改进的单亲遗传算法在汇水盆地三维建模中的应用研究-计算机软件与理论专业论文.docxVIP

东北师范大学 硕士学位论文 改进的单亲遗传算法在汇水盆地三维建模中的应用研究 姓名：杨威 申请学位级别：硕士 专业：计算机软件与理论 指导教师：林和平摘要 汇/j(甜地在地球化学、地质勘测等领域的研究中占有重要地位 。祥地球化学勘饭 中，经常要用1[水盆地来固定和研究区域化探异常:在选择水库坝址、市政建设时， 也需要考虑汇水盆地地形对其各方面的影响。以往，汇水盆地大多是用手工从地形等 高线图上提取的二维平面图，人工绘制的汇水盆地精度差， J! 费时费力义不直观。 随着 GIS 相关技术研究的运渐深入和广泛，使用计算机迸 ft汇水盆地的臼动提取 已经应用于实际的地质勘测 工作中 。早期，在用爬山算法对 1L.IK 盆地选行建模时，常 常会因为初始点选在局部最忧解的区域，而使算法陷入局部最优解，最终无法绘制出 完整的汇水盆地。在这种情况下，遗传算法的全局优化能力为闽题的解决指出了方向。 遗传算法模拟自然界中绝大部分生物的双亲繁殖方式，利用交叉、变异等遗传算 子繁殖后代。由于遗传算法对有哪些信誉好的足球投注网站空间无特殊要求，无需求导，具有运算简单，收敛 速度快等优点，并且其本身具有较强的鲁棒性和适应性，因此在各个领域得到了广泛 的应用。但目前遗传算法还存在对复杂问题有哪些信誉好的足球投注网站效率低，易陷入早熟收敛及局部 寻优能力差等缺点，对其不断完善和改进获得新的算法已成为学者们的重要研究方向 之一。 单亲遗传算法是一种全新的遗传算法，它采用序号编码，不使用传统遗传算法常 用的交换算子，所有的遗传操作均在一条染色体上进行，即只边过单个个体繁殖后代。 它采用全新的遗传算子，如基因换位、基因倒位、基因移位等，实现了传统算子的功 能。由于单亲遗传算法不使用交叉算子，即使种群中各个个体均相同，也不影响遗传 法代的进行。摆脱了对初始种群多样性的要求，不存在早熟收敛问题。 在实际中利用计算机对汇水盆地进行建模时，由于汇水盆地的传统的定义缺乏量 化表示，因而很难对汇水盆地进行自动提取，因此本文提出一种新形式的、基于点的 汇水往地定义。同时，本文的研究又在此定义基础上，针对其特点，提出了一种提取 汇水盆地三维模型的改进的单亲遗传算法。 在该算法中，引入了宽容选择等机制，简化了遗传操作过程，提高了计算效 率，且不要求初始群体的多样性，也有效地克服了早熟收敛现象 。算法很好地解 决了以往用爬山算法对汇水盆地进行三维建模时陷入局部极小点而无法绘制出比较完 整的汇水盆地的问题。 由于当前的地理信息系统的数据通常被组织在二维平面中， 般只能处理地球表 面的信息，当需要处理三维空间的属性和数值变化时(地质、地球物理、地球化学、 水文工程、大气等)，就必须建立真三维地理信息系统。地理信息系统从二维向?‘维方 向发展已经成为不可逆转的趋势 。 在本论文研究的对比仿真实验中，采用 OpenGL 和基Y.NET 技术的 vc抖，针对 GTOP030 (全球的数字高程模型)建立了基于全球数据地表模型的实验原型系统。在 此平台下，算法的程序实现针对真实世界地形的 DEM 数掘进行 了实际测试，结果证 明该算法是有效的，而且真实感较强。这也证明，三维 GIS 理论和技术使汇水盆地的 提取完全超越了!原来予工提取，其效果吏真 实 ，数据涵义更丰富。而且，该实验对以 后更广泛、更深入的 GIS 相关研究也具有一 定的理论和实践的指导意义。 关键词:遗传算法:单 亲遗传算法:基 于点的汇水盆地:爬山算法:地部.信息系 统 』鼻 Il Abstract Catchment basin is quite important in geochemistry and other domains.We often find and study regional abnorrnity with catchment basjn ]n geochemical cxploration. When selecting the site of reservoírs and planning the municipal construction，the influence of catchment basìn should be considercd. Some time ago，catchment basin is lnostly extracted from topography contour map with manual work. However，the precision of 2-D map that drawn by manual work 1S quite low and it is a1so time-consuming and not visua1. With thc