基于空间信息多级网格的CA模型研究

具备时空计算特征的元胞自动机(CA)模型与GIS集成极大促进了GIS对地理过程的模拟能力。论文简要介绍了空间信息多级网格(SIMG)——一种既能适合网格计算环境又充分考虑到地球空间的自然特征和社会属性的差异性及经济发展不平衡的特点的空间信息表示新方法。充分研究了SIMG与CA之间的联系,分别讨论了在SIMG上CA元胞及状态的确定、元胞空间的确定、规则的定义、时间粒度确定等,提出了空间信息多级网格元胞自动机模型(SIMGCA),并提出了SIMGCA模型在土地利用/覆被变化中的应用框架。

基于元胞自动机的人员疏散模型设计与实验

元胞自动机作为一种动态模型与通用性建模的方法,其应用几乎涉及社会和自然科学的各个领域,在当前物联网技术、宽带通信技术时代得到了更加广泛的应用。利用元胞自动机原理建立人员疏散的数学模型,模型采用二维元胞自动机技术,确定元胞空间和元胞状态,根据实际情况建立人员移动行为规则并讨论元胞重复行进次数和危险物质扩散对人员行为的影响。实验结果表明,该模型具有一定的真实性和合理性。

基于立体网格的放射性污染物扩散过程模拟与表达

针对放射性污染物的扩散过程表达问题,设计了适用于该方法的状态建模与面向对象建模混合的数据模型,该模型支持真三维的网格化表达与元胞机推演,可以将传统放射性污染物的计算与表达结合在一起,数据不需要多次转换与重采样,降低了精度和效率的损失。通过两个实验,分别针对单源和多源放射性污染物的大气扩散过程进行了模拟,扩散模拟的结果符合放射性污染物扩散的客观规律,整个扩散表达过程中任意一个时刻、截面或者空间的污染物浓度都可以动态地计算和表达,过程具有非常好的直观性和可分析性。

隧道火灾疏散模型实时仿真算法的实现

由于隧道火灾的人员疏散难题,提出一种基于网格选择的隧道火灾人员疏散模型算法,设计了人员类型、奔跑速度、奔跑方向、人员所在环境等疏散属性参数,建立基于网格化离散场变量和坐标值的仿真模型。该算法克服了常用的元胞自动机算法计算量大,实时仿真比较困难的缺点。最后,利用Open Inventor进行了计算机仿真,并应用该仿真模型进行了分析,从逃生通道对疏散时间的影响及诱导标志设计对疏散时间的影响两方面验证了模型的有效性,并可直观地为安全疏散设计提供理论依据。

基于CA交通流分析的最优城市规模研究

城市内的交通拥堵会导致交通能耗过大、城市环境污染加剧等一系列问题。城市规模的不断扩大往往会使得城市内部的交通拥堵现象更为严重。为了探索造成城市特别是大城市拥堵困境的内在原因,寻求一种最优的城市规模,通过构建城市网格的数学模型和基于CA模拟的交通流仿真对城市规模与拥堵效应之间的相关性进行了研究。研究结果表明,如果保持现有的出行、路网的密度以及目的地较为分散的情况下,随着城市规模的不断扩大必然会造成结构性拥堵,规模在20 km×20 km以内的城市交通拥堵状态较为容易接受,该研究为政府制定合理的城市及交通规划提供参考。