基于矢量元胞自动机和多主体的区域LUCC建模与模拟

结题报告
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AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    41101349
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    23.0万
  • 负责人：
    曹敏
  • 依托单位：
    南京师范大学
  • 学科分类：
    D0114.地理信息学
  • 结题年份：
    2014
  • 批准年份：
    2011
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2012-01-01 至2014-12-31

项目摘要

土地利用变化模型不仅能模拟不同时期土地覆被在数量上的变化，还能反映出这种变化在空间上的分布情况。初步研究显示，元胞自动机和多主体建模已经成为模拟土地利用变化的重要方法。本课题针对栅格元胞自动机的形状规则一致以及与多主体的数据匹配问题，以景观生态学、地统计学、复杂性科学的原理为理论基础，结合人工神经网络、遗传算法、蚁群算法等群智能优化方法，采用微观与宏观分析相结合、定性与定量分析相结合、模型与原型分析相结合的手段，以自下而上的建模思想，研究矢量元胞自动机和多主体建模原理与方法，解决VCA-Agent行为规则智能挖掘、面向GIS空间分析的VCA-Agent行为过程模型构建等关键技术问题，构建基于矢量元胞自动机和多主体的区域土地利用变化模型。课题拟取位于长江口北岸的启东市为研究案例地区，实现基于矢量元胞自动机和多主体的土地利用变化建模与模拟，丰富土地利用科学的理论与方法。

结项摘要

元胞自动机和多主体建模已经成为模拟土地利用动态变化的重要方法。本课题针对栅格元胞自动机的形状规则一致以及多主体的数据匹配问题，结合蜂群智能优化方法，采用微观与宏观分析相结合、定性与定量分析相结合、模型与原型分析相结合的手段，以自下而上的建模思想，研究矢量元胞自动机建模原理与方法，研究基于矢量元胞自动机和多主体的土地利用变化建模，丰富土地利用科学的理论与方法。本课题主要结论如下：.（1）在分析标准元胞自动机的元胞、元胞空间、转换规则、邻居关系的四个组成部分的基础上，对比分析栅格-矢量元胞自动机在数据结构、元胞定义、邻居划分和转换规则四个方面的差异性。研究认为：两者最根本的差异是由于各自所用数据的数据结构不同而产生的。.（2）使用Model Builder构建一种矢量元胞自动机模型，并用来模拟启东市2002-2007年土地利用演化过程，所构建的矢量元胞模型能较好地模拟土地利用演化过程，模拟结果精度较高。研究认为：Model Builder是构建矢量元胞自动机模型的方法之一。.（3）采用基于拓扑的邻居元胞划分方式，应用蜂群智能算法智能挖掘矢量CA的转换规则，构建基于蜂群算法的矢量元胞自动机模型（ABC-VCA），并以启东城区2002-2007年城市用地扩展过程模拟为研究案例，实现ABC-VCA模型的原型系统，并进行模型精度验证分析。研究认为：人工蜂群算法可以有效地智能挖掘矢量元胞自动机的转换规则，ABC-VCA模型的模拟精度较高。.（4）采用基于促进关系的拓展型邻居元胞划分，构建了VecCA矢量元胞自动机模型。并以启东市城区为研究区域，实现模型的原型系统，实现启东城区2002-2007年城市用地扩展过程模拟，并进行模型精度验证分析。研究认为：基于促进关系的拓展型邻居元胞划分方式，提高了矢量元胞邻居划分的效率和合理性，VecCA模型可以改变矢量元胞的几何形状，具有较高的模拟精度。.（5）采用Agent-based model建模方法，使用ArcGIS的扩展模块Agent Analyst工具，分析Agent类型、状态和行为过程，实现启东市城区2002-2007年城市扩展变化模拟。研究认为：Agent Analyst既发挥了Agent 模型优势模拟地理系统中大量微观主体的局部相互作用来表现宏观空间结构的自组织过程，也充分发挥了GIS的空间表现和空间分析能力。

项目成果

期刊论文数量（11）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（1）
基于MSVM-CA模型的区域土地利用演变模拟
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2012
  • 期刊：
    中国土地科学
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    曹敏;范广勤;史照良
  • 通讯作者：
    史照良
Unique identification of vector geographic objects by location and geometry
通过位置和几何形状唯一标识矢量地理对象
  • DOI：
    10.1080/13658816.2014.933482
  • 发表时间：
    2014-12
  • 期刊：
    International Journal of Geographical Information Science
  • 影响因子：
    5.7
  • 作者：
    Yizhong Sun;Chi Yao;Shixiang;ZhaoMingzhu
  • 通讯作者：
    ZhaoMingzhu
蜂群智能算法的遥感影像分类方法
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2013
  • 期刊：
    测绘学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    曹敏;史照良;阳建逸
  • 通讯作者：
    阳建逸
基于ANN-CA模型的黄土小流域正负地形演化模拟
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2013
  • 期刊：
    地理与地理信息科学
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    张芳;汤国安;曹敏;阳建逸
  • 通讯作者：
    阳建逸
基于Agent的游览路线设计与模拟
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2013
  • 期刊：
    现代测绘
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    曹敏;马强
  • 通讯作者：
    马强

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其他文献

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  • 通讯作者：
    柴国强

其他文献

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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