无序结构的Voronoi网络

本文给出了二维与三维无序结构的数学模型、建立细胞核的充分必要条件和判定细胞核及构作细胞的有效算法,用数学方法有效地解决了二维与三维Voronoi网络的构作问题。

盒内无序结构的Voronoi网络

本文建立有边界的二维与三维无序结构的数学模型，证明了Ｖｏｒｏｎｏｉ网络的全萌性与无隙性定理，给出判定皮肤细胞核的有效算法，用数学方法解决有界Ｖｏｒｏｎｏｉ网络的结构问题．

基于局部聚类的网络Voronoi图生成方法研究

提出一种将网络约束下的Voronoi和空间聚类相结合的方法,通过构造局部的聚类分析方法对网络边进行加权,根据实际的点过程性质可以把权重定义为加权或者乘权,进行标准化后与道路段本身长度融合进行计算,依此生成网络Voronoi图,以期理解城市街道的空间特性。以武汉市江汉区为例,对城市网格管理系统产生的城市事件进行算法验证,结果表明,该方法提供了一种灵活的网络约束下的服务区域划分工具,可用于基于网络空间点过程影响下的服务区划分,也可用于系统性地定量刻画城市管理的动态特性。

水流扩展思想的网络空间Voronoi图生成

顾及城市网络空间中设施点的网络路径距离而非传统的欧式距离的服务功能及相互联系,针对网络空间Voronoi图模型,建立了一种网络空间Voronoi图生成的栅格扩展算法。首先将图结构的边目标剖分为细小的线性单元,称做网络空间的栅格化,引入水流扩展思想,将事件点发生源视为"水源",以栅格单元长度为扩展步长,让水流方向沿着网络上的可通行路径同时向外蔓延,直至与其他水流相遇或者到达边的尽头。该算法可方便地加入网络图结构中的多种约束,如街道边的单向行驶、节点的限制性连接等实际空间限制条件。通过大规模实际数据的数字城市POI点服务范围的试验,表明了该算法的高效率。

道路网络上基于网络Voronoi图的隐私保护算法

基于位置服务(location-based services,LBSs)中的不可信服务提供商不断收集用户个人数据,为用户隐私带来威胁.因此,LBSs中的位置隐私保护研究已在学术界和工业界受到广泛关注.现有道路网络中的位置隐私保护方法大多是基于深度或广度图遍历的算法,需重复扫描道路网络的全局拓扑信息,匿名效率较低.针对这一问题,利用网络Voronoi图(network Voronoi diagram,NVD)将道路网络事先划分为独立的网络Voronoi单元,将传统方法中的多次遍历全局道路网络转化为了访问网络Voronoi单元中的局部路网信息.根据网络Voronoi单元覆盖的移动用户数和路段数,将网络Voronoi单元分为了不安全单元、安全-中单元和安全-大单元3类,提出了适应不同类型网络Voronoi单元特点的高效位置匿名算法.最后,通过在真实数据集上进行大量实验,验证了提出算法在仅比传统算法多牺牲0.01%的查询代价的前提下,保证了100%的匿名成功率和0.34ms的高效匿名时间,在隐私保护强度和算法性能方面取得了较好的平衡.

网络加权Voronoi图的动态构建

当路段的位置关系很复杂时,加权网络Voronoi图是很难构建的。在传统的算法中,计算对象之间的距离必须选择最小距离为共同边界的权数,当路段交叉或重合,构建过程极其复杂,须单独考虑各部分的对象。本文我们给出网络Voronoi图的离散结构,该算法能克服上述缺点,比传统方法更有效,并给出应用实例,对该实例应用软件解决提供了有效的算法。

基于网络Voronoi图的物流配送路线优化的研究

物流配送路线优化是物流活动中重要的环节,能短时高效的配送货物是空间数据优化问题。在空间数据处理方面,Voronoi图理论已经成为研究区域离散数据的有力工具,能够解决地理设施选址布局、服务范围划分、物流园区界定模型。本文引入Voronoi图定义,构建出了基于网络Voronoi图的物配送路线优化的模型。

基于网络Voronoi图和多目标微粒群的空间选址优化

根据网络Voronoi图对中心设施影响范围的空间划分和多目标微粒群的智能搜索提出了一种空间选址的技术方法。城市功能设施的选址往往受到交通网络的影响,而且涉及多个优化目标和约束条件,利用最短路径分析构建的网络Voronoi图来模拟设施的辐射影响范围,并根据其他优化目标和约束条件,使用经过粒子记忆体和遗传交叉机制改进的多目标微粒群算法智能地搜索设施的空间布局位置。实验结果表明,该方法能够较好地模拟出在交通网络和多个约束条件影响下的有限个功能设施的较优布局方案,具有一定的参考价值。

基于网络加权Voronoi图的点群选取

传统基于Voronoi图的算法忽略了点与点之间是通过实际网络距离相连这一事实,针对此缺陷,提出一种基于网络加权Voronoi图的点群选取算法. 1)利用网络扩展法构建点群的网络加权Voronoi图;2)计算每个点对应的网络Voronoi多边形面积及扩展弧段总长度,并以此为依据,为点群中所包含的统计、专题、拓扑和度量信息分别选定量化描述因子;3)提出"同心圆"算法,解决点群取舍问题.实验结果表明,提出的方法顾及了点群权重以及与点群相关联的道路等级、方向及局部密度对选取结果的影响,较好地保持了原始点群的各类信息,选取结果符合实际地理空间特征.

Spark平台上利用网络加权Voronoi图的分散迭代社区聚类并行化研究

针对当下数据大规模增长对计算能力需求的急剧增长,传统独立运行的机器在大规模网络社区中执行社区检测操作时无法提供所需的数据处理能力的问题,提出一种网络加权Voronoi图的并行分散迭代社区聚类法(NWVD-PDICCM)。利用基于网络加权Voronoi图的分散迭代社区聚类方法(NWVD-DICCM)提取大型网络的有效社区结构。结合并行聚类方法,将DICCM方法的操作从串行过程转换为并行计算。利用执行并行社区聚类时的图分区,通过最小化从属工作者之间的通信来加速该过程。仿真实验结果表明,NWVD-PDICCM可以与一系列计算机架构平台共同运行,并且实现基于Spark平台的并行操作,相比其他几种较新的方法,在大规模网络数据处理能力方面得到显著提升。

路网中基于Voronoi图的反向最近邻查询方法

针对已有的在路网中的反向最近邻(Reverse Nearest Neighbor,RNN)查询方法存在的不足,提出了利用网络Voronoi图(Network Voronoi Diagram,NVD)的NVD-RNN算法,该算法具有较好的效果,它把路网划分成小的Voronoi区域,并且采用了两个过程:过滤过程和精炼过程。过滤过程主要是提前存储可能的查询结果。精炼过程主要是从可能的结果集合中找到查询结果。并且进一步给出了处理新增加点的ADDNVD-RNN算法和处理删除点的DENVD-RNN算法。实验表明,该算法在处理路网中的反向最近邻问题时有明显的优势。

图数据库Neo4j下的POI同位特征提取

本文以图结构为基础,针对城市兴趣点(POI)在空间网络中的同位特征展开挖掘,突破了传统欧式空间下的各种限制。在理论方面,本文总结了图结构下的空间分布关联特征和挖掘方法,并与欧式空间进行对比,通过剖析Apriori算法,利用网络Voronoi图构建连接图结构和关联规则挖掘算法的桥梁,并采用同位模式判定方法进行图结构与欧式空间的比较分析;在实践层面,使用图数据库Neo4j存储、管理和处理图结构,充分发挥Neo4j在复杂关联数据处理方面的优势,提升了算法效率。另外,本文还利用Neo4j进行关联规则挖掘,验证了基于图结构的方法比欧式空间更适应城市POI结构特征的结论。

基于Voronoi图的市场域分析研究——以南京苏果超市为例

市场域的合理划分对社会经济活动中的资源优化配置有着重要的意义。本文以南京主城区范围内的大型超市卖场以及苏果各类门店超市为主要研究对象,结合空间统计分析与Voronoi图的相关理论算法,考虑了沿着道路的网络距离以及传统自然地理的欧式距离两种因素,分别采用平面和网络的Voronoi图方法对研究区内大型连锁超市的市场域进行划分,对市场域内的苏果超市分布特征进行分析研究。研究结果表明,从大型超市市场域内部的Cv值计算结果来看,南京主城区边缘地带的Cv值较高,尚未形成稳定的市场格局,这会是未来苏果超市布局的战略重点;相比之下南京中心城区附近的Cv值均较低,说明其市场域内已形成较稳定的市场格局。此外还可以看到,基于平面Voronoi图的市场域划分结果基本正确,但在地形起伏较大地方与实际情况误差较大;而基于道路网络的市场域划分结果比较符合人类活动规律,是一种较为科学的空间划分方法。

Cooperative Sensing and Distributed Control of a Diffusion Process Using Centroidal Voronoi Tessellations

This paper considers how to use a group of robots to sense and control a diffusion process.The diffusion process is modeled by a partial differential equation (PDE),which is a both spatially and temporally variant system.The robots can serve as mobile sensors,actuators,or both.Centroidal Voronoi Tessellations based coverage control algorithm is proposed for the cooperative sensing task.For the diffusion control problem,this paper considers spraying control via a group of networked mobile robots equipped with chemical neutralizers,known as smart mobile sprayers or actuators,in a domain of interest having static mesh sensor network for concentration sensing.This paper also introduces the information sharing and consensus strategy when using centroidal Voronoi tessellations algorithm to control a diffusion process.The information is shared not only on where to spray but also on how much to spray among the mobile actuators.Benefits from using CVT and information consensus seeking for sensing and control of a diffusion process are demonstrated in simulation results.

非饱和颗粒材料的多孔连续体有效压力与有效广义Biot应力

多孔连续体理论框架下的非饱和多孔介质广义有效压力定义和Bishop参数的定量表达式长期以来存在争议,这也影响了对与其直接相关联的非饱和多孔介质广义Biot有效应力的正确预测.基于随时间演变的离散固体颗粒−双联液桥−液膜体系描述的Voronoi胞元模型,利用由模型获得的非饱和颗粒材料表征元中水力-力学介观结构和响应信息,文章定义了低饱和度多孔介质局部材料点的有效内状态变量:非饱和多孔连续体的广义Biot有效应力和有效压力,导出了其表达式.所导出的有效压力公式表明,非饱和多孔连续体的有效压力张量为各向异性,它不仅对非饱和多孔连续体广义Biot有效应力张量的静水应力分量的影响呈各向异性,同时也对其剪切应力分量有影响.文章表明,非饱和多孔连续体中提出的广义Biot理论和双变量理论的基本缺陷在于它们均假定反映非混和两相孔隙流体对固相骨架水力−力学效应的有效压力张量为各向同性.此外,为定义各向同性有效压力张量和作为加权系数而引入的Bishop参数并不包含对非饱和多孔连续体中局部材料点水力−力学响应具有十分重要效应的基质吸力.所导出的非饱和多孔介质广义Biot有效应力和有效压力公式(包括反映有效压力各向同性效应的有效Bishop参数)可在以协同计算均匀化方法为代表的非饱和颗粒材料计算多尺度方法中上传到在宏观非饱和多孔连续体设置了表征元的局部材料点.

复杂地质下深基坑工程勘察稳定性分析

为提升深基坑工程勘察的安全性,分析复杂地质下深基坑工程勘察稳定性,综合岩体钻探技术、地质测绘技术和原位测试技术,勘察深基坑工程研究区域地质情况,获得土层勘察结果与岩体力学性能,使用Voronoi节理网络有限元模型,试验计算该深基坑工程稳定性。研究结果表明,该深基坑工程稳定性较差,需要适当使用内排压脚技术,提升深基坑工程稳定性;在极限荷载下,该深基坑工程位移和剪应力增量均较高;在失稳情况下,深基坑工程会发生边坡滑移;深基坑的开挖深度越大,该深基坑工程的稳定性越差。实际施工时,需要从这些方面提升深基坑工程勘察的安全性。

平面微裂纹扩展过程的计算机模拟

运用二维Voronoi网络划分技术模拟了金属材料的多晶体结构,在此基础上,对二维微裂纹在多晶体结构中的扩展过程进行了计算机可视化模拟,并开发出相应的计算机模拟软件.模拟结果再现了微裂纹在各个扩展阶段的形状变化特征及扩展路径,为预测在一定载荷条件下、特定材料中微裂纹的扩展行为提供了一个有效的可视化的手段,同时还为三维微裂纹扩展过程及其行为的模拟奠定了基础.

城市公共资源均等化建设实践

为了合理提高城市公共资源的利用效率,为城市公共资源的精准规划提供有益思路,借助网络Voronoi图和时空行为模型,将地理空间信息与城市人口画像相匹配,绘制15分钟生活圈,设置基本公共服务设施点均等化评价体系,并选取了上海市某些15分钟生活圈开展资源分布的试点研究,探索可落地的均等化策略,为特大城市科学提高基本公共服务均等化水平提供了有益的参考。

基于网络Voronoi图的大规模多仓库物流配送路径优化

由于存在多约束和多个优化目标,物流配送决策非常困难。本文针对城市多仓库物流配送问题,提出基于网络Voronoi图的空间启发式优化方法。从空间角度将多仓库物流配送优化分解为区域分割和路径优化两个空间子问题。基于网络Voronoi覆盖进行服务区域初始划分,顾及仓库容量差异,进行区域边界修正,并创建初始解。路径优化将局部搜索范围限定在网络K近邻内,只搜索最有可能的空间邻域,迭代改进解的质量。该算法最小化路径数量和路径长度。利用深圳市的大规模多仓库物流配送问题测试算法性能。试验结果表明:本文方法能够在15 min内求解6400个客户点的大规模物流配送问题,解的质量优于ArcGIS约10.8%,计算时间约为其21.2%。