基于逻辑回归 CA 模型的溢油模拟与预测.pdf

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1、第38卷第6期测绘与空间地理信息V01.38.No.62015年6月GEOMATICS&SPATIALINFoRMTlONTECHNOLOGYJun.,2015基于逻辑回归CA模型的溢油模拟与预测张亦汉,吴秉琦,吴青(广东财经大学地理与旅游学院,广东广州510320)摘要:结合逻辑回归方法和元胞自动机模型构建了逻辑回归CA模型,模型中的逻辑回归方法能够很方便地获取影响因子的权重,再设置起止条件等,便可以模拟出溢油的动态变化情况。把模型应用到DeepSpill项目的溢油模拟实验中,结果表明,从模型结果的形态看,模拟结果与检验结果吻合程度较高,能够很好地模拟出溢油扩散与漂移等重要的溢油特性。

2、从统计分析中可知,模拟结果的总精度可达96.8%,Kappa系数达到0.834。关键词:元胞自动机(CA);溢油模拟;逻辑回归;DeepSpill中图分类号:P208文献标识码:A文章编号:1672—5867{2015)06—0010—03SimulationandPredictionofOilSpillBasedonLogisticRegressionCAModelZHANGYi—han,WUBing—qi,wUQing(SchoolofGeographyandTouHsm,GuangdongUniversityofFinanceandEconomics,Guangzhou510320

3、,China)Abstract:Inthispaper,anewlogistic—regressionCAmodelwasproposedbycombiningcellularautomataandlogisticregressionforsimulatingoilspil1.Thelogisticregressioninthemodelcaneasilyobtaintheweights.Thentheweights,initialimageandendcondi—tionsareinputintothemodeltosimulatethedynamicchanges.Themodeli

4、sappliedtosimulateoilspillinDeepSpillproject.Fromvisualcomparison,thesimulationresultsareconsistentwithrealsituation.Statisticanalysisshowsthattheoverallaccuracyisupto96.8%andKappacoefficientis0.834.Cansimulatethediffusionanddriftofoilspillsandotherimportantcharacteristicsoftheoilspil1.Keywords:c

5、ellularautomata(CA);simulationofoilspill;logisticregression;DeepSpill溢油在海洋中的动态过程是非常复杂的,受到动力0引言因素(海风、波浪、洋流等)、环境因素(温度、盐度和光照石油污染是许多国家和地区面临的环境问题⋯。根等)以及油品特性等多种因素的影响,溢油可以产生扩散据调查与统计,频繁发生的海上溢油事故致使每年至少(在重力、表面张力、惯性力和黏性力作用下的物理扩有6000000吨石油泄入到海洋中。在中国近岸海域的张)、风化(蒸发、溶解、乳化和生物降解等风化过程引起溢油总量约为每年160O000吨。溢油污染将严重威胁着的化

6、学变化)和漂移(在流场、风场等动力因素作用下的海洋生态环境,并对社会、经济等产生长期的影响。因运动)J。通过深入研究,许多学者提出了各种模型,这此,许多国家都制定了相应的法律、法规规范石油运输和些模型主要可分为两类:基于物理过程的溢油数值模拟开发,并投入较多的人力、财力进行科研工作,模拟溢油和基于CA模型的溢油模拟。基于物理过程的溢油数值在水中的运动轨迹。研究表明,溢油模拟的方法能够模拟主要是采用基于物理过程和微分方程的数值模拟,准确地模拟并预测溢油的动态变化,是制定溢油应急对通过给定相应的参数和初始值并设置模拟规则模拟出溢策和保护海洋生态环境的基础和前提,能够为快速应急油的演变过程,对

7、于研究溢油变化的机理、掌握其演变规响应、减少溢油影响范围、降低经济和环境损失提供科学律有重要的作用J。但是这些模型往往比较复杂。基的决策支持。于元胞自动机(CA)溢油模型是一种很好的替代方法,模收稿日期:2015一Ol一20基金项目:国家重点基础研究发展规划“973”资助项目(2OlICB707103);国家自然科学基金资助项目(41301408);广东省自然科学基金资助项目($2013040016071)资助作者简介:张亦汉(19

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