处理面板数据的偏序综合评价方法

作为主流处理截面数据的多准则综合评价方法,面对“升级”版的截面即面板数据,几乎失去了“评价”能力。由于时间权重难以通过经验或理论途径获取,使得依赖多个指标进行集结的聚合函数无法运算,导致无法比较方案。应用易于获取的时间权重空间代替时间权重作为聚合函数参数,围绕权重空间极值点集构建偏序关系,进而运行聚合函数实施方案比较。结果表明:只要明确时间和指标各自的权重空间,便能通过偏序Hasse图表达评价结果,不仅能比较优劣,还能反映稳健程度。最后,通过辽宁省14个城市物流行业的面板数据,可以看出偏序综合评价方法不仅能有效处理面板数据,同时具有稳健和分层的特色功能。

基于加权Voronoi图的农村居民点用地适宜性评价及分区管控

随着经济社会的快速发展和城镇化的加快推进,农村人口向城镇集中,造成大量农村宅基地闲置或低效利用,加之宅基地布局散乱、基础设施配套不全,严重影响农村土地利用效率提升和人民生活水平的提高。本文以景泰县为例,在测算农村居民点整治潜力的基础上,应用加权Voronoi图进行农村建设用地适宜性评价和空间热点分析,探究农村居民点布局优化方向与发展的路径策略。结果表明,景泰县农村居民点整治潜力为876.16 hm2,整治潜力较大;农村建设用地适宜性整体较好,但各区域的差异较大,划分为适宜性好、较好、一般、较差、差5个等级;在此基础上将研究区划分为5种农村居民点发展模式区,并针对性地提出管控策略,为更好地开展国土空间规划编制、提高农村土地利用效率,助推乡村振兴提供参考和借鉴。

顾及加权Sobel滤波特征增强的空天影像稳健匹配方法

针对航空航天影像之间存在显著的跨视角差异、尺度和尺寸差异、旋转和位移差异以及非线性辐射差异,导致空天影像匹配难以高效稳定的问题,设计了一种顾及加权Sobel滤波特征增强的空天影像稳健匹配方法,从而完成卫星影像和无人机影像之间的稳健匹配。首先,对空天影像进行相位一致性计算,得到相位最大最小力矩图,并对力矩图进行特征点检测;然后,使用顾及加权Sobel滤波特征增强的加权梯度特征描述子对特征点进行描述;最后,利用欧氏距离作为匹配测度进行同名点识别,将多组存在不同程度的视角差异、旋转差异、尺度差异和非线性辐射差异的空天影像作为数据源,分别与基于改进SURF检测器的局部高分辨率图像配准、定向自相似直方图匹配、位置尺度定向不变特征变换和尺度不变特征变换等算法进行了对比实验。结果表明:所提方法在综合匹配性能上明显优于其他方法,能够实现航空航天影像的稳健匹配。

考虑用户动态充电需求的充电站选址定容优化

针对城市EV(电动汽车)充电站规划建设中投资高、效率低的问题,提出一种考虑用户动态充电需求不确定性的充电站选址定容优化模型。首先,基于出行链理论和OD(起讫点)矩阵研究EV出行特性,结合Dijkstra算法和蒙特卡洛法建立EV的充电负荷时空分布预测模型。其次,建立以充电站经营者年化成本、EV用户年化经济损失之和最小为目标的充电站选址定容模型,采用加权Voronoi图与自适应模拟退火粒子群优化算法求解,确定充电站的最优数量、位置及服务范围。最后,在定容模型中引入不确定情境集描述用户动态充电需求的不确定性,并采用鲁棒优化理论求解充电站容量。针对北方某市部分城区的EV充电站规划问题开展算例分析,验证了模型的有效性。

含负权有向图最短路问题的新解法

通过简要分析现有含负权有向图最短路问题求解方法,基于Dijkstra算法图表法的基本原理,提出了一种新的较为直观的图表求解方法。该方法根据问题抽象所得的含负权有向图,通过确定权数来求解最短路问题,并给出了计算实例。结果表明,该方法具有实用性,且所提算法具有简便直观,计算量较少,不易出错,效率较高的特点。

A Novel Symbolic Algorithm for Maximum Weighted Matching in Bipartite Graphs

The maximum weighted matching problem in bipartite graphs is one of the classic combinatorial optimization problems, and arises in many different applications. Ordered binary decision diagram (OBDD) or algebraic decision diagram (ADD) or variants thereof provides canonical forms to represent and manipulate Boolean functions and pseudo-Boolean functions efficiently. ADD and OBDD-based symbolic algorithms give improved results for large-scale combinatorial optimization problems by searching nodes and edges implicitly. We present novel symbolic ADD formulation and algorithm for maximum weighted matching in bipartite graphs. The symbolic algorithm implements the Hungarian algorithm in the context of ADD and OBDD formulation and manipulations. It begins by setting feasible labelings of nodes and then iterates through a sequence of phases. Each phase is divided into two stages. The first stage is building equality bipartite graphs, and the second one is finding maximum cardinality matching in equality bipartite graph. The second stage iterates through the following steps: greedily searching initial matching, building layered network, backward traversing node-disjoint augmenting paths, updating cardinality matching and building residual network. The symbolic algorithm does not require explicit enumeration of the nodes and edges, and therefore can handle many complex executions in each step. Simulation experiments indicate that symbolic algorithm is competitive with traditional algorithms.

基于风险权重的综合传动装置任务可靠性预计

针对综合传动装置内不同类别零部件功能和工作风险差异化,提出了一种基于风险权重联合的综合传动装置任务可靠性预计新方法。首先,根据系统任务功能利用可靠性框图法评估综合传动装置系统可靠性。其次,在给定部件故障模式发生概率等级定义及评分准则基础上,引入模糊理论建立风险权重系数计算方法。最后,用某履带车辆综合传动装置的可靠性预计进行了实例验证。实验结果表明,该方法具备一定的合理性和有效性,可为管理部门提供可靠性设计需改进的重点关注部件,为传动装置后续优化设计提供更大的改进空间,具备广泛的应用推广前景。

基于图和规则的机匣加工特征识别方法研究

由于机匣加工特征多、类型复杂,目前主要采用手动式、交互式等加工特征识别方法来实现机匣工艺设计过程中的特征提取,但是这些方法操作繁琐,智能化程度不高,导致工艺设计周期长。为了提升机匣加工特征识别效率,实现特征识别自动化,提出了一种基于图和规则加工特征自动识别方法。首先,根据机匣几何结构复杂程度,对机匣加工特征进行了归类。然后采用边界表示法表征机匣三维模型,定义了面属性、边属性、角度属性及面与面之间的拓扑关系码,提出了基于加权属性邻接矩阵的机匣三维模型的数据结构,通过对加权属性邻接矩阵的遍历和行列运算,建立了机匣加工特征的识别和抑制规则,构建了特征识别和抑制算法,并与预定义规则库进行匹配。最后在MATLAB平台上搭建了特征识别的仿真环境,选择了三个典型机匣案例,测试了机匣加工特征识别效果。结果表明,该特征识别方法具备较高的识别精度和效率,识别62阶矩阵仅用时0.171s。

加权泰森多边形在2021年云南漾濞M_(S)6.4地震后应急避险安置点责任区划分的应用

以2021年云南漾濞M_(S)6.4地震为例,综合考虑震后安置点容量和居民点实际情况,利用无人机航拍影像,通过人工矢量化、空间插值、震害识别、创建缓冲区等预处理,获得基于建筑物的漾濞县城震后应急避险安置点容量、建筑物破坏程度、交通便捷度和人口分布4个影响因素精细化数据。以影响因素为权重因子,使用加权泰森多边形法对研究区应急避险安置点进行责任区划分。结果表明:责任区失去住所人数均未超出对应安置点容量,位于老城区责任区的安置点服务压力较大,新城区责任区的安置点服务压力较小。

燕山红玉肉鸡体重预测模型以及与体尺最优回归方程的建立

试验旨在研究燕山红玉肉鸡生长发育规律,探究体重与体尺指标之间的关系。试验选取体重相近、发育正常的1日龄燕山红玉雏鸡200只,公、母各半,饲养至20周龄。每次测量数据时分别从公母鸡中随机选择30只,第一个月每周称一次体重,之后每月测量一次体重、体尺指标。试验结束后,对燕山红玉公母鸡0~20周龄体重进行显著性分析,绘制体重散点图,添加趋势线,建立回归模型,获得拟合度最高的回归方程;同时对燕山红玉肉鸡8~20周龄龄体尺指标进行显著性分析,对体重及5项体尺进行相关分析和逐步线性回归分析。结果显示,公鸡4~20周龄体重极显著大于母鸡(P<0.01)。燕山红玉肉鸡体重基本呈直线式增长,8周龄是生长拐点。体重(y)与周龄(x)之间的最优回归模型为公鸡:y=0.1439x^(2)+174.31x-128.12,相关系数(R^(2))为0.9891;母鸡:y=-0.022x^(2)+135.78x-66.781,R^(2)为0.9921,拟合度较好。8~20周龄公鸡各项体尺指标均极显著大于母鸡(P<0.01)。体斜长、胸宽和胸深与燕山红玉体重相关系数较大,胸宽和胸围是对燕山红玉肉鸡体重影响较大的体尺指标。研究表明,1月龄前燕山红玉肉鸡生长发育缓慢,2~3月龄生长发育迅速。生长阶段、性别不同,燕山红玉肉鸡各体尺指标与体重的相关程度也不同。

基于多目标优化的机场机坪管制区域划分方法研究

为均衡各机坪管制区域间的交通复杂度以及管制员工作负荷,以航空器机坪安全运行为出发点,依据交通复杂度、管制员工作负荷、区域划分结构指标以及优化建模理论划分机场机坪管制区域,利用基于加权Voronoi图生成的坪移交区域划分模型生成初始场面区域,建立机坪管制区域优化划分模型的目标函数和约束条件,并基于实际机场运行数据进行实例验证。研究结果表明:管制区域优化划分数目为2时,对比东、西管制区域划分方案,优化后的划分方案其机坪交通复杂度减小36%,机坪管制员工作负荷减小25.9%,管制区域紧密性指标小于0.5,采取优化方案之后的机坪管制区域交通复杂度及管制员工作负荷更为均衡。研究结果对于提升机场机坪运行的安全性能具有重要意义。

2000—2018年内蒙古沙区“生态-经济-社会”复合系统脆弱性演变及关键影响因素

在气候变化和人类活动共同影响下,沙区“生态-经济-社会”复合系统快速变化,为沙漠化治理及区域可持续发展带来了严峻的挑战。因此,揭示沙区“生态-经济-社会”复合系统脆弱性演变规律,辨识影响脆弱性演化的关键因素及区域差异对沙区可持续管理具有重要意义。以内蒙古自治区为研究区,利用“暴露-敏感-适应”评估模型构建沙区“生态-经济-社会”复合系统脆弱性评价指标体系,将空间主成分分析与时空地理加权回归模型相结合,探讨2000—2018年内蒙古“生态-经济-社会”复合系统脆弱性时空演变及关键因素作用机制。结果表明:(1)脆弱性及暴露度、敏感性和适应性三个维度在空间上均有较强的异质性特征,脆弱性具有整体分散、局部聚集的分布格局;暴露度的空间分布为中部高,两边低;敏感性的空间分布为西部高,东部低;适应性的高低值分布与脆弱性相反。(2)脆弱性的变化在总体上呈现大部分区域降低,局部区域升高的趋势,显著升高区域主要聚集在内蒙古南部地区。(3)影响脆弱性分布的因素在每年均有所不同,但总体上植被覆盖度、沙漠化程度、气象指数等生态指标是影响脆弱性显著变化区域的主要因素。

三维精确power图的GPU并行计算

power图(加权Voronoi图)的计算是计算机图形学和计算几何等领域的一项基础任务.针对求解三维power图的传统串行方法所需的时间成本较高,且现有并行算法所得结果为近似解,提出一种新颖的GPU并行计算方法.首先给出power图与高一维受限Voronoi图的等价构造方法,将Voronoi图的无网格方法直接推广到power图的计算.因此,给定的加权种子点被置于更高一维空间中的一组方格内,据此快速搜索每个种子点的邻居关系,进而使用各个种子点与其若干个邻居的中垂面对各自的power胞元进行并行裁剪,以快速地获取三维空间中的精确power图.对比不同求解域下和5万个种子点的计算耗时,比现有方法具有超过3倍的加速比.

改进非局部均值滤波在图像降噪处理中的应用

针对传统非局部均值滤波应用于图像降噪存在降噪效果欠佳、运行效率低的问题,从两个角度对算法进行改进。采用积分图避免重复性计算,提高算法运行效率。采用相似权重系数融合像素点欧式距离改进相似权重系数与最大特征高斯加权系数,提高算法降噪性能。对比不同算法降噪性能,结果表明改进非局部均值滤波算法不仅对图像噪声平滑彻底,同时还可以有效恢复图像边缘。

A novel model to evaluate spatial structure in thinned conifer-broadleaved mixed natural forests

In order to ensure the effective analysis and reconstruction of forests,it is key to ensure the quantitative description of their spatial structure.In this paper,a distance model for the optimal stand spatial structure based on weighted Voronoi diagrams is proposed.In particular,we provide a novel methodological model for the comprehensive evaluation of the spatial structure of forest stands in natural mixed conifer-broadleaved forests and the formulation of management decision plans.The applicability of the rank evaluation and the optimal solution distance model are compared and assessed for different standard sample plots of natural mixed conifer-broadleaved forests.The effect of crown width on the spatial structure unit of the trees is observed to be higher than that of the diameter at breast height.Moreover,the influence of crown length is greater than that of tree height.There are nine possible spatial structure units determined by the weighted Voronoi diagram for the number of neighboring trees in the central tree,with an average intersection of neighboring crowns reaching 80%.The rank rating of natural forest sample plots is correlated with the optimal solution distance model,and their results are generally consistent for natural forests.However,the rank rating is not able to provide a quantitative assessment.The optimal solution distance model is observed to be more comprehensive than traditional methods for the evaluation of the spatial structure of forest stands.It can effectively reflect the trends in realistic stand spatial structure factors close to or far from the ideal structure point,and accurately assesses the forest spatial structure.The proposed optimal solution distance model improves the integrated evaluation of the spatial structure of forest stands and provides solid theoretical and technical support for sustainable forest management.

基于多约束联合优化的多址通讯信道分配方法

多址通讯系统中存在信道衰减、链路调度,以及干扰复杂等问题,现有的信道分配方法在效率和可靠性等方面仍然具有不足之处,于是提出了基于多约束联合优化的信道分配方法。建立多址通讯系统模型,对传输信号、信噪比和传输速率进行分析,建模过程中充分考虑用户的干扰、干扰增益和干扰功率。基于模型分析,联合信道干扰、信道匹配,以及传输功率对信道分配策略进行约束。在计算信道干扰时将其转换成干扰加权图求解,即利用分组得到最低用户干扰。利用信道匹配作为共用信道的依据,来提高信道利用效率;通过用户效用推导出传输功率,并引入完成优化求解。通过仿真,验证了所提方法在多指通讯信道分配时具有较高的处理效率和可靠性,显著提高抗干扰能力,降低了传输功耗和阻塞风险,从而有效保证了用户服务需求。

基于非匀质空间下Voronoi图的城市影响范围研究

为解决城市影响范围研究中忽略非匀质空间的问题,本文以光栅扫描算法为基础,提出了一种非匀质空间下面状加权Voronoi图生成算法。首先,对面状目标和栅格空间赋予不同的权重;其次,采用3×3邻域模板进行十字交叉4次光栅扫描,在距离变换中按栅格像元传递权重对距离进行分解,完成非匀质空间下面状加权Voronoi图的生成;最后,以山西省11个地级市为研究区,进行了验证。结果表明,改进后的算法实现了非匀质空间面状加权Voronoi图的生成;相比点状加权V图,城市之间权重差异较大,距离较近时,面状加权V图更适合城市影响范围划分。

基于博弈论的变电站规划研究

针对城市电网变电站规划问题,提出一种基于博弈论的混合算法。该算法将博弈理论与渔夫捕鱼算法(fisher fishing,FF)、粒子群算法(particle swarm optimization,PSO)相结合,设置两个子群和两个博弈策略(FF算法、PSO算法),构建相应的博弈收益矩阵,由加权Voronoi图划分变电站的供电范围,校验其负载率,再以变电站规划年最小费用为适应度函数。两个子群通过博弈收益矩阵周期性的选择和更换搜索策略,在可行解空间内快速寻优。FF算法搜索盲目性过大,收敛较慢;PSO算法易陷入局部最优解。提出的算法将二者进行混合优化,可以取长补短,收敛速度比FF算法快,求解精度比PSO算法高。通过对某市中心城区的规划实例分析,验证了所提算法能够有效解决变电站规划问题。

基于最小生成树算法构造有向无环图在工业控制的应用

最小生成树算法是解决带权无向图中生成最小生成树的重要方法.探讨了最小生成树算法在工业控制领域仪表回路图中的应用,即在有向图中,找出有向的最小生成树.介绍了应用Kruskal算法、Prim算法和Boruvka算法、破圈法构造最小生成树过程.对比分析了四种算法在构造最小生成树的时间复杂度和空间复杂度.应用结果表明:该算法可在仪表回路图中,找到其最小生成树,不仅可以以最小的代价得到仪表数据反馈的完整路径,而且还可以去掉多余的路径分支,减少存储空间,提高仪表回路图的展示性能.

Voronoi图的扩展、生成及其应用于界定城市空间影响范围

在总结国内外文献的基础上 ,提出了常规Voronoi图的两种扩展形式 ,即线的加权Voronoi图和面的加权Voronoi图 ,并在地理信息系统软件Arc/Info的支持下 ,实现了基于栅格方法的若干类Voronoi图的自动构建 ,这种方法可以处理任意图形的线状和面状发生元情形 .以界定河南省城市空间影响范围为例 。