《面向地球系統過程模擬的流形空間元胞自動機方法》是依託中國礦業大學，由余接情擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：面向地球系統過程模擬的流形空間元胞自動機方法
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：余接情
- 依託單位：中國礦業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
元胞自動機是研究非線性複雜系統過程的有效手段，但目前尚無一種與地球系統空間特徵相稱的元胞自動機。本項目旨在面向大尺度的地球系統過程模擬，基於地球系統的本質空間-球體流形空間以及地球系統空間格網（ESSG）發展一種流形空間元胞自動機方法及其原型系統,內容包括：（1）基於ESSG的地球系統數據預處理方法；（2）ESSG元胞鄰居模型及鄰居計算方法;（3）流形空間元胞自動機並行算法及其原型系統;（4）基於流形空間元胞自動機的地球內部熱傳遞模擬實驗。擬以ESSG三元組（C,T,A）為紐帶，基於模型轉換建立現有數據與元胞初始數據的映射,並針對ESSG的鄰近關係以現有鄰居模型為原型設計新的元胞鄰居模型，並結合數據並行、負載均衡等策略對有關算法並行化，以可自定義元胞規則為目標開發開放的流形空間元胞自動機並行原型系統，最後以地球內部熱傳遞為例結合具體物理規律定義相應的元胞規則開展套用試驗，並與數值模擬結果比較檢驗。
結題摘要
元胞自動機是研究非線性複雜系統過程的有效手段，具有結構簡單且具備模擬複雜系統的能力，已被廣泛套用於大氣、流體力學、地球物理等領域。然而，現有元胞自動機以歐氏空間為約束進行地球系統過程模擬，忽略了地球重力等天然約束,導致模擬計算過程中元胞狀態的傳遞方向與真實運動的趨勢方向不相符，一定程度上扭曲了最終的模擬結果，急需發展一種與地球系統空間特徵相稱的元胞自動機模型。本項目基於地球系統的本質空間以SDOG-ESSG這種全球三維格網為基礎發展了一種地球系統空間元胞自動機模擬方法，該方法可為全球變化及地球系統科學的地球系統過程模擬服務。主要研究內容包括：（1）基於ESSG 的地球系統數據預處理方法；（2）ESSG 元胞鄰居模型及鄰居計算方法;（3）流形空間元胞自動機並行算法及其原型系統;（4）基於流形空間元胞自動機的地球內部熱傳遞模擬實驗。最終取得了如下研究成果：（1）提出了SDOG-ESSG與現有常見坐標系的轉換算法及基於區域填充的SDOG-ESSG三維對象快速建模方法；（2）提出了基於SDOG-ESSG的面鄰近計算算法及對應的元胞鄰居模型；（3）提出了基於SDOG-ESSG的體繪製及並行算法；（4）提出了地殼熱傳遞地球系統元胞自動機模擬方法；（5）開發了SDOG-ESSG並行體繪製原型系統及基於SDOG-ESSG的地球系統元胞自動機原型系統;（6）開展了地球熱傳遞元胞自動機模擬實驗。
