱程度的指标参数,能够较好地描述岩石破坏形式随着均值度参数m变化的规律。

基于可逆元胞自动机的图像加密算法

提出一种基于一维可逆元胞自动机(RCA)的新的图像加密算法,算法中可逆元胞自动机(RCA)规则和随机数据的应用使得图像具有更高安全性。可逆元胞自动机(RCA)加密算法将已知灰度图像变为二值图像.然后将其数据重新排列成一0-1序列,应用可逆元胞自动机(RCA)规则实现图像加密。灰度图像加密的仿真结果表明所提出的算法满足混合特性和扩散特性,一般的解密算法根本不可能对这种加密图像解密。

基于元胞自动机的快速路交织区建模仿真

快速路匝道处的交通流因交织方向多而显得具有混乱、复杂和难于管理。匝道交织区的交通管理对于提高快速路通行能力、加强交通安全运行具有非常重要的意义。文中引入"冒险系数"来表达驾驶员的驾车习惯,并使用元胞自动机模型来仿真快速路交织区中交织车辆的跟车和换道行为。仿真得到交通流量、交织区长度等参数对交织路段交通所产生的效果和影响,并用宏观流速曲线验证了模型。

考虑环境熟悉度与疏散策略的元胞自动机模型

为明确环境熟悉度及疏散策略对行人疏散过程的影响,在静态场域模型中引入行人转化规则,建立考虑环境熟悉度与疏散策略的元胞自动机(CA)模型;该模型将行人分为熟悉环境和不熟悉环境2类,考虑环境熟悉度改变对疏散过程的影响;模拟仿真2种疏散策略和行人转化规则,讨论在不同能见度下,盲目疏散、理性疏散及改变行人转化概率对疏散的影响。结果表明:环境熟悉度影响疏散效率,环境熟悉度与疏散效率成正比;行人密度较小时,能见度对疏散影响大,最佳能见度为11(4.4 m),能见度大于11(4.4 m)时应选择理性疏散;环境熟悉度不变时,转化概率增加会使得疏散时间减少,最佳转化参数为0.01。

基于安全参数的双车道元胞自动机交通流模型及两种交通规则下的模拟分析

提出了基于安全参数的双车道元胞自动机交通流模型,该模型主要在车辆确定性减速的过程中考虑驾驶员对前方车辆下一时间步速度的预估,安全参数代表驾驶员驾驶心理的冒险程度;基于不同安全参数,在双车道自由换道超车和禁止换道超车两种交通规则下,通过MATLAB数值模拟仿真得到车流量和车流密度之间的关系曲线,结果表明安全参数的增大可获得更大的交通量,道路上车辆较少时禁止换道超车也可增加交通流量,随着车辆的增加自由换道超车可提高道路利用率,随着车辆的进一步增加两种交通规则下的车流量基本一致。