基于ENC数据文件的船舶操纵模拟器三维实景建模

为解决Navi-Trainer Professional 5000型全任务大型船舶操纵模拟器无法识别S-57数据格式,致使最新的官方电子海图(ENC)数据文件无法直接应用的问题,采用Scene Editor软件进行海图数据转换,克服船舶操纵模拟器电子海图数据间不融合的问题。以天津港附近水域海图文件转换为例,验证Scene Editor软件进行海图数据转换具有可行性,说明基于ENC数据文件的三维实景建模可广泛应用于船舶操纵的教学、科研和培训。

基于真实世界数据的观察性因果推断研究新框架(目标试验模拟)及其在中医药领域中的应用展望

“目标试验模拟”(target trial emulation)作为一种新的真实世界研究框架在近年来被正式确立,其可用于指导基于真实世界数据开展观察性因果推断研究,继而进行医疗干预有效性和安全性评价。该框架的核心思想是参照随机对照试验的原则,利用真实世界数据模拟相应的随机对照试验,进而得出干预措施与临床结局间因果关联的结论。其主要实施要点可总结为“3⁃7⁃2”,即声明因果问题、制订模拟方案和模拟目标研究3个实施步骤,纳排标准、治疗策略、干预分配、随访期、结局指标、因果比较和分析计划7个设计要素,对永恒时间偏倚和现用药者偏倚2个关键偏倚的控制。本文通过对该框架的历史与现状、实施要点、经典案例、优势与局限性及其在中医药领域中的应用前景进行概述,以期帮助中医药学者开展中医药真实世界研究,并为构建具有中医药特色的临床评价体系提供新思路。

基于多源数据融合的城市洪涝模拟高精度地形构建方法

为了解决城市洪涝模拟精细地形数据难以获取的问题,提出了一种考虑管网数据、道路数据和建筑物数据等多源数据融合的城市洪涝模拟高精度地形构建方法。以唐山市龙王庙河周边区域作为实例验证研究区域,基于该方法构建的DEM建立了研究区城市雨洪模型(GAST-SWMM耦合模型),并对两场降雨条件下的雨洪过程进行了模拟,模拟得到的积水位置与实际积水位置相吻合,其中一场降雨条件下两处水位的纳什效率系数分别达到0.92和0.87,水位峰值相对误差为3.35%和3.63%,验证了方法的有效性,表明采用该方法构建的DEM能够较好地反映研究区域的地形特征,可满足城市洪涝模拟的精度要求。

基于ENVI-met的居住区绿地对PM_(2.5)消减作用的模拟研究——以保定市西苑南区为例

从景观绿化角度出发,以优化绿地形式减轻颗粒物污染为目标导向,以保定市行列式老旧小区——西苑南区为研究对象,使用ENVI-met微气候模拟软件,对居住区绿地种植形式进行优化模拟研究。结果表明,种植形式、乔木高度、乔灌木种植比例的变化都会影响绿地中PM_(2.5)的浓度分布。通过模拟得出对颗粒物消减效果最好的植物配置方案如下:(1)公共绿地采用乔木与灌木搭配围合绿地边界,中心设置硬质铺装的种植形式,选择国槐为主要乔木树种,乔灌木等比例种植;(2)宅旁绿地采用乔木与灌木搭配围合绿地边界,内部为草坪或低矮地被的种植形式,选择龙爪槐为主要乔木树种,乔灌木种植比例为1∶2;(3)东西走向的道路绿地选择旱柳为主要乔木树种,乔灌木种植比例为2∶1,南北走向的道路绿地选择臭椿为主要乔木树种,乔灌木等比例种植。

基于多层土壤湿度数据同化的小流域径流模拟

土壤水分状态在水文循环中起关键作用,对径流预报的准确性影响很大。以美国宾西法尼亚州中部的Shale Hills流域为例,研究多层实测土壤湿度数据同化对径流模拟的作用。首先利用新安江模型对研究区内2008~2012年的日径流进行模拟,同时通过集合卡尔曼滤波算法构建基于新安江模型的水文数据同化模型,并设置未同化的开环试验作为对比,研究模型同化土壤湿度对改善径流模拟和土壤水分的能力。模拟结果显示,新安江模型在该流域有较好的适用性;相比于同化前,模型同化多层土壤湿度后径流量相对误差降低了5.2%,纳什效率系数从0.62提高到0.66,土壤含水率的均方根误差从16.4 mm减小到3.0 mm。其次对单层土壤含水率同化结果进行比较,结果表明,下层土壤含水率同化比上层同化对径流模拟作用更明显,但仅加入上层实测土壤含水率同化能够降低下层土壤水模拟的不确定性。研究结果表明同化多层土壤湿度可提高径流模拟精度,同时也能够有效优化土壤水的模拟结果。

三种缺失机制下数据模拟方法及其SAS实现

目的研究真实世界研究中连续型结局变量下多个协变量缺失的数据模拟方法,以期为缺失值填补方法的模拟研究提供参考。方法基于多元线性回归模型和三种缺失机制的定义,模拟了存在混杂因素情况下连续型结局变量的完整数据,设置了完全随机缺失、随机缺失、非随机缺失机制下3个协变量均缺失一定比例(如2%)的情境,并采用SAS软件实现缺失机制的模拟过程。结果构建了不同缺失机制下多元协变量缺失的模拟数据集。结论提供的数据模拟方法和SAS代码实现了三种不同缺失机制的多元缺失数据模拟,可为相关模拟研究提供参考。

数据挖掘在空气质量数值模拟中的应用研究进展

近年来,数据挖掘技术被广泛用于优化空气质量数值模拟,以提升模拟精度和效率,但所用方法及其应用效果还有待梳理。因此,本文分类归纳了数据挖掘技术在优化空气质量数值模拟中的主要应用方式、优化效果和计算效率。结果表明:①此类研究根据应用环节分为三类。第一类是模拟结果优化法,对空气质量数值模拟的输出结果进行数据挖掘分析,从而优化预测结果;第二类是模拟过程优化法,利用数据挖掘技术对空气质量数值模拟过程中的输入参数、偏微分方程求解等进行优化;第三类是数据挖掘模型训练法,以数据挖掘技术替代空气质量数值模拟过程,直接预测空气质量。②数据挖掘技术有效提升了数值模型的预测效果和运行效率,尤其模拟结果优化法中的机器学习方法可实现PM_(2.5)、O_(3)预测浓度的RMSE分别降低65%~83%、24%~74%。③尽管数值模型时间复杂度为线性阶,优于数据挖掘,但数值模型的数据预处理量大,且需要计算比研究区域范围更大的嵌套模拟区域,而数据挖掘在矩阵计算、硬件加速方面更有优势,因此数值模型的实际计算开销可能高于数据挖掘。未来数据挖掘技术在空气质量预测模拟中的应用前景广阔,包括集成应用空气质量数值模拟和数据挖掘技术,支撑大气污染防控和决策;此外,还将引入可解释性人工智能技术,解释分析模型预测结果。

再分析数据在玛纳斯河径流模拟中适用性研究

气象数据是水文过程研究的关键因素,但是因为流域地形复杂,上游没有足够实测数据的气象站点,流域水文过程研究在较大程度上受到了限制。以玛纳斯河流域为研究区,研究对象选取CMFD、ERA5-Land和CFSR 3种再分析数据,构建基于物理过程的SWAT模型和基于数据驱动的AdaBoost模型,验证不同数据集在2种类型水文模型中径流模拟的适用性,选用纳什效率系数(NSE)和决定系数(R^(2))进行定量分析。结果表明:(1)数据集在AdaBoost模型中的表现要好于SWAT模型,各数据集和气象站NSE与R^(2)均有所提升,AdaBoost模型由于对输入数据的限制更少其更适用于资料缺乏地区。(2)验证期ERA5-Land在2种模型中拟合效果均为最好(ERA5-Land+SWAT:NSE=0.83,R^(2)=0.85;ERA5-Land+AdaBoost:NSE=0.87,R^(2)=0.87),再分析数据集ERA5-Land可为西北实测气象资料不足的干旱区径流模拟提供参考。

基于大数据微观模拟的企业所得税优惠政策评估

本文基于全国企业汇算清缴大数据及现行企业所得税税制结构和课征办法,建立能够精准追踪企业所得税具体政策措施对企业属性及行为反应微观归宿的微观模拟模型,并且应用模型对我国企业所得税优惠政策的执行效果进行研究。研究结果表明,企业所得税优惠政策可以显著改善企业经济状况,为优化我国经济结构和稳定社会发展提供了助力,对促进我国企业发展、拉动经济增长、稳定社会就业起到了积极的作用,实际作用效果与政策目标基本吻合。未来需要通过持续深化企业所得税改革、适度引导企业的税收政策行为反应等途径,进一步强化企业所得税改革对经济高质量发展的促进作用。

涂层老化数值模拟与数据处理的研究进展

[目的]涂层老化的数值模拟研究取得了丰硕的成果。[方法]综述了研究涂层老化失效机理、寿命预测、在线监测的模拟分析与数据处理方法。[结果]对于涂层老化失效机理,可以就光氧老化、热氧老化、机械应力老化等微观或宏观特征进行模拟。对于涂层寿命预测,可以建立基于老化特征的模型或基于不确定性数学的模型。对于涂层老化的在线监测,电化学监测和老化特征监测是两个主要途径,所得数据可用于腐蚀数据库的建立及基于大数据的模型开发。[结论]引入人工智能是涂层老化数值模拟与数据处理的发展趋势。

基于自校正的多回路模拟信号数据采集电路设计

传统的多回路模拟信号数据采集电路存在信号放大单元硬件电路,随着应用环境的变化而产生基准漂移、同类型模拟信号在不同信道之间采集的数据不一致、人工调节电路容易引起误差等问题。本文设计一种可自校正的多回路模拟信号数据采集电路,主要包括信号放大单元、标准满幅值信号端、标准零值信号端和电子开关。电路包括正常运行、出厂调试和自动校正三种控制模式,由控制单元自动完成相应的校正和运行,不需要人工调节干预,可有效避免传统多回路模拟信号数据采集电路存在的问题。

基于ENVI-met的住区室外热环境模拟探析——以上海市中心城区为例

选取上海中心城区典型多层住宅区为样本案例,通过现场实测和模拟分析相结合的方法,探讨绿化要素对住区热环境的影响。首先,对样本住区进行微气候实测,并选取夏季典型气象日实测数据进行研究;其次,利用ENVI-met微气候模拟软件对样本住宅区进行室外热环境模拟计算,并在模拟前通过理论验证模型分析确定合适的边界条件及垂直网格形式;最后,将实测数据与模拟结果进行对比,探讨ENVI-met软件应用于住区尺度室外热环境分析的可行性与可靠性,为未来使用该软件的相关模拟研究提供科学的参考依据。

数据中心热环境数值模拟及气流均匀性优化设计

数据中心冷却系统的能耗约占总能耗的40%,合理的气流组织形式能有效提高数据中心制冷效率,改善数据中心的高能耗问题。为了优化数据中心的气流组织形式,首先根据数值模拟的结果定性分析了送风方式、冷通道封闭模式、回风口位置对热环境的影响。其次引入了不均匀系数,利用正交试验法,定量探究了空调布局方式、通孔地板孔隙率、架空地板高度对气流均匀性的影响。基于华东某数据中心算例进行研究,结果表明采用架空地板下送上回风、对冷通道全封闭处理、回风口位置设于热通道上方可以让数据中心热环境表现较好。各因素对气流均匀性的影响主次顺序为空调布局方式、架空地板高度、通孔地板孔隙率。

常规条件下油藏数值模拟数据三维可视化展示研究

油藏数值模拟技术的应用可以为油田寻找余油以及后期的调整挖潜提高重要的信息数据支持。该技术在油藏的互相关系研究分析、预测油藏开采以及方案调整等领域中应用具有重要的价值与作用。随着现代技术的高速发展,在人工智能等技术手段的支持下常规条件下油藏数值模拟数据三维可视化也日益成熟。基于此,主要对常规条件下油藏数值模拟数据三维可视化的相关技术进行了阐述,基于油田实例,探究了常规条件下油藏数值模拟数据三维可视化技术的展示成果。

数据中心机房热环境CFD模拟与优化研究

以沈阳市某典型数据中心机房为研究对象,利用CFD软件对该机房的气流组织和热工环境进行数值模拟,对机房内送回风气流组织、风量分布和不同高度截面温度场进行分析。针对机房冷热气流掺混、冷量分配不均和局部热点等问题,提出冷池封闭与送风地板格栅开孔率大小相结合配置的气流组织优化方案,并进行模拟对比分析。结果表明:优化后冷量得到充分利用,风量分配更均匀,房间整体环境平均温度由26.4℃降至24.2℃,空调回风温度由28.4℃降至26.5℃,机房热环境得到了明显改善,保证了较好的冷却效果,有效缓解了局部热点问题,为寒地数据中心机房环境控制技术改进提供了合理化方案。

基于CN05.1数据集驱动SWAT模型的玉龙喀什河流域径流模拟

为探究CN05.1数据集驱动下的SWAT模型在气象站稀缺地区模拟效果以及流域径流对气候变化的响应,选取玉龙喀什河流域为研究区,利用上述数据集驱动SWAT模型对该流域1991—2020年进行逐月径流模拟,在此基础上,设置了25种气候情景模式,通过模型导入25种气候情景下气象数据模拟径流。结果表明:CN05.1+SWAT模型适用于玉龙喀什河流域的径流模拟,模拟结果与实测数据吻合较好,率定期和验证期的决定系数(R^(2))、纳什系数(C_(NS))和百分比偏差(σ_(P))均达到模型评价标准,率定期(1991—2005)C_(NS)、R^(2)、σ_(P)分别为0.85、0.86、-10.35%,验证期(2006—2020)C_(NS)、R^(2)、σ_(P)分别为0.76、0.79、-14.75%;CN05.1数据集可以为无气象资料的玉龙喀什河流域水文模拟提供时间连续、时间序列长、高分辨的气象数据,可用作后续的研究与应用;CN05.1数据集能够准确反映玉河流域的下垫面和地表大气特征;玉龙喀什河流域年径流量与温度和降水皆呈正相关,2个因子中温度变化对径流的影响更为显著,降水-温度-径流量之间基本可以用平面函数表达,决定系数为0.9957,方差为0.0002,均方根误差为0.0123。

基于数据挖掘、网络药理学、分子模拟和实验验证探究治疗糖尿病足溃疡外用中药复方专利的用药规律及作用机制

目的基于国家知识产权局专利数据库,分析外用中药复方专利治疗糖尿病足溃疡(diabetic foot ulcer,DFU)的用药规律及作用机制,并通过实验验证相关结果。方法根据纳入和排除标准检索数据库中治疗DFU的外用中药复方专利,去重后构建DFU外用中药复方专利集,对其进行频数、性味归经、关联规则及聚类分析,筛选治疗DFU的外用核心中药数据集;进一步建立疾病-核心中药-活性成分-共有靶点网络模型,通过共有靶点建立蛋白-蛋白互作网络(protein-protein interaction networks,PPI),利用Metascape平台进行基因本体(gene ontology,GO)富集分析与京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)通路分析;借助分子对接及动力学模拟评估潜在关键靶标与活性成分之间的结合能力与稳定性;并基于CCK-8法评估关键活性成分对细胞增殖的影响,利用实时荧光定量PCR(quantitative real-time PCR,qPCR)验证活性成分对PI3K及Akt信号通路的调控作用。结果共收集专利98项,包含中药281味。其中,寒性中药应用次数最多,归肝经中药应用最多,清热类中药应用最多。通过数据挖掘获得频数前3位的核心中药为当归、黄柏和红花,进一步筛选得出核心中药包含活性成分85种,其对应疾病靶点889个;与DFU靶点取交集后得到166个共有靶点,通过PPI网络拓扑分析,确定了包括肿瘤坏死因子α(TNF-α)、过氧化物酶体增殖物激活受体γ(PPARγ)等8个核心靶点。GO和KEGG通路富集分析证实,核心中药的活性成分主要作用于炎症反应及细胞凋亡等相关靶点,通过调控磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B(PI3K/Akt)等信号通路治疗DFU。分子对接和动力学模拟表明关键靶点与其对应的核心成分之间具有良好的结合能力及稳定性。实验研究表明,关键活性成分豆甾醇具有较高的生物安全性,其可明显上调PI3K及Akt的转录水平。结论通过多维数据挖掘分析证实治疗DFU的外用复方大多具有清热解毒、活血化瘀特性,其关键活性成分豆甾醇、二氢尼洛替星主要作用于PPARγ及TNF-α等DFU靶点;豆甾醇可明显上调PI3K及Akt信号通路发挥治疗DFU的效果。

大数据驱动的本科高校ERP沙盘模拟实践教学优化策略

本科高校在ERP沙盘模拟实践教学方面,存在教学目标不明确、师资力量不足和实践环节薄弱的问题。大数据背景下,不仅可以通过创新教学手段来提高学生的参与度和教学互动性,而且能够通过新技术实现更加精细化的教学过程监控和评价。从精准定位教学目标、优化师资力量、完善软硬件设备和创设实践资源机会等方面探讨ERP沙盘模拟实践教学的优化策略,提升经济管理类学生的知识应用能力、实践能力和就业竞争力,为提高课程教学质量提供新思路,以适应现代教育的需求,并培育出能够适应未来商业环境挑战的高素质人才。

基于多种降水数据产品的黄河源区径流模拟研究

黄河源区位于青藏高原的东北部,该流域气象站点分布稀疏,水文过程研究存在很大的局限性,研究多种降水数据产品在流域的适用性对水文模型研究具有重要的推动作用。本文以黄河源区作为研究区域,基于中国气象同化驱动数据集(China Meteorological Assimilation Datasets for SWAT model Version1.1,CMADS V1.1)、热带降雨测量卫星(Tropical Rainfall Measurement Mission,TRMM)降水数据集(3B42 Version7)和气象站观测降水数据分别驱动土壤水文评估工具分布式水文模型(Soil and Water Assessment Tool,SWAT),同时利用SWAT-CUP(SWAT Calibration and Uncertainty Program)和SUFI-2(Sequential Uncertainty Fitting2)算法对27个敏感性参数进行率定,模拟黄河源区多年月平均径流量的变化规律,并将模拟结果与观测值进行对比分析,评估了CMADS和TRMM 3B42降水数据产品在该流域的精度以及SWAT模型在黄河源区的适用性。结果表明:(1)由3种降水数据获得的降水空间分布为由西向东递增的趋势,TRMM 3B42与实测降水在年和月变化上一致性好于CMADS数据集。(2)参数敏感性分析结果表明:SCS(Soil Conservation Service)径流曲线数、地下水滞后系数、土壤蒸发补偿系数对径流模拟的敏感性程度较强。(3)利用CMADS和TRMM 3B42降水数据集模拟的径流结果均优于实测降水数据,流域内3个水文站在率定期的相关系数R分别是0.93,0.92和0.88;TRMM 3B42模拟结果次之,率定期和验证期的相关系数R均在0.80以上,纳什系数(Nash-Sutcliffe efficiency coefficient,NSE)在0.50以上。本研究证明了CMADS数据集和SWAT模型在地貌类型复杂、气候变化敏感的高海拔地区的径流模拟方面具有较好的适用性,为气象站点稀缺的地区提供了建立水文模型的替换方案。

基于分布式时变增益水文模型和CN05.1降水数据的赣江流域径流模拟研究

水文模型是径流模拟的重要手段,降水是水文循环的重要组成部分,模型的选择和降水数据的质量对流域径流模拟都具有重要意义。以赣江流域为研究区域,通过对比CN05.1降水数据与站点线性插值降水数据,分析CN05.1降水数据的可靠性,评估基于分布式时变增益水文模型(DTVGM)和CN05.1降水数据在赣江流域径流模拟的适用性。研究表明:(1)CN05.1降水和站点插值降水多年月平均降水年内变化过程类似,空间分布相关性很高,R均值为0.90,CN05.1日降水与站点插值日降水相关性较高,RMSE均小于等于7.52 mm,R均大于等于0.81;(2)基于CN05.1降水和站点插值降水数据模拟了赣江流域新田等6个水文站1961—2009年的流量,模拟流量在多数大流量处大于实测流量,表明模型对于大流量的模拟存在高估现象;(3)无论是日径流还是月径流,基于CN05.1降水数据的径流模拟精度均较高,且月径流模拟要优于日径流。因此,基于DTVGM模型和CN05.1降水数据在赣江流域径流模拟具有较高的适用性。