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一种基于智能体的吸毒者艾滋病空间传播模型研究

作　者: 崔庆雄
导　师: 杨昆
学　校: 云南师范大学
专　业: 地图学与地理信息系统
关键词: 艾滋病吸毒者智能体模型复杂网络结构地理信息系统
分类号: R181.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

艾滋病的传播是一个复杂的空间机理过程,注射吸毒感染曾一直是艾滋病传播的主要途径,为此,人们建立各种数学微分方程模型来分析其传播过程,然而更深层次的原因是由于社会中个体的人进行各种与艾滋病传播有关的危险行为而引起病毒的传播。智能体模型通过在微观层次上构造智能个体,进而推演出由微观个体行为形成的宏观效应,是模拟复杂社会系统的典范;GIS空间分析能够在艾滋病传播研究和应用中提供管理、定位、分析等,因此考虑以上二者的结合,实现功能互补是现在以及未来研究疾病传播发展的一种自然选择。本文结合昆明市艾滋病传播的实际情况,分析吸毒者内部网络和社会网络,描述其算法,在GIS空间环境中,用智能体模型模拟吸毒群体及其与吸毒者联系紧密的高危人群,并提出可行性的建模方案和实施步骤,建立吸毒者艾滋病传播的时空模拟系统。文章研究成果主要包括这些内容:(1)总结和描述艾滋病经典传播模型,通过对吸毒者社会网络进行阐述、“高危网络”的界定,结合复杂系统网络的智能体建模方法,把在现实地理空间活动的复杂人群网络结构和交互抽象为若干智能体在GIS地理空间的交互活动,形成吸毒者艾滋病传播的时空信息机理。(2)从复杂系统智能体模型建模出发,分析智能体模型用于研究昆明市吸毒者艾滋病传播的可行性,并建立基于智能体的吸毒者艾滋病传播模型。(3)通过研究智能体建模平台及模型的空间环境的表达,在模型建立过程中集成GIS技术构建模型的空间环境。(4)设计与实施模型的相关规则与属性,包括算法描述(内部网络、社会网络)、时间步长事件的设定、环境参数设定、智能体属性与状态转换规则分析设定等。(5)根据模型建立的算法,运用Java语言,建立昆明市吸毒者艾滋病传播的时空模拟模型。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-12
第一章绪论  12-20
  1.1 研究背景  12-15
    1.1.1 国内艾滋病感染现状简述  13
    1.1.2 云南省艾滋病感染现状  13-14
    1.1.3 艾滋病与注射吸毒  14
    1.1.4 特定地理位置  14-15
  1.2 论文立题的依据  15-16
  1.3 国内外研究现状  16-18
    1.3.1 GIS空间分析模型  16-17
    1.3.2 智能体模型ABM研究及应用  17
    1.3.3 ABM与GIS技术集成研究与应用  17-18
  1.4 论文的研究目的  18-19
  1.5 论文的组织安排  19-20
第二章吸毒者艾滋病传播的时空信息机理  20-37
  2.1 经典传播模型  20-21
  2.2 艾滋病传播复杂网络特性  21-24
    2.2.1 HIV与社会网络结构  22-23
    2.2.2 关于“危险网络”的界定  23
    2.2.3 网络特征艾滋病高危行为的发生的相关性  23-24
  2.3 吸毒者艾滋病传播的复杂关系网络  24-28
    2.3.1 IDUs吸毒圈子的人际网络特点  24-25
    2.3.2 IDUs吸毒圈子的社会支持网络特点  25-26
    2.3.3 IDUs艾滋病传播的复杂关系网络  26-28
  2.4 复杂系统网络的智能建模方法  28-34
    2.4.1 Agent的基本特征与行为  29-30
    2.4.2 智能体模型ABM的主要概念和思想  30-31
    2.4.3 智能体模型ABM的应用范围  31
    2.4.4 Agent的内部结构  31-32
    2.4.5 Agent的体系结构  32-33
    2.4.6 基于智能体模型应研究艾滋病复杂网络传播的优越性  33-34
  2.5 吸毒者艾滋病传播的时空信息机理  34-37
    2.5.1 智能体GIS空间环境的表达  34-35
    2.5.2 吸毒者艾滋病传播时空信息机理的形成  35-37
第三章基于智能体的昆明市吸毒者艾滋病传播模型  37-44
  3.1 智能体模型应用于昆明市的可行性  37
  3.2 建立智能体模型  37-38
  3.3 构建模型空间环境  38-39
  3.4 吸毒者艾滋病传播的智能体模型  39-40
  3.5 吸毒者内部网络  40-42
    3.5.1 吸毒者内部网络结构  41
    3.5.2 吸毒者内部网络强连接与网络之间的弱连接关系  41-42
  3.6 吸毒者社会网络  42-44
第四章模型模拟方法论  44-56
  4.1 模型目的  44
  4.2 建模平台  44-48
    4.2.1 Repast  45
    4.2.2 Repast 3  45-46
    4.2.3 Repast S  46-47
    4.2.4 创建主体模型类  47
    4.2.5 输入、输出类  47-48
  4.3 空间环境的表达  48-49
    4.3.1 创建空间环境  48
    4.3.2 地图数据的导入  48-49
  4.4 模型表达  49-50
  4.5 算法描述  50-51
    4.5.1 吸毒者内部网络  50
    4.5.2 吸毒者各内部网络之间的个体连接  50-51
    4.5.3 吸毒者社会网络中性伴关系形成算法  51
  4.6 时间步长事件  51-52
  4.7 各变量及属性设定  52-54
    4.7.1 环境变量设定  52-53
    4.7.2 智能体属性与状态转换规则分析设定  53-54
    4.7.3 HIV初始感染的设定  54
  4.8 数据存储及模型模拟  54-56
    4.8.1 数据存储  54
    4.8.2 开发语言  54
    4.8.3 吸毒者艾滋病传播的时空模拟模型  54-56
第五章模拟与讨论  56-59
  5.1 HIV感染未来变化趋势  56-57
  5.2 HIV传播的个体因素  57-58
  5.3 模型扩展  58
  5.4 模型的局限性  58-59
第六章结论与展望  59-60
  6.1 本文的主要工作  59
  6.2 成果与特色  59
  6.3 结论与展望  59-60
参考文献  60-63
附录 A  63-86
攻读学位期间发表的学术论文和研究成果  86-87
  功读学位期间发表的学术论文  86
  功读学位期间参与的科研项目  86-87
致谢  87

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