林—耕布局优化及其对系统韧性的影响研究——以浙江省永康市为例

研究目的:基于适宜性视角挖掘研究区耕地与林地布局优化潜力,分析空间布局优化对林地和耕地系统韧性的潜在影响。研究方法:随机森林法,适宜性评价与系统韧性评价。研究结果:(1)永康市林地与耕地的空间布局存在较高优化潜力;(2)以适宜性提升和面积平衡为原则,80.81%的陡坡耕地可与平原林地在空间上进行置换;(3)空间布局优化提升了耕地的抵抗性和适应性与林地的抵抗性和稳定性,却在一定程度上降低了耕地的稳定性与林地的适应性。研究结论:林—耕布局优化的实施要在兼顾适宜性的同时,进一步结合耕作条件优化与用途管制制度,以降低对系统韧性的干扰。

计及生态阻力成本的新能源基地风光电站容量规划与布局优化方法

由于沙漠、戈壁、荒漠新能源基地海拔高以及生态环境恶劣,生态阻力作用影响风光电站容量规划与布局。以新能源基地为研究对象,提出一种计及生态阻力成本的风光电站容量规划与布局优化方法。基于新能源基地广域气象数据和广域地理信息数据,建立资源时空特性表征模型,并选取3种关键生态阻力因子建立生态阻力评价体系,在此基础上构建综合生态阻力成本模型;基于资源时空特性表征模型及综合生态阻力成本模型,建立综合成本最低的风光电站容量规划与布局优化模型,并给出模型的求解流程。基于西北某新能源基地实际数据的算例仿真结果表明,所提方法能有效解决新能源基地自然资源开发与生态阻力之间的矛盾,在保障系统可靠运行的前提下提升系统经济性。

水-土资源有效利用视角下我国粮食生产区域布局优化研究

多年来,我国粮食生产取得巨大成就,然而随着粮食生产格局的演变,我国水-土资源配置效率低下,威胁到长期粮食安全与生态安全。从我国资源条件来看,粮食生产面临着耕地数量不足、质量不高,水-土资源在“非农化”“非粮化”趋势中不断被挤占,水-土资源分布不均存在时空错配等资源刚性约束,而粮食生产布局演变又进一步激化了粮食生产水-土资源供给与需求之间的矛盾。为此,发挥资源利用的比较优势,合理布局粮食生产,提高水-土资源有效利用水平,是保障粮食生产可持续发展的关键。

天线引向器阵列的准周期布局优化方法

准周期电磁金属阵列已被成功应用于机载旋罩天线等多种类型的电子器件中,用以提升电磁辐射性能。与周期阵列相比,准周期阵列不再受到周期性的限制,其设计自由度大幅增加,但也导致布局形式的描述参数规模更大且相互独立。同时,在准周期阵列的布局优化中,各个阵元间存在非规律耦合效应,耦合效应随着布局形式的变化而发生变化,该非规律变耦合效应需要在布局优化的迭代过程中严格考虑,以实现性能的精准设计。提出一种基于阵元几何移动、考虑变耦合效应的准周期电磁金属阵列布局优化方法,并将其用于求解天线引向器阵列的准周期布局。数值算例表明,通过引向器阵列中各个阵元尺寸和布置位置的协同优化,能够实现天线辐射波束性能的提升。

闪电探测站点布局优化方法研究

针对闪电探测站点布局受地理条件制约的问题,提出基于布谷鸟搜索算法的站点布局优化方法。以站点坐标为自变量、站点位置范围为约束条件、目标区域内闪电平均定位误差最小为准则,确定闪电定位优化布站的目标函数,建立闪电定位布站最优化模型。实验表明,布谷鸟搜索算法优化布站后的目标区域平均定位误差为0.432 km,相比传统“Y”形、“T”形布站下的目标区域平均定位误差分别减小了17.7%和23.1%。

多尺度行政区平衡视角下耕地空间布局优化

优化耕地空间布局对提升耕地生产能力、促进农业可持续发展具有重要意义。该研究以广东封开县为例,基于“现状耕地调出-可恢复地类调入”的微观调整逻辑,综合运用空间叠加、综合评价及蚁群优化算法,构建了耕地空间布局调整模型,以调入调出数量平衡为约束条件实现了不同行政区尺度下的耕地布局优化。结果表明:(1)研究区共调出耕地1689.89 hm^(2),占耕地总面积的7.62%,整体上呈现出“全局零散、局部聚集”的分布特征。(2)研究区可恢复地类农业生产适宜性均值为67.04,具有开展作物种植的良好禀赋条件。(3)不同行政区尺度平衡情景下,调入结果在研究区北部空间差异显著,与镇内平衡情景相比,县内平衡情景下,调入耕地的农业生产适宜性均值提高了2.08,综合生态系统服务均值下降了0.67。(4)两种情景下,耕地的连片性、质量及稳定性均得到提升,因不受调入规模和行政单元空间范围限制,县内平衡情景下的提升效果更加明显,适当扩大可恢复地类筛选范围有利于提升整体耕地质量并降低重要生态用地筛选概率。该研究构建的耕地空间布局调整模型具有良好的适用性,可为制定农用地布局优化与整治提升方案提供参考依据。

基于SLP法和改进遗传算法的生鲜电商仓储布局优化

生鲜电商企业的物流配送中心是作为连接供需两端市场的重要节点之一,其布局的合理性对工作效率有着重要的影响,进而影响着顾客消费体验的满意度。通过对Y企业某生鲜物流配送中心布局进行分析,采用系统布局设计法(SLP法)对各功能区之间的物流关系与非物流关系进行确认,构建了一个以功能区间搬运成本最小和综合物流关系最大双重优化目标的仓储布局优化模型,借助MATLAB工具,设计改进遗传算法对该模型进行求解,并与遗传算法求解进行对比,验证了所建模型和改进遗传算法的有效性,最后通过改进遗传算法解码得到科学合理的生鲜仓库布局方案。

基于人因工程的船舶驾驶室人机界面布局优化设计

为了解决船舶驾驶室人机界面设计采用人工布局所存在的经验性、主观性、随机性的问题,提出一种将虚拟仿真和优化算法相结合的人机界面布局优化设计方法.首先,通过虚拟仿真得到待布局人机界面各区域的操作舒适度以及最优操作点位置;其次,将人机界面布局准则和人因工程学准则量化为目标函数和约束条件,建立人机界面布局优化数学模型,通过差分进化算法获取大量粒子群算法的粒子初始位置;最后,通过寻优获取人机界面的最优布局并进行虚拟仿真评价.将某控制面板作为算例进行布局优化和虚拟仿真,获取的最优布局结果满足人因工程学准则,人机界面各项性能均有提升.本研究可为船舶驾驶室的高性能人机界面布局设计提供参考.

计及电池老化特征的电动公交车静态无线充电设施布局优化

为解决既有静态无线充电(Static Wireless Charging,SWC)设施布局方案容易忽略电池老化成本的问题,提出了计及电池老化特征的电动公交车SWC设施布局优化方法。首先考虑机会充电模式下电动公交车的运行特征,建立兼顾充电设施布设成本与电池老化成本的SWC设施布局优化模型,将电池荷电状态变化区间对电池老化速率的作用机理融入模型,同时引入累积能耗约束以确保SWC设施布局方案满足公交线路运营需求;然后针对模型的计算复杂性,提出一种改进禁忌搜索(Tabu Search,TS)算法对模型进行求解,依据模型特点构造算法的初始解及邻域结构;最后设计数值算例对模型和算法进行验证。研究结果表明:SWC设施布局对电池老化具有显著影响,相比不考虑电池老化特征的常规模型,文中提出的模型可以使年均总成本降低3.8%;在现阶段电池技术与成本条件下,电池老化成本占年均总成本的比例高达72.3%;文中提出的改进TS算法较原始TS算法在求解效率上有显著提升。文中还通过灵敏度分析探讨了模型的多个关键参数对优化结果的影响,发现电池荷电状态值上界、SWC设施充电功率与年均总成本呈显著的负相关,而电池单位容量成本、SWC设施布设成本、车辆单位行驶能耗与年均总成本呈不同程度的正相关。

多机器人系统PTCWA指标与布局优化

机器人协作系统是提高机械制造加工自动化与灵活性的有效方式,提出了一种基于协作工作空间与公共工作空间乘积(PTCWA)性能指标的机器人系统布局优化模型与方法。该方法采用解析法对多机械臂系统的公共工作空间和协同工作空间进行分析,研究系统布局与两种操作空间之间的耦合关系。基于机械臂D-H参数与机器人数量,对系统布局的极限位置进行分析。基于PTCWA性能指标与布局极限位置参数构建多臂系统布局优化模型,以系统性能指标最优为目标对优化模型进行优化求解。最后以由三个工业机器人组成的典型协作系统为实例进行仿真验证,结果表明以该优化模型进行优化求解可以得到机器人系统的最优系统布局参数。

基于空间相关性的高原山区村庄分类与布局优化

村庄分类是编制村庄规划和制定发展策略的重要基础。本研究以典型高原山区——云南省玉龙县为研究对象,首先运用层次分析法构建“三评价”(生态敏感性评价、发展潜力评价、建设适宜性评价)指标体系;其次对“三评价”进行空间相关性分析,得到初始村庄分类结果;最后运用状态空间法计算村庄承载力,对初始村庄分类进行修正,得到最终的村庄分类。结果表明:研究区村庄具有显著的高原山区空间分布异质性,其“三评价”空间自相关系数分别为0.343、0.253、0.110;60%以上村庄处于可承载状态,承载力较高区域集中于研究区的东南、西北和中部地区;经综合承载力测算修正后,特色保护类占23%,城郊融合类占4%,搬迁撤并类占15%,集聚提升类占40%,暂不明确类占18%。针对不同类型的村庄,结合承载力的计算结果,提出布局优化策略。研究结果可为乡(镇)级国土空间规划编制和“多规合一”实用性村庄规划实施提供方法参考和依据。

基于服装吊挂系统协同的车间混合流水线布局优化

为适应服装生产企业转型,针对服装制造车间混合流水线生产存在吊挂系统的物料传输路径耗时耗能、各工作台作业负荷时间不均、加工周期长及加工设备资源浪费等问题,根据服装生产工艺流程、工作台资源和加工设备数量受限、理性生产节拍等约束条件,建立物料传输总距离极小化及平滑系数极小化的双目标数学规划模型;设计非支配遗传(NSGA-Ⅱ)算法,对多款式服装生产具体实例进行编程仿真求解,并与多目标粒子群(MOPSO)算法进行优化对比。研究结果表明:NSGA-Ⅱ算法拥有更好的寻优能力,实验得到最优总距离为82 m、最优平滑系数为21.977、最优编制效率为90.2%、最少只需要打开10个工作台和使用18台加工设备,企业可根据不同目标的需要择优选出相应的布局编排方案。

美丽中国视域下我国生态环保产业结构与布局优化对策建议

在建设美丽中国的要求下,生态环境治理需求将充分释放,生态环保产业边界将不断拓展。本文探讨了我国生态环保产业结构和布局呈现的行业性、区域性特征以及政策现状。基于美丽中国视域下经济社会全面绿色转型的需求,本文分析了我国生态环保产业结构和布局存在的不足,提出了明确生态环保产业发展方向、实现产业提质扩容增效升级与结构调整同步、推动产业集聚发展与布局优化协调、持续创新经济政策工具箱等对策建议,以期为扩大生态环保产业高水平供给、推进美丽中国建设提供参考。

基于空间决策模型的耕-果错位空间分析与协调布局优化

当前农业生产“空间错位、功能错乱”问题严重,优化耕地果园布局,实现耕地下山果树上山,对改善耕地质量、优化耕地空间布局具有重要意义。该研究以林果业为主导农业的江西省赣州市寻乌县为例,在耕-果空间错位矛盾下,以耕地质量评价为基础,耦合地形空间与地理学定义划定“山上山下”以识别耕-果错位空间,在矛盾优化原则下应用GIS技术构建空间决策模型协调优化果园与耕地的空间布局。研究表明:1)寻乌县耕地细碎,质量评价结果为Ⅰ级的耕地面积为2227.02 hm^(2),占总耕地面积的24.17%;Ⅴ级面积为671.70 hm^(2),占7.29%;地形空间划分的“山下”空间占24.06%,“山上”空间占48.19%。2)以“山上山下”为分区标准,在耕地适宜性评价结果下初划耕地空间为保护区与拟调区,初划林果空间为宜耕区、宜果区与保留区,拟调区与宜耕区为耕-果发生错位的空间,耕地错位面积1221.77 hm^(2),果园错位面积5169.39 hm^(2)。3)按矛盾协调原则在空间决策模型下优化耕-果错位空间,最终结果为1247.25 hm^(2)的“山下”果园调为耕地,1221.77 hm^(2)的“山上”耕地调整为果园。研究结果优化了耕-果空间布局,提高了耕地质量,可为当前“山上”换“山下”优化耕地布局工作提供参考与理论依据。

宽带声场再现中基于GSO-GL的次级声源布局优化方法研究

声场再现是一种利用多个次级声源在听音区域内再现预定义期望声场的方法,其中次级声源布局是影响再现性能的关键因素。为解决次级声源布局优化问题,提出一种将Gram-Schmidt正交化方法与组Lasso方法相结合的方法(称为GSO-GL方法),即先使用Gram-Schmidt正交化方法从所有备选次级声源中选出一定数量的次级声源,再利用组Lasso方法从前一步所选的次级声源中进一步选择出激励声源。二维房间模型仿真结果表明,GSO-GL方法的性能优于单独使用Gram-Schmidt正交化方法或组Lasso方法,综合了Gram-Schmidt正交化方法的高系统稳定性和组Lasso方法的高再现准确度。

大城市主城区公共服务设施适老化评价及其布局优化——以南京市秦淮区为例

在快速老龄化背景下,公共服务设施是影响社区养老品质的关键因素,需进行针对性的空间布局改善与优化。该文基于社区公共服务设施兴趣点和老年人口空间分布数据开展南京市秦淮区公共服务设施布局适老化评价,运用网络分析与高斯两步移动搜寻法对公共服务设施的覆盖度与可达性进行评价,发现南京市秦淮区部分公共服务设施覆盖度尚不能满足适老化需求,不同公共服务设施的可达性存在空间差异。基于此,提出“差异性社区优化策略”与“多样化邻里中心建设”的布局优化思路,探索将公共服务设施空间覆盖度和可达性测算结果运用于社区基础设施布局优化和适老化改造的可能路径。

平板式“快集快响”微小卫星布局优化设计方法

针对平板式“快集快响”微小卫星转动惯量大的问题,提出一种基于级联遗传算法的“快集快响”微小卫星布局优化设计方法。该方法采用“迁移+交换+调整”3种操作规划部组件在卫星上的布局与安装位置,以降低卫星的转动惯量。其中,“迁移”操作用于完成部组件与功能板块的最优匹配,实现功能板块间的质量均衡;“交换”操作用于完成同一功能板块内部组件的最优布局;“调整”操作通过在小范围内微调部组件的位置,进一步扩大最优解的搜索范围,使卫星获得最优的转动惯量与布局方案。通过在仿真算例中与其他2种优化方法进行对比,所提方法的性能优势得到验证;并通过工程实例展示了所提优化方法的有效性。

基于三次修正Jensen尾流模型的海上风电场布局优化

目前修正的Jensen尾流模型均没有同时修正尾流初始半径和尾流初始风速,无法准确预测海上风电场的实际尾流风速。基于二次修正Jensen尾流模型基础上,提出三次修正Jensen尾流模型,并通过海上风电场风洞实验数据验证该修正尾流模型的正确性。其次,考虑全尾流及部分尾流面积,将该三次修正Jensen尾流模型应用到海上风电场的布局优化中,以风力机的坐标及数量为优化变量,以度电成本为优化目标函数,并利用樽海鞘算法对海上风电场的风力机布局进行优化设计。优化结果表明:对比采用改进Jensen模型指导风电场布局,采用三次修正Jensen模型时,风电场的布局更加均匀;对比考虑全尾流的布局,当考虑部分尾流布局时,度电成本降低了2.16%。

新发展格局下中国国有经济在“一带一路”沿线的布局优化研究

构建新发展格局赋予了中国国有经济在“一带一路”沿线布局优化中新的目标任务,即要致力于畅通国内国际双循环、实现中国高水平科技自立自强和高水平对外开放等。基于此,中国国有经济在“一带一路”沿线布局优化中,应对标构建新发展格局的目标任务,坚持党的领导、坚持有效市场和有为政府更好结合、坚持高质量发展等原则,如此,才能把构建新发展格局的目标任务融入中国国有经济在“一带一路”沿线的布局优化中,助力中国国有资产的保值增值和“一带一路”沿线各国的共同繁荣发展。同时,还应针对其在实践中遇到的主要问题,在“一带一路”沿线靶向精准地构建经济利益共同体、风险防范共同体、中国国有资产保值增值共同体。

ESD保护电路在HDMI板级信号完整性中的影响分析及其布局优化研究

为了解决HDMI接入ESD保护电路后信号完整性受破坏等问题,从器件的空间布局对HDMI信号完整性影响进行研究分析,同时考虑了瞬态电压抑制(TVS)高频寄生参数的影响,搭建了ESD放电模型和TVS高频等效电路模型,并对其可靠性进行了验证。从差分器件接入信号线旋转角度和彼此间错开距离研究其对信号完整性的影响,设计了25套不同夹角和4套不同错开距离的板级模型,在不同特性的传输频率下进行S参数仿真,并从中选取出垂直型、水平型、错开型三种具有代表性的空间布局模型,利用有限元仿真得到差分信号线的S参数和眼图。仿真结果表明,垂直型排布相比于其他两种典型空间布局,回波损耗平均降低了248.1%,插入损耗平均降低了20.6%,眼图的眼宽和眼高在三种空间布局中最大。研究成果为PCB静电放电保护电路分析与设计提供了布局优化指导。