集成GIS和CA在模拟土地利用变化中的应用

本文讨论了地理信息系统（GIS）与元胞自动机（CA）集成的意义,阐述了以CA为核心的集成方法,然后利用这种集成方法实现GIS和CA的集成来模拟实验区域土地利用变化情况。     

基于元胞自动机的小样本集分类算法

样本集中的数据数量过少会影响最后的分类精度。为此,提出基于元胞自动机模型的小样本集分类算法,利用元胞自动机的状态转换规则和分类规则,通过元胞空间的演化实现对数据集的分类。对标准数据集的测试结果表明,在小样本集和样本集中数据分布不均匀的情况下,该算法具有较高的分类精度。     

基于改进蚁群算法的CA的应用——以土地利用模拟为例

元胞自动机转换规则的获取对模拟至关重要。对蚁群分类规则挖掘算法进行改进,并将该算法挖掘的转换规则作为元胞自动机的转换规则,提供了一种利用元胞自动机进行模拟的方法,以武清区土地利用模拟为例进行实验,表明了方法的有效性。该方法可应用到其他分类规则和转换规则挖掘中,也可应用到元胞自动机模拟的其他研究中。     

喀斯特石漠化演化预测CA模型

近年来,石漠化的研究常借助于GIS等相关技术来完成,但GIS在石漠化的动态模拟演化方面存在不足。而元胞自动机(CA)具有强大的空间动态模拟功能,鉴于此,在GIS技术的支持下,以CA理论为基础建立了分别采用Moore型和扩展Moore型邻域的CA模型,以某地1988和1999年石漠化数据为始端数据运行模型,通过将模拟结果与实际数据进行比较,对模型进行参数调整和预测检验。实验结果表明:两种模型预测的结果均可以基本反映实际石漠化发展趋势,而采用扩展Moore型邻域的CA模型要比采用标准Moore型邻域的CA模型具有更高的准确度和可信度;用此方法对石漠化进行演化预测是有效的。采用扩展Moore型邻域的CA模型对2012年该区石漠化状况进行了预测。     

元胞自动化与软计算的集成及其应用

介绍了元胞自动机的思想来源和基本原理，对元胞自动机与软计算的人工智能技术进行比较并加以集成，讨论了近年来它在混沌分形，图像处理，智能材料，机器学习，模拟复杂现象等领域中的应用成果，并对进一步研究进展展望。     

MapInfo中元胞自动机集成开发方案及其应用

元胞自动机与地理信息系统(GIS)的集成弥补了GIS在时空分析和时空演化方面的不足,为地理学的研究提供了新的手段。论文用实例论述了MapInfo中元胞自动机的集成开发方案。讲述了元胞自动机的原理及与GIS集成的优点和具体技术,并就二值型(城市扩张演化型)元胞自动机的应用做了示范。     

元胞自动机在图像修补中的应用研究

提出了一种随机元胞自动机模型算法,使用邻域和迭代规则作用于图像的缺失部分,使缺失的部分通过吸收原有图像的数据进行自我修复。该方法的特点在于规则简单、容易实现,不需要针对特定图像设置先验参数,可以恢复任意的有缺失部分的数字图像,并且具有较高的运行速度。     

元胞自动机在农村土地利用动态模拟中的应用研究

本文从元胞自动机的原理、特征出发探讨了元胞自动机(Cellular Automata))在模拟农村土地利用演化格局应用中的可能性,并对利用元胞自动机进行农村土地动态模拟的核心问题-转换规则进行了初步探讨.     

基于空间信息多级网格的CA模型研究

具备时空计算特征的元胞自动机(CA)模型与GIS集成极大促进了GIS对地理过程的模拟能力。论文简要介绍了空间信息多级网格(SIMG)——一种既能适合网格计算环境又充分考虑到地球空间的自然特征和社会属性的差异性及经济发展不平衡的特点的空间信息表示新方法。充分研究了SIMG与CA之间的联系,分别讨论了在SIMG上CA元胞及状态的确定、元胞空间的确定、规则的定义、时间粒度确定等,提出了空间信息多级网格元胞自动机模型(SIMGCA),并提出了SIMGCA模型在土地利用/覆被变化中的应用框架。     

面向对象的有限空间内人群流动CA模型研究

为了模拟在有限空间中大量人员的流动分布，基于面向对象技术，在已有交通流模型和行人流模型的基础上，建立了一个在有限空间内高密度人群流动的元胞自动机模型。采用面向对象思想的建模方法，使得模型具有很好的适用性、扩展性和复用性。并根据出现高密度人群的一般情况和控制对象的需求，提出“元胞控制块”的概念，使整个模型架构具有很强的应用转化能力。计算机模拟验证的结果良好，充分显示了元胞自动机模型对复杂人群流动的模拟能力。     

一维加性扩展CA的伪随机序列的生成方法

随机序列在密码学中有广泛的应用,随机序列发生方法已成为密码学的重要研究课题之一。针对扩展元胞自动机中搜索空间过大的问题,构造出一维加性扩展元胞自动机模型。结果表明,该文的发生方法具有较好的性能,为密码学中的随机序列提供了一种新的发生方法。     

基于扩展型二维CA的图像加密算法

根据数字图像的存储特点,提出一种基于扩展型二维元胞自动机的图像加密算法,将二维元胞自动机与图像加密技术结合,利用元胞自动机生成数值范围在0-255区间的二维伪随机数矩阵,截取与图像大小相等的伪随机数矩阵作为密码对图像像素进行加密,解密为加密的逆过程。实验结果表明,该算法能快速产生密码,加密形式简单,具有较好的抗攻击能力,适合对数据量大的数字图像进行加密。     

基于CA的离散粒子系统仿真和显示研究

综合考虑计算的效率,根据真实存在的离散粒子系统的特点,进行元胞自动机模型的建立和规则设计,并以一个三维螺旋空间为例进行仿真和分析。实例表明,该方法在三维复杂空间中运行,元胞自动机模型能定性地体现粒子之间的碰撞和摩擦现象。该方法可以用于动态显示三维离散粒子系统的演化过程,计算效率优于传统的离散单元法.     

元胞自动机模型在成都市城区城市扩张中的应用

研究城市空间格局演变,获取城市扩张模式和扩张形态,对研究环状城市发展的特点和方向具有重要意义。针对传统元胞自动机模型单一的转换规则在模拟环状结构城市扩张中存在不足的问题,提出了一种融合时空转换规则的元胞自动机模型,研究该模型在成都市城区城市扩张中的应用。以成都市一圈层和二圈层为研究区,结合多时序遥感影像、高程、坡度、水系和路网,构建马尔可夫状态转移概率矩阵和适宜性图集,模拟研究区2009年、2018年、2027年城市扩张,并分析城市空间格局演变。结果表明：研究区2009年、2018年城市扩张模拟结果Kappa系数分别为0.839 7、0.749 7,提出的元胞自动机模型能较好地适用于研究区;研究区城市空间结构整体呈环状放射形态,城市南边出现新的增长中心,新增建设用地沿已有建筑和路网分布;基于静态时空转换规则的元胞自动机模型在短期预测上效果较好。     

基于元胞自动机的小生境微粒群算法

小生境技术的引入,提高了微粒群算法处理多峰函数优化问题的能力。本文提出了基于元胞自动机邻域的小生境微粒群算法,并通过对典型函数进行测试,实难结果表明,该算法在复杂函数(较难收敛函数)的优化中比基于环形结构的标准小生境微粒群算法要好。     

基于P2P技术的流媒体服务模型及其CA仿真

提出了一种基于P2P技术的网络流媒体模型,该模型与传统模型相比,可以充分利用空闲网络带宽,在占用少量服务器资源的同时达到理想的视频播放效果。文章进一步利用元胞自动机对该模型和传统模型进行了模拟及对比分析,模拟结果表明该模型在服务器资源占用和用户的支持等方面均优于传统网络流媒体模型。     

基于多智能体与GIS城市土地利用变化仿真研究*

摘要：为动态模拟城市土地利用变化,以复杂适应系统理论为基础,通过集成多智能体、GIS和元胞自动机建立城市发展模型,并以Repast和 ArcGIS为基础设计实现了城市土地利用动态模拟系统,并以广州市番禺区为例进行了仿真实验。仿真结果表明,该方法是一种模拟土地利用变化的有效方法,可以为城市建设、管理和规划工作提供辅助决策支持。     

电子邮件病毒传播的元胞自动机建模与分析*

为研究电子邮件病毒在有向无标度网络上的传播行为,基于元胞自动机理论,提出一个电子邮件病毒传播的元胞自动机模型。在该模型下,仿真分析多种因素对电子邮件病毒传播行为的影响,结果表明：在给定的有向无标度网络中,病毒传播速度和传播规模随着电子邮件病毒附件打开概率增加而增大,网络的有向性增加病毒传播规模对于免疫概率的敏感性,病毒传播演化主要与节点入度相关。研究还表明,病毒先感染入度大的节点,后感染入度小的节点,而节点感染病毒先后顺序与节点出度没有明显关系。     

基于元胞自动机的教与学优化算法

为解决教与学优化(TLBO)算法易陷入局部最优的问题,提出了一种基于元胞自动机的教与学优化算法(CATLBO)。算法建立了四边形网状元胞自动机模型并指定其邻域结构和规则。为保持种群多样性,在教学阶段提出以一定的概率接收退步个体的策略;为加快收敛并保证解的精度,在学习阶段制定不同学习规则,劣势个体向优势个体学习,优势个体执行混沌扰动进行自我学习。使用多个Benchmark测试函数和经典TSP问题对算法进行了仿真。结果表明:CATLBO算法全局搜索能力强,与基本TLBO等算法相比,在处理高维多峰问题上更具优势。     

基于二维CA和混沌系统的图像加密新算法

基于二维元胞自动机和Logistic混沌映射,提出了一种新的图像加密算法.该算法主要思想是采用Logistic映射设计一种非线性耦合结构来对明文像素矩阵进行置乱,然后在分析元胞自动机的混沌和密码学性质的基础上构造一个二维伪随机数矩阵来进行图像加密.仿真实验结果表明,该算法具有较大的密钥空间,对密钥具有极高的敏感性,密文具有良好的扩散和统计特性,可以有效地抵御穷举攻击、敏感性攻击以及统计攻击等.