为了探究城市扩展的规律,为城市的规划做出前瞻性的预测,将神经网络与元胞自动机相结合,从不同时相遥感数据中挖掘城市扩展土地利用演变的规律,自动找到土地利用元胞的转换规则,并以该规则反演和预测城市的扩展演变。应用该方法对义乌市的扩展作了实证分析和模拟预测,与同期义乌城市发展状况基本相吻合。 ### 基于神经网络与元胞自动机的城市扩展模拟 #### 一、研究背景与意义 随着全球化的加速和城市化进程的不断推进,城市土地利用的变化已成为一个重要的研究领域。城市扩展过程中涉及多种因素的影响,如经济发展水平、人口增长速度、政策导向等,这些因素共同作用导致了城市空间结构的演变。传统的研究方法往往难以准确捕捉到这些复杂因素之间的相互作用及其对城市扩展的影响。因此,探索一种能够有效模拟和预测城市扩展规律的方法显得尤为重要。 #### 二、元胞自动机(CA)与神经网络(ANN)结合的城市扩展模型 ##### 1. 元胞自动机理论基础 元胞自动机(Cellular Automata, CA)是一种用来模拟复杂系统的数学模型,它通过简单的局部规则来描述系统中各组成部分(即元胞)之间如何相互作用,进而推演出整体行为。CA模型主要由以下几个要素构成: - **元胞(Cell)**:构成系统的基本单位,例如土地利用类型。 - **元胞空间(Cell Space)**:所有元胞组成的集合。 - **状态(State)**:每个元胞可能处于的一种或多种状态之一。 - **邻域(Neighborhood)**:用于定义一个元胞周围与其相互作用的其他元胞集合。 - **规则(Rule)**:决定元胞状态转换的具体法则,是CA模型的核心。 ##### 2. 神经网络(Artificial Neural Network, ANN)的应用 人工神经网络是一种模仿人脑神经元结构的计算模型,通过大量的训练学习数据集中的模式和规律,具有较强的非线性拟合能力和自适应能力。在城市扩展模拟中,ANN可以通过学习历史遥感图像数据,自动识别出影响城市扩展的关键因素,并建立这些因素与城市土地利用变化之间的关联。 ##### 3. ANN-CA城市扩展模型 结合上述两种技术,ANN-CA模型首先利用神经网络从不同时相的遥感数据中挖掘城市扩展土地利用演变的规律,自动找到土地利用元胞的转换规则。接着,利用这些规则作为元胞自动机的转换规则,实现对未来城市扩展的模拟和预测。 #### 三、模型实施步骤 ##### 1. 数据准备 收集不同时间点的城市遥感图像数据,这些数据应覆盖城市扩展的不同阶段,以便于后续的模型训练和验证。 ##### 2. 特征提取 从遥感图像中提取与城市扩展相关的特征,如道路分布、建筑物密度、绿地比例等。 ##### 3. 神经网络训练 利用提取的特征训练神经网络模型,目的是让模型学会识别影响城市扩展的关键因素,并建立这些因素与土地利用变化之间的联系。 ##### 4. 规则挖掘 根据训练好的神经网络模型,自动挖掘出不同土地利用类型之间的转换规则。 ##### 5. 元胞自动机模拟 利用挖掘出的转换规则作为元胞自动机的规则,对城市未来的发展趋势进行模拟预测。 #### 四、案例分析——义乌市扩展模拟 ##### 1. 实证分析 该研究选择了浙江省义乌市作为案例,通过对该城市不同时期的遥感数据进行分析,建立了ANN-CA模型,并成功模拟了义乌市的土地利用变化过程。模拟结果与义乌市实际的城市发展情况基本相符。 ##### 2. 模型优化 通过对比分析模型预测结果与实际情况的差异,进一步调整模型参数,提高模型的预测精度。 #### 五、结论 本文提出了一种基于神经网络与元胞自动机相结合的城市扩展模拟方法。该方法不仅能够有效地挖掘城市扩展土地利用演变的规律,还能通过模拟预测帮助城市规划者做出前瞻性决策。通过对义乌市的实证分析表明,这种方法具有较高的预测准确性和实用性,对于指导城市规划和发展具有重要意义。
2025-04-22 12:42:07 1.7MB 自然科学 论文
1
风功率预测是能源领域的重要研究课题,特别是在可再生能源利用中占据关键地位的风电场运营中。随着技术的进步,神经网络模型被广泛应用于风功率预测,因其强大的非线性建模能力,能有效处理复杂的气候数据变化。本项目是基于神经网络的风功率预测在MATLAB环境下的具体实现。 我们要理解神经网络的基本概念。神经网络是一种模拟人脑神经元工作原理的计算模型,由大量的节点(神经元)和连接这些节点的边(权重)构成。在风功率预测中,神经网络可以学习并捕获风速、风向等气象参数与风力发电量之间的复杂关系。 MATLAB是一个强大的数学计算软件,它提供了丰富的神经网络工具箱(Neural Network Toolbox),用于构建、训练和测试各种类型的神经网络模型。在这个项目中,我们可能会用到如Feedforward网络(前馈网络)或者Recurrent Neural Networks(循环神经网络),它们都能处理时间序列数据,适合风功率这种具有时间依赖性的预测任务。 文件"yucemin5.m"很可能是实现神经网络模型的MATLAB代码。在这个文件中,开发者可能定义了神经网络结构,如输入层(风速、风向等气象参数)、隐藏层以及输出层(预测的风功率)。同时,它可能包含了训练网络的步骤,如设置学习率、迭代次数等,并使用反向传播算法优化权重。 文件"fengsu5min.mat"和"gonglv5min.mat"是数据文件,分别存储了5分钟间隔的风速和风功率数据。在MATLAB中,.mat文件常用来存储变量或数据集。这两个文件的数据可能被读入到代码中,作为训练和测试神经网络模型的输入。风速是直接影响风力发电机输出功率的关键因素,而风功率则是我们需要预测的目标变量。 在实际应用中,预测模型通常需要经过以下步骤: 1. 数据预处理:清洗数据,处理缺失值,可能需要对风速和风功率进行归一化或标准化操作,以便更好地适应神经网络的训练。 2. 特征选择:选取对风功率影响较大的气象参数作为输入特征。 3. 模型构建:在MATLAB中创建神经网络结构,设定网络层数、节点数、激活函数等。 4. 训练模型:使用历史数据训练神经网络,调整网络参数以最小化预测误差。 5. 验证与调优:通过交叉验证或保留一部分数据来评估模型性能,根据结果调整网络参数或改进模型。 6. 预测:将训练好的模型应用于新的风速数据,得到未来风功率的预测值。 在风功率预测领域,准确的预测可以帮助风电场运营商更有效地调度电力系统,提高经济效益。因此,不断探索和优化预测模型,如使用更先进的神经网络架构,如LSTM(长短时记忆网络)或GRU(门控循环单元),以及集成学习等方法,都是持续的研究方向。
2024-12-09 15:14:49 40KB 风功率预测 神经网络 MATLAB
1
基于神经网络的一阶倒立摆控制 Inverted-pendulum 基于神经网络的一阶倒立摆控制 介绍 两个模型均采用传统LQR控制器控制一阶倒立摆,为了体会学习神经网络的数据拟合能力,使用BP、RBF神经网络代替LQR控制器,实现对一阶倒立摆的控制效果 模型来自万能的Github,个人部分:将神经网络代替LQR控制器,实现控制效果 Modle1 Modle1基于Matlab的SimMechanics工具箱,建立一阶倒立摆的物理仿真模型,模拟真实倒立摆的受力情况 Initial 运行“dlb_DataFile.m”文件,为仿真模型提供初始化参数设置 运行“dlb_fangzhen.slx”文件(已调参),采集LQR控制器对应的“4输入-1输出数据” 4输入:位置、速度、角度、角速度 1输出:加速度 Process 将保存在工作区的数据以“.mat”的文件格式保存到“File”文件夹 运行“BP.m”代码,拟合训练BP神经网络,并生成可供Simulink调用的网络模块 替换原有的LQR控制器,再次运行文件,观看倒立摆的摆动幅度、稳定时间 Modle2 Modle2基于纯数学模型,
2024-09-10 09:16:49 6.12MB 神经网络 matlab 一阶倒立摆
1
利用jjupyter notebook来进行基于神经网络的手写数字识别,资源内有完整的代码及相关解释。 利用jupyter notebook来进行基于神经网络的手写数字识别,资源内有完整的代码及相关解释。 利用jjupyter notebook来进行基于神经网络的手写数字识别,资源内有完整的代码及相关解释。 利用jjupyter notebook来进行基于神经网络的手写数字识别,资源内有完整的代码及相关解释。 利用jjupyter notebook来进行基于神经网络的手写数字识别,资源内有完整的代码及相关解释。 利用jupyter notebook来进行基于神经网络的手写数字识别,资源内有完整的代码及相关解释。 利用jupyter notebook来进行基于神经网络的手写数字识别,资源内有完整的代码及相关解释。 利用jupyter notebook来进行基于神经网络的手写数字识别,资源内有完整的代码及相关解释。 利用jupyter notebook来进行基于神经网络的手写数字识别,资源内有完整的代码及相关解释。 利用jupyter notebook来进行基于神经网络的手写数字识别。
1
针对网络安全态势感知问题,该文对多种已有态势感知方法进行比较和分析,提出了一种基于神经网络的网络安全态势感知方法。首先,设计了一种基于BP(backprop-agation)神经网络的网络安全态势评估方法。然后,为了解决态势要素与评估结果之间的不确定性及模糊性问题,提出了一种基于RBF(radicalbasisfunction)神经网络的网络安全态势预测方法,利用RBF神经网络找出网络态势值的非线性映射关系,采用自适应遗传算法对网络参数进行优化并感知网络安全态势。通过真实网络环境的实验验证了该文提出方法在
2024-04-30 14:41:14 2.14MB 自然科学 论文
1
基于神经网络的人脸不同角度识别Matlab仿真程序-Face_Angle_Neural_net.rar 数据库 forum17.jpg 训练结果 forum16.jpg 附件里含有: Matlab神经网络程序。 人脸数据库。
2024-04-25 21:39:06 3.58MB matlab
1
交通标识为道路上的行人和车辆提供着丰富的道路交通信息,为调节交通流量、疏导交通、提 高道路通行能力、预示道路状况,减少交通事故起到了至关重要的目的。如果仅仅依靠驾驶人员或 行人对交通标识做出正确反应,难免会出现意外情况,导致交通事故的产生。而随着现代控制理论、 人工智能、传感器与检测技术的高速发展,智能交通系统技术也因此得到了快速的发展,并通过此 技术来辅助车辆驾驶员和控制车辆可以大大减少交通事故的产生。 本文针对车辆的车载交通识别系统进行研究,首先介绍模拟车辆的硬件组成与控制技术,再讨 论与叙述交通标识数据采集、神经网络的图像处理模型的搭建以及车载图像处理技术。模拟系统选 用 Raspberry Pi 板作为 RC 小车控制器,深度学习框架采用 Tensorflow+Keras。系统将通过车载摄像 头感知当前道路、行人、车辆位置、交通灯和交通标识等信息,通过超声波传感器实时监测车辆行 驶的安全距离,实现被控制车辆的左右转向、行进和停车,从而模拟无人驾驶车辆能够安全、可靠 的在道路线上行驶。
2024-04-22 16:44:04 7.62MB 深度学习 tensorflow
1
摘要: 随着人工智能技术的快速发展,图像分类作为其中一个研究方向受到越来越多的关注。在本文中,我们设计和实现了一个基于神经网络的图像分类系统。该系统使用卷积神经网络(CNN)来提取图像的特征,并使用softmax分类器来分类图像。我们还使用了Python语言和Tensorflow框架来实现整个系统。最后,我们通过对标准数据集的测试,证明了我们系统的有效性和可行性。 关键词:图像分类;神经网络;卷积神经网络;softmax分类器;Tensorflow 第一章:绪论 1.1 研究背景和意义 随着社会的不断进步和科技的不断发展,图像应用已经成为人们日常生活和工作中不可或缺的一部分。例如,在医学领域,医生需要使用X光片来进行疾病检测;在交通领域,交通部门需要使用监控摄像头来监控道路和车辆;在娱乐领域,人们需要使用相机和手机来记录和分享美好瞬间。 然而,随着图像数据的不断增加,人们需要更高效和准确地对这些数据进行分类和处理。因此,图像分类技术作为机器学习和人工智能的一个重要研究方向,受到了越来越多的关注。 1.2 研究内容和目的 本文主要研究基于神经网络的图像分类系统。我们旨在设计
2024-04-15 12:05:25 13KB 神经网络 毕业设计
1
基于神经网络的自适应PID控制器 通过将RBF(BP)神经网络和PID控制器相结合,建立了神经网络PID控制器,采用传递函数进行系统建模,通过自动调整PID参数,实现了对方波信号的跟踪。 程序有注释
2024-04-14 13:38:32 59KB 神经网络
1
基于神经网络的退化图像复原算法是一种通过训练深度学习模型来恢复退化图像质量的方法。这种算法利用神经网络的强大表示学习能力,能够学习从模糊、噪声等退化图像中提取出干净、清晰的原始图像信息。
2024-04-10 12:00:17 110KB 神经网络 MATLAB 图像复原
1