Voronoi多边形的边数分布规律及其在林木格局分析中的应用

Voronoi空间分割算法在各个领域已得到广泛应用,目前Voronoi图已经成功应用于林木竞争分析中竞争木数量的选择上。本研究旨在将Voronoi多边形边数分布规律应用于样地的林木格局分析中。借助德国Stochastic Geometry统计软件和R语言程序绘制并分析不同分布格局林分的Voronoi多边形边数分布规律,研究发现:1)不同分布格局的林分,其Voronoi多边形边数分布都呈近似正态分布,频数最大值基本聚集于5或6株;2)无论何种格局分布,Voronoi多边形边数均值皆为6株左右;3)不同分布格局的林分,其Voronoi多边形边数分布标准差的均值具有较为明显的差异,表现为:团状>随机>均匀。进一步模拟500个随机分布林分发现,Voronoi多边形边数的标准差分布遵循正态分布。基于此,本文利用95%概率,即1.96倍标准差为置信区间的方法,确定了随机分布林分Voronoi多边形边数标准差的分布范围为:μ±1.96σ=1.333±0.035×1.96,即随机分布林分的Voronoi多边形边数标准差(SD)的置信区间为[1.264,1.402];当SD<1.264时,该林分格局为均匀分布,当SD>1.402时为团状分布。将这种基于Voronoi多边形的林木格局判定方法(Vs)应用于5块不同类型的现实林分,并与目前常用的基于4株最近相邻木的角尺度(W—)方法进行了对比,得到的格局分布类型Vs与W—二者完全相同。可见,Vs可作为一个间接判定林木分布格局的新途径。

GIS与Voronoi多边形在医疗服务设施地理可达性分析中的应用

地理可达性是研究评价各种服务设施布局及其服务域的重要指标之一,空间距离、交通便捷性、出行成本等是可达性测度的重要因子。由于医疗设施等公共设施通常以服务的公平性和覆盖性为目标,因此可定义居民点到最邻近医院的距离为地理可达性的测度。在此基础上,作者提出了基于GIS与Voronoi多边形的地理可达性计算方法。这一方法不仅将地理可达性分析中的空间点对之间的距离计算简化为空间查询,方便了GIS应用,而且计算的Voronoi多边形在本质上就是最邻近意义上医院的服务域,即服务域内各居民点到该医院的距离就是最邻近距离。此外结合人口分布等属性数据,还可深入分析各医院的服务承载力,本方法为医疗设施等公共服务设施的规划决策提供了重要的工具。

Voronoi多边形在网点规划决策支持系统的应用

分析当前网点影响区域的几种常见划分方法。论述一种逐步加点并修改的构造Voronoi多边形的算法,可以同时算出相应修改点之间的拓扑关系,提出了对Voronoi多边形划分方案进一步修正的方法,并详述了构造Voronoi多边形在开发网点规划决策支持系统中网点影响区域划分的应用。

基于Voronoi多边形的移动目标跟踪算法

分析讨论了Voronoi多边形的特性以及在目标监测与跟踪中的应用,提出了一种基于Voronoi多边形的移动目标跟踪算法。仿真实验结果分析表明,算法的计算和通信开销小,有效地节省监测节点的能量消耗,提高移动目标的监测效能。

基于加权Voronoi多边形的山区农村居民点优化布局——以重庆市崇龛镇与石龙镇为例

中国的城市化进程伴随着农村人口向城市大量转移,使得乡村普遍面临人口流失、耕地撂荒及居民点闲置等问题,严重限制农村地区的经济发展,影响基础设施与公共服务设施的配置效率。优化农村居民点布局,实现资源的集约节约利用是国家新型城镇化规划的重要内容。文章以重庆市潼南县崇龛镇与巴南区石龙镇为例,探讨西南地区农村居民点空间布局优化的科学方法。首先,结合西南地区特有的自然人文条件,运用GIS空间分析技术与景观格局指数分析居民点分布特征;然后,构建包括限制性评价与适宜性评价两个阶段的西南地区居民点综合评价体系;基于对未来乡村发展趋势的判断,依据公平与效率原则,将现有居民点划分为发展型、保留型及迁并型等3类;在此基础上,运用加权Voronoi图确定重点发展型居民点的增长极引力范围,明确迁并型居民点与保留型居民点的发展方向,最终确定农村居民点布局的优化方案。经过优化,崇龛镇基于效率原则确定出222个重点发展型居民点,节约农村居民点用地0.813km2;石龙镇基于公平原则整理出416个重点发展型居民点,节约农村居民点用地0.301km2。研究能为2个示范镇农村居民点的规划优化提供科学依据,也为西南地区开展新型城镇化规划提供参考。

基于蜕变Voronoi多边形的扇区优化方法(英文)

根据空域中航路点的自然分布 ,利用算法几何的思想建立Voronoi图 ,并依照空域划分的原则将由Voronoi图获得的单元蜕变 ,统计由各蜕变Voronoi多边形构成的有限元内包含的管制员工作负荷。然后以工作负荷均衡为优化原则 ,使用模拟退火算法对空域中的有限元进行优化组合 ,新解要求满足空域划分的 2个原则的约束。这样 ,有限元组合集合的边界就是优化的扇区边界。通过实际空域设计算例的计算结果 ,验证本文提出的扇区优化方法的合理性。

基于k阶Voronoi多边形划分的k阶数据场拟合

讨论了k阶Voronoi图的离散点集的生成算法,挖掘了k阶Voronoi图的性质并加以证明;参照k阶Voronoi图的定义提出了k阶空间数据场的定义,并结合参考点利用其影响因子给出了低阶空间数据场的拟合函数通式;利用k阶Voronoi图对平面空间的平面区域最近邻近划分实现了对空间数据场的分割,从而将大量参考点集数据场化解为多个单元数据场的低阶拟合,有效地降低了数据场拟合的难度;提出了合并拟合和叠加拟合策略,实现了将单元数据场综合为完整的空间数据场。

点状实体k阶Voronoi多边形的存在性判定

挖掘了点集的k阶Voronoi多边形的性质以及判断存在性的方法。在k阶Voronoi多边形的存在性方面,主要通过大量实验归纳与性质分析,提出了距离概率判断法、递归归纳判断法、最近邻近判断法、作用域阻隔判断法等多种方法,论述了分辨率与存在性的关系问题。

一种基于Voronoi多边形的海底底质表示方法

海底底质对舰船航行、锚泊、登陆、铺设海底管线等海上活动具有重要的影响。文中提出了一种基于同质Voronoi多边形的海底底质分布可视化方法。通过构建Delaunay三角网,求取Voronoi多边形顶点,并依次排序顶点,从而生成构成Voronoi图。在Voronoi图的基础上,提出了同底质Voronoi多边形合并的具体算法,并处理与岸线相交的区域。实验表明,文中所提方法对于海底底质分布的可视化表达,比传统方法更为形象、直观。

连锁商业企业商品配送服务——利用GIS与Voronoi多边形

随着电子商务的兴起,大量用于商品配送调度的信息系统被建立。本文以服务于城市的连锁商业企业为对象,研究了在信息系统建立过程中的基本问题:即如何对商品配送中消费者进行空间定位和确定配送商品商店,提出了基于GIS技术和Voronoi多边形的解决方案。这一方法使得商品配送应用系统避免了大量的在线计算,提升了系统的效率,对于基于浏览器／客户机一类的应用系统尤为重要。

基于GIS与Voronoi多边形的包头市市区医疗服务设施可达性分析

医疗服务设施可达性是评价医疗设施空间布局是否合理的重要指标。文章采用GIS与Voronoi多边形结合的方法对包头市市区(青山区、昆都仑区、九原区和东河区)已有医疗服务设施可达性进行了分析。结果表明包头市市区内大部分的居民点至最邻近综合医院的距离小于6 km,占总比例的92%,其中距离综合医院3 km以内的居民点为261个,占居民点总数的74%。空间距离的连续分布结果表明,距离综合医院较远的居民区主要分布于包头市市区的东部和西部,分别是东河区的东南部、九原区的东部和西部。研究结果可为包头市市区居民选取最邻近的医疗服务设施提供支持,并对包头市市区医疗服务设施建设规划具有一定的参考意义。

用Voronoi多边形扩展的空间数据模型

Voronoi图是一种基本几何结构 ,也是解决相关几何问题的有效的工具 .为了有效地解决 GIS中的空间目标间关系的动态构建、显示等问题 ,首先重点探讨了用 Voronoi图扩展的空间数据模型 ,然后主要从空间数据建模语义的角度出发 ,在研究 GIS面向对象的空间数据模型的基础上 ,提出了用 Voronoi多边形来部分地代替面向对象的数据模型间的关系定义 ,并给出了一个基于 Voronoi多边形的面向对象数据模型的框架 .该模型由于利用了Voronoi图具有的能良好地表示空间目标邻近关系的特性 ,并且由于通过空间目标的位置 ,能动态地获取和显示空间目标间的邻接关系 ,因而可以有效地弥补目前拓扑数据模型中 ,计算更新复杂及不能表示空间上邻近 ,而几何上不相接目标间的空间关系和栅格数据模型中不能有效地表达目标间拓扑关系的不足的问题 ,实践证明 ,这是一种较为理想的表示复杂空间关系的数据模型 .

基于多分辨率-多边形单元建模策略的多材料结构动刚度拓扑优化方法

利用多边形有限单元的高精度求解优势,融合多分辨率拓扑优化方法,实现粗糙位移网格条件下的高分辨率构型设计,由此提出多材料结构动刚度问题的拓扑优化方法。将多边形单元(位移场求解单元)劈分为精细的小单元,构造设计变量与密度变量的重叠网格,形成多分辨率-多边形单元的优化建模策略;以平均动柔度最小化为目标和多材料的体积占比为约束,建立多材料结构的动力学拓扑优化模型,通过HHT-α方法求解结构动响应,采用伴随变量法推导目标函数和约束的灵敏度表达式,利用基于敏度分离技术的ZPR设计变量更新方案构建多区域体积约束问题的优化迭代格式;通过典型数值算例分析优化方法的可行性和动态载荷作用时间对优化结果的影响机制。

防空作战中多边形责任区预警机空域配置方法

针对防空作战中不规则多边形责任区预警机空域配置问题,基于预警机巡逻航线最短直飞距离和最小转弯直径所形成的实时探测区,通过寻优算法确定预警机责任子区和相应的预警机巡逻可用空域,再基于预警机稳定覆盖度评估准则,对其空域配置进一步寻优,得到预警机空域配置优化方案。通过算例仿真验证了此种方法在不规则多边形责任区中规划预警机空域配置的可行性和提升作战效能的有效性,其方法具有较强的实用价值和军事价值。

基于轨迹线改进的临界多边形算法

在异形件的下料排样问题中,最为困难的就是求解裁片在板料中的位置以保证材料较高的利用率,算法复杂度随着料片数量和料片轮廓复杂度的增加迅速上升。临界多边形算法是计算异形件之间靠接位置和重叠关系的一种基础性几何工具,临界多边形算法的性能与下料排样算法效率密切相关。本文在基于轨迹线的求解临界多边形算法基础上,提出一种求解临界多边形(NFP)的改进算法。该算法有效地将移动碰撞算法和轨迹线算法相结合,充分发挥两类算法各自的优点,提高了临界多边形求解的计算速度。仿真实例验证了改进方法的正确性和有效性。

车轮多边形磨耗对地铁列车蠕滑特性的影响分析

为研究车轮多边形磨耗对轮轨接触蠕滑特性的影响,依据多体动力学理论和滚动接触理论,建立基于地铁列车参数的多体动力学模型,并计算多工况下车轮踏面磨耗指数,分析车轮多边形阶数和幅值变化对轮轨力、蠕滑率和蠕滑力等特性的影响,结果表明:蠕滑率以及蠕滑力会随车轮多边形阶数和幅值的上升而增大;车轮踏面磨耗随地铁列车运行里程的增加而逐步增大。使用轮轨垂向力指标,根据车速小于160 km/h,轮轨力应不大于200 kN的标准,确定地铁列车80 km/h运行速度下3~23阶多边形幅值安全限值,结果表明多边形幅值安全限值随阶数增加呈下降趋势。

含界面过渡区随机分布多边形骨料沙漠砂混凝土高温后抗压强度研究

为研究试件尺寸、界面过渡区(ITZ)厚度及强度、沙漠砂替代率(DSRR)对沙漠砂混凝土(DSC)经历高温后抗压强度的影响,将DSC看作三相复合材料,建立含ITZ随机分布多边形骨料有限元模型,利用ANSYS对高温后DSC单轴受压破坏过程进行数值模拟。结果表明:模拟结果与试验结果误差在-2.59%~3.13%,吻合良好。高温后DSC抗压强度随试件尺寸增大而减小,强度下降范围为1.44%~4.13%;抗压强度随ITZ厚度增加呈逐渐减小趋势;随着ITZ强度增加,抗压强度基本呈线性增大趋势;抗压强度在DSRR为40%时最优,研究结果可为DSC工程应用提供理论依据。

多边形沙地挖坑植树机设计与转动性能分析

为了改善土地荒漠化的问题,降低植树造林对人力的依赖性,提高造林的效率和质量,设计一台用于沙地的多边形挖坑植树机。基于三维建模软件UG软件设计出一种适用于沙地的多边形挖坑植树机的几何模型,通过动力学分析推导出拉动旋转框架所需的拉力,并导入动力学仿真软件ADAMS进行了动力学仿真分析,得到旋转框架转动过程中质心位移曲线、绕转动轴力矩变化曲线和质心速度变化曲线,从而为旋转框架转动过程提供了分析的依据并验证方案的可行性。

激光表面淬火对车轮多边形萌生及发展影响试验研究

车轮多边形磨损是影响列车服役可靠性的常见异常磨损形式,而激光淬火是提高金属材料耐磨性能的新型技术,但目前关于激光淬火对车轮多边形的影响尚未深入研究.因此,本文中将研究激光淬火对车轮多边形萌生与发展的影响规律,探讨利用激光淬火技术抑制车轮多边形的可行性.首先利用激光器对车轮试样进行点状淬火和全表面淬火,利用MMS-2A微机控制摩擦磨损试验机进行轮轨滚动磨损试验,分析轮轨系统振动频率、车轮试样磨损表面宏观形貌、廓形、多边形阶数以及材料损伤等,探明激光淬火对车轮多边形形成的影响.结果表明:在车轮试样表面沿圆周方向均匀地进行12个和16个点状淬火时,滚动磨损试验中车轮试样分别萌生出12阶和16阶多边形,并激发出严重的轮轨系统振动,最终在15万转时产生较大波深的车轮多边形.对车轮表面进行全表面淬火处理时,滚动磨损试验过程中始终无车轮多边形产生.在此基础之上,本文作者对未淬火车轮试样进行6万转滚动磨损试验以形成多边形磨损,然后对多边形车轮试样进行点状淬火(波谷处淬火)和全表面淬火,继而进行轮轨滚动磨损试验.研究表明:对多边形车轮试样波谷区进行淬火强化后,多边形发展表现出先放缓后加快的现象,波谷逐渐转变为波峰;对多边形车轮试样进行全表面淬火强化后,多边形继续发展,运行15万转后多边形波深呈轻微下降趋势.研究结果对车轮多边形磨损控制技术研究具有理论指导意义.

基于广义重心坐标的多边形域Coons面片

为了提高曲面“补洞”效率,提出多边形域Coons面片,继承了构造双线性Coons面片的布尔和方法,是双线性Coons曲面在凸多边形域上的直接推广.利用双线性坐标改写双线性Coons面片,将参数域推广到凸多边形域,用凸多边形域上的广义重心坐标代替矩形域上的双线性坐标,构造多边形域Coons面片.理论推导和数值算例表明,所提的多边形域Coons面片具有边界插值性,构造简单,计算高效,能够部分解决“补洞”问题.