基于重力p-median模型的支线机场物资供应中心选址

为解决偏远地区支线机场的物资供应问题,依托地区物流中心建立机场物资供应中心,从而实现地区物流中心的货物运输到各支线机场总成本最低、配送效率最高、综合效益最大。首先基于Voronoi图理论,形成了区域机场Voronoi图,采用重心法,确定出备选点位置;将重力p-median模型用于机场物资供应中心的选址,以可变运输总成本最小为目标函数,根据重力模型原理,结合机场物资供应中心点的吸引力、供应点到需求点的距离以及各机场物资需求量,采用改进的免疫优化算法,运用Matlab编程进行仿真,利用算例对选址模型进行仿真求解。仿真结果表明,p-median模型在算例中的应用,可以得出较为理想的机场物资中心选址,具有较强的实用性和可操作性。

海域重力异常模型的多尺度分析

不同于传统的重力异常模型精度分析方法,本文以马里亚纳海沟区域(140°E—150°E,10°N—20°N)为例,利用DOG球面小波提取了DTU10、DTU17和SIO V32.1模型在不同波段内的重力异常信号,对模型间的差异进行了深入分析,并对基于径向基函数的不同深度、不同分辨率的多尺度分析进行了尝试。利用DOG球面小波对各模型多尺度分析的结果表明,随着尺度变小,模型间的差异在变大;DTU10、DTU17模型间的差异主要集中在10.9~43.6 km的波段内,分布在海岸、海沟、海底山附近,体现了Cryosat-2、Jason-1/GM观测数据和FES2014海潮模型的贡献;受模型构建方法不同、观测数据增多和波形重跟踪的影响,DTU17、SIO V32.1模型的差异大于DTU10、DTU17之间的差异。对传统径向基函数进行了改进,实现了多深度、多空间分辨率情况下径向基函数多尺度分析,结果略优于单一深度、单一空间分辨率径向基函数构建结果,有望应用于多源数据的重力场模型构建。

EGM2008模型计算重力扰动位及相关量的方法研究

地球重力场模型EGM2008提供了计算全球高分辨率和高精度重力场相关参量的可能。本文采用球谐综合的方法,对重力扰动位、重力异常、大地水准面高等物理量的计算步骤和方法进行了研究和分析,并编制了相应的计算程序基于EGM2008无潮模型和零潮模型对以上参量进行了计算,同NGA发布的计算程序计算的结果进行了比对,验证了计算的方法正确性和可靠性。

基于数字高程模型的月球精细重力场建模研究进展

月球重力场精细建模是构建月球高程基准、开展月球内部结构探测及科学研究的基础性工作.单纯基于航天器轨道数据构建的月球重力场模型空间分辨率有限,难以满足精细重力场研究的需求.高分辨率地形模型的获取为月球精细重力场建模研究提供了新的机遇.本文从月球全球重力场模型及评估方法、高分辨率精细重力场建模的理论技术和研究成果方面介绍当前月球精细重力场建模的现状和进展.在此基础上,本文从数据更新、高频重力场建模的误差改正问题、计算效率以及球谐分析的级数发散问题等方面系统总结了基于精细数字高程模型(DEM)的月球重力场建模中存在的关键理论问题和技术挑战,并探讨了下一步亟需开展的研究工作,为月球和其他类地行星的重力场研究提供参考.

基于模型试验的齿坎型重力锚抗滑机制

为了探究齿坎型重力式锚碇的承载特性与抗滑机制,依托贵州省牂牁江特大桥纳雍岸重力式锚碇工程,开展了相同试验条件下平底锚碇1/4埋深、齿坎锚碇1/4埋深、平底锚碇半埋深及齿坎锚碇半埋深四种工况的室内物理模型试验,并对各工况锚碇位移-荷载曲线、锚碇-地基接触应力、地基应变及地基宏观变形破坏特征进行分析。结果表明:四种工况锚碇模型的极限承载力分别为3P(平底1/4埋深)、4P(齿坎1/4埋深)、7P(平底半埋深)和8P(齿坎半埋深);同种型式锚碇模型增大埋深可以显著提升锚碇的承载能力,同等埋深条件下齿坎型重力式锚碇承载性能要优于平底重力式锚碇;齿坎构造能够充分调动地基联合承载;基于地基的宏观变形破坏特征将其变形破坏过程划分为无裂隙、裂隙初现、裂隙发展以及破坏四个阶段;对齿坎型重力式锚碇承力过程进行了力学分析,得出齿坎构造力学特性较好,对限制锚碇变位和提高锚碇承载能力作用明显。

耦合优化蚁群算法与P-Median model的选址模型设计

为节省城建部门对于公共体育设施的投入成本以及提高城市人民生活质量,以运动场所优化选址为例,提出一种新型设施选址模型。该模型主要基于P-Median model(最小化阻抗模型)根据需求点数量从全部候选设施选址中选择设施空间位置,让用户达到离自己最近设施距离成本总和最小的目的,对选址的基本原则和实际情况提出要求,构造目标函数用于优化后蚁群算法求解进行选址工作。优化蚁群算法实现基于Python语言模块,通过改进蚁群原始信息素,提升原有算法的收敛速度,求出目标函数最优解,可以很好地模拟对于运动场所的选址。用二者耦合进行优势互补所设计的选址模型来搜寻研究区蚁群信息素浓度残留最大的栅格像元,从而确定未被已有设施点服务半径覆盖的最佳设施点建立位置。实验结果表明,该新型选址模型相较于最小化阻抗模型与最大化覆盖模型,新增优化设施点使整体服务半径覆盖率分别高出10.42%和6.95%,适合求解较为精确且小规模空间下的选址问题。

利用改进藤壶交配算法反演重力倾斜断层模型参数

针对重力勘探中倾斜断层模型密度参数与几何参数的获取,提出了改进藤壶交配算法。传统藤壶交配算法的寻优过程与定量模拟藤壶特殊交配繁殖特征密不可分,但其受制于关键参数(生殖器长度p l)的选取、种群进化方式多样性以及当藤壶位置超出搜索解空间时处理方式的影响。故提出一种结合变生殖器长度pl(va)r,新型藤壶子代更新和越界校正策略的改进藤壶交配算法。通过理论无噪声重力异常研究了藤壶生殖器长度p l对于传统藤壶交配算法的影响,验证了采用pl(va)r策略的有效性以及改进藤壶交配算法的优越性。进一步利用合成无噪声重力异常、含不同噪声比例(10%和30%)重力异常和埃及Gazelle断层实际数据反演对比了藤壶交配算法、改进藤壶交配算法和粒子群算法获取相关参数的可行性、准确性、稳定性和实用性。处理结果表明,改进藤壶交配算法相较于藤壶交配算法和粒子群算法而言具有更小的拟合误差、更准确的模型参数以及更高的稳定性,具有推广至解决其它地球物理反演问题的潜力。

考虑垂向重力作用的堤坝离心模型渗流特性研究

对堤坝渗流离心模型试验中的垂向重力作用进行分析,推导同时考虑重力场和离心力场下的渗流控制方程.改进变网格有限单元法,求解堤坝模型稳定渗流区域的自由面位置和总单宽流量,并对重力作为渗流驱动力和渗流阻力的情况分别分析.结果表明:当离心机臂长Rb≥2 m且相似比尺N≥60时,堤坝离心模型计算结果与解析解答较为接近;当重力作为渗流阻力时,堤坝模型计算结果与解析解答相差较大,因此需要合理设置上、下游水位位置,使得试验结果更加准确,为堤坝渗流离心模型试验提供参考.

基于高阶重力场模型的山区高程拟合研究

选用沿海山区GNSS水准点的实测高程异常,分别对近几年国际上公布的EGM2008、EIGEN-6C2、EIGEN-6C3stat、GECO、XGM2019e、SGG-UGM-2这6个高阶重力场模型计算的高程异常进行精度检验,分析不同模型、不同截断阶次模型高程异常精度与阶次的关系,采用基于Kd-Tree算法的二次曲面拟合方法进行山区水准面移去—拟合—恢复。结果表明,利用基于Kd-Tree算法高阶重力场模型进行山区水准拟合精度提高明显,具有较好的适应性。

不同插值方法下重力场模型的似大地水准面构建精度分析

因高程系统和GPS系统的坐标基准不同,导致GPS高程无法直接应用到水准成果。常规的方法是通过数学模型进行高程异常拟合,但纯数学模型难以满足三等和四等水准的精度要求。使用EGM2008重力场模型的三种插值方法计算中长波,使用数据模型拟合短波,能够有效提高高程异常拟合精度。经过计算,三种插值方法的双二次插值法精度最高,4个检核点的绝对误差达到3.3 cm以内。

重力p-median模型在设施选址中的应用及检验

区位分配模型是设施选址研究中的重要方法,其中p-median模型是应用最广泛的一种.但传统p-median模型中每一需求点仅选择最近的那一个设施的假设具有一定局限性.重力p-median模型对此进行了重要改进,假设需求者根据距离和设施吸引力确定选择各个设施的概率.但目前学界关于重力p-media:n模型在实际应用中的有效性仍未达成一致.本文将重力p-median模型应用到北京市延庆县医疗设施布局的实际案例中,并与p-median模型进行比较,以检验重力p-median模型的有效性和适用范围.结果表明,重力p-median模型作出的改进具有实际意义,当设施候选点吸引力存在差异时,重力p-median模型会得到与传统p-median模型显著不同的优化结果;两个模型适用于不同的设施选择行为,在实际应用中需把握清楚所研究设施的特点才能做出合理的选择.

中国省际流动人口流入地宏观选择机制的稳定性——兼论重力模型的理论扩展与实证检验

对流动人口流入地宏观选择机制及其稳定性的讨论有助于深入理解我国省际人口流动的空间模式及未来发展趋势。文章使用2000-2020年间历次人口普查、小普查及相关统计年鉴数据,结合迁移网络理论和新古典经济学宏观理论,在统计检验多种重力模型的基础上,利用分层泊松模型考察社会网络、劳动力规模和地区经济发展差异在省际流动人口流入地选择机制中的作用及其在时间上的稳定性;并在中国情境下对经典的存量重力模型进行理论扩展和实证检验。研究发现:流出地与流入地的迁移社会网络对迁移流的规模与方向起到显著的正向影响,这种作用在历时变化中呈现出极强的稳定性;作为人口迁移流的源头,流出地劳动力人口规模对人口迁移流呈现显著且一致的正向影响;经济因素对人口迁移流的影响具有相对稳定性,地区间的经济发展差异仍然是我国人口迁移流动的重要原因;流出地人口的流动强度对人口迁移流发挥着极强的持续稳定性影响,显现出流出地流动文化在供应端的决定作用。鉴于社会网络在流入地选择机制中的重要作用,传统的存量重力模型应被扩展为社会网络-重力模型;鉴于流出地劳动力规模在省际人口迁移流中的基础作用,我国省际人口迁移流的可持续问题须引起足够的重视。

基于宏—细观模型的石漫滩水库重力坝开裂机理研究

为了弄清石漫滩水库混凝土重力坝坝体运行期裂缝形成机理,采用APDL语言中的ESEL命令并配合局部坐标系的旋转来完成随机骨料的投放方法,构建了石漫滩大坝^(#)9非溢流坝段的三维宏-细观有限元模型,通过模拟计算,分析了运行期大坝的裂缝成因。结果表明,该方法可快速生成三维球形及多面体形骨料,大大提高了骨料的生成效率;采用宏-细观模型计算的结果与大坝的实际裂纹分布情况更为符合,周期性的冬季快速温降及夏季快速温升对运行期混凝土坝开裂的影响不容忽视。

考虑重力作用的垂向双洞窜流试井模型

顺北油田塔里木盆地顺托果勒低隆北部断溶体储层具有明显的垂向发育及非均质性特征。由于储层垂向深度大,流体渗流过程中重力影响不可忽略。考虑油藏储层由小尺度的裂缝、大尺度的溶洞以及大尺度的窜流通道构成,不同深度处的初始压力随深度的变化,结合渗流力学原理及等势体理论建立了考虑重力作用的大尺度缝洞试井模型。采用Laplace(拉普拉斯)变换方法进行了求解,绘制了模型典型图版及参数敏感性分析图版。结果表明:考虑重力作用时流体流动需要克服更大的阻力,无因次压力及其导数曲线中后期位置更高;考虑小尺度裂缝储层渗流作用时会出现窜流通道线性流、大溶洞过渡流、大溶洞拟稳态流分别与裂缝性储层径向流的叠加特征,前者无因次压力及其压力导数曲线斜率介于0~0.5,后两者无因次压力导数曲线缓慢下降后缓慢上升。通过实例分析验证了模型的有效性和适用性。研究成果丰富了缝洞试井模型,为垂向大深度缝洞型油藏试井资料解释提供了理论依据。

重力热管基于VOF模型的传热特性研究

采用Fluent软件选用VOF模型,并加载自定义函数(UDF),实现重力热管内部的相变传热过程,对重力热管进行数值模拟分析.研究结果表明:Fluent可以将重力热管内部相变过程较好地呈现出来.当加热功率为60 W时,换热系数达到最大值;当加热功率继续增加到80 W时,换热系数逐渐下降.当充液率在0.20~0.24范围时,随着充液率的增加,等效对流换热系数也增加;当充液率在0.24~0.32时,等效对流换热系数逐渐降低;充液率为0.24时,等效对流换热系数最大.当倾角在30°~60°时,等效对流换热系数随倾角增大而增大;当倾角在60°~90°时,等效对流换热系数随倾角增大而减小;倾角为60°时等效对流换热系数最大.

基于MSPA和MCR模型的庐山市生态网络构建

【目的】在生态环境形势严峻的背景下,构建生态网络是连接破碎化斑块间的重要纽带,是保障物种迁徙交流的有效途径。【方法】以庐山市为研究对象,以GIS技术为核心,利用MSPA法对庐山市进行景观格局分析,再运用景观连通性评价法选取重要生态源地;其次采用AHP分析法结合专家打分法建立阻力因子评价体系构建阻力面,再基于MCR模型完成庐山市生态网络的构建,运用重力模型选取重要潜在生态廊道,给出生态网络的优化对策,最后应用生态网络分析法,对出生态网络的可行性进行分析。【结果】1)庐山市10处重要生态源地的面积为37 946.52 hm^(2),庐山和鄱阳湖为两处大型生态源地;2)遴选出19条重要生态廊道长为297.05 km,主要分布于中部地区;3)构成生态廊道的景观三要素分别为林地、水系和耕地,廊道宽度设置为300 m;4)构建形成“两区两带三轴”的生态安全格局。【结论】研究区内中心城区及中南部地区斑块分布零碎,景观连通性差,缺少生物栖息活动的绿色空间,应大力改善两地的生态环境,生态绿廊由两地内部向外部空间延伸构建,最终绿廊绿道交织成网覆盖全域,新增3个生态核心节点和9条重要生态廊道后的网络连接指数明显提高,表明构建的庐山市生态网络可行性较强。研究结果对于庐山市的城市绿地系统规划、生态园林城市的建设和生物多样性保护具有一定的指导意义。

综合公园空间布局优化的模型构建及实证分析

综合公园作为重要且稀缺的城市公共资源,其合理布局对城市存量更新背景下优化公园体系、增进民生福祉具有重要意义。布局优化模型常用于解决公共服务设施布局问题,新重力P中值模型是一种综合多目标导向、设施供需匹配关系和复杂约束条件的布局优化方法。在辨析新重力P中值模型的基础上,综合考虑供给主体差异和模型求解难度,构建出面向城市综合公园布局优化的改进新重力P中值模型,主要修正内容如下:(1)通过细化供给主体,改良规模分配规则,改进新重力P中值模型未考虑现有公园和新建公园服务供给差异性的局限;(2)引入遗传算法寻优,解决非线性、多约束的复杂设施布局问题,实现模型求解以促进模型在公园实际规划中的推广应用。以苏州市中心城区为例,以多源数据为支撑,将研究尺度下沉至居住区尺度,实证结果表明模型优化后居民至邻近综合公园最大出行成本、平均出行成本和可达性基尼系数等指标均有改善,综合公园空间布局更为合理。研究结果可为综合公园布局规划提供有效决策工具,为公园绿地的精准化布局提供参考。

EIGEN-6C4重力场模型在大高差抽水蓄能电站高程测量中的应用

随着中国清洁能源的大规模开发,抽水蓄能电站得到了快速发展,与传统水电站相比,抽水蓄能电站的水头较高,多为200~800 m。然而,在西部山区等条件恶劣的地区,高程测量手段实施难度极大,且效率低下。根据西北地区多个抽水蓄能电站及常规水电站高程测量成果,利用EGM2008、EIGEN-6C4地球重力场模型对各个电站高程控制测量成果进行拟合计算,并与常规测量成果进行比较。数据表明:EIGEN-6C4地球重力场模型拟合成果具有更好的符合性,尤其是在后期施工控制网高程成果的拟合方面,EIGEN-6C4模型拟合成果更优。因此,该方法可以在保证勘测设计阶段高程控制测量成果精度的同时,降低风险和成本,节约工期,在大高差地形区域具有较高的适用性。

基于MCR和重力模型的县域生态安全格局构建——以福建省永春县为例

[目的]构建具有区域特色的生态安全格局,为生态环境的保护及县域尺度下的生态安全格局构建和分区管理提供科学参考。[方法]以福建省永春县为研究对象,参考《生态保护红线划定指南》,选取水土保持、水源涵养、生物多样性保护及对永春县生态具有重要作用的林业保护共4项指标进行定量评估,以识别源地;利用最小累计阻力模型(minimal cumulative resistance,MCR)和重力模型的方法,构建生态廊道并对廊道的重要性进行分级评价,提取生态节点,构建永春县生态安全格局。[结果]识别出的永春县生态源地共11块,总面积为64.8 km^(2),占区域总面积的4.45%;构建了55条生态廊道和27个生态节点,其中重要廊道25条,次要廊道30条,集中在中部和东部地区呈网状分布。[结论]依据生态源地识别和廊道划分结果,构建了永春县以源地为核心,廊道为网络,生态节点为重点的生态安全格局框架,生态源地间相互作用强度差异明显,中部地区源地分布密度和生态廊道稳定性大于西部地区,应作为重点保护区域。

岷江流域生态安全格局评价与优化——基于最小累积阻力模型和重力模型

生态安全格局评价是维护生物多样性、改善环境质量的重要途径,对维持区域持续发展具有重要意义。以岷江流域为研究区,综合运用土地利用和归一化植被指数(NDVI)等数据,基于生态系统服务对岷江流域进行生态重要性分析,将生态极重要区识别为生态源地,采用最小累积阻力(MCR)模型中成本路径法提取潜在廊道,结合重力模型提取重要廊道和重要节点,从而实现对研究区生态安全格局的刻画,进而对岷江流域生态安全格局评价并提出优化建议。研究结果表明:(1)岷江流域安全等级总体较好,较高生态安全和高生态安全的面积占研究区面积的55.02%。(2)从空间上看,研究区内重要生态源地面积为818.32km2,破碎化严重,集中分布在岷江流域上游林地区;廊道共190条,总长度为19633.96km,其中重要廊道41条,呈半环状分布于上游和下游段;生态节点共117个,集中分布在上游段南部-西南部。(3)参考生态阻力和廊道节点空间分布特征,划分岷江流域"四区两带"生态安全格局并提出分区管控措施和相关建议。以期研究结果和调控路径可对完善岷江流域生态安全格局、保护生物多样性和增强水土保持有一定的借鉴意义。