同济大学学报(自然科学版)

1915 年创刊

月刊

ISSN 1000-0054

CN 11-2223/N.

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土木工程与建筑学

  • 修正的钢筋混凝土结构Park-Ang损伤模型

    陈林之;蒋欢军;吕西林;

    针对钢筋混凝土结构Park-Ang损伤模型在上下界不收敛的问题提出了修正形式,然后利用美国太平洋地震工程研究中心的钢筋混凝土柱试验数据库和作者完成的试验,研究了修正后损伤模型组合系数的取值,并根据试件的轴压比、剪跨比和箍筋横向约束指标等进行非线性回归分析,得到该系数的经验表达式.对比研究表明相对于Park-Ang模型而言,采用修正后的模型计算的试验破坏点的损伤指标均值更接近于1,离散性较小,能更好地反映钢筋混凝土结构的损伤水平.最后对建筑结构中常见的钢筋混凝土构件给出了组合系数的建议值.

    2010年08期 v.38 1103-1107页 [查看摘要][在线阅读][下载 286K]
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  • 带垂度水平索-桥耦合面内参数振动

    任淑琰;顾明;

    考虑拉索垂度,建立了水平索-桥系统的面内参数振动运动方程.采用分离变量法描述拉索的横向位移,并取拉索的前两阶模态,用Galerkin方法得到拉索二阶广义坐标运动方程;同时,建立桥面等效质量块的运动微分方程.在此基础上,采用多尺度方法,导出了运动方程的理论解.以南京长江二桥A20拉索为研究对象对拉索响应进行了数值求解,分析了主要参数对拉索响应的影响,并对理论解进行了验证.

    2010年08期 v.38 1108-1116页 [查看摘要][在线阅读][下载 835K]
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  • 寒区隧道轴向及径向温度分布理论解

    张国柱;夏才初;殷卓;

    考虑与隧道纵向深度及时间相关的非齐次对流边界条件,建立寒区圆形隧道传热模型,利用叠加原理及贝塞尔特征函数的正交及展开定理,得到了寒区隧道围岩径向温度的理论解.利用能量守恒法及经验公式法求得寒区隧道洞内气体年平均气温及年温度振幅沿隧道轴向随时间变化的解析表达式,并得出年平均温度在隧道轴线方向呈指数增长,而年温度振幅呈负指数增长.将隧道围岩轴向和径向温度场理论计算结果与实测值进行比较,两者吻合得非常好.在确定洞口外气温分布规律、风速及围岩的热物性参数后,通过围岩轴向及径向温度场理论解便可计算隧道洞内及围岩温度分布规律,并确定寒区隧道防寒保暖段的设防长度.同时,该解析法可用于验证其他数值方法的计算结果,也便于工程设计人员和施工人员对同类寒区隧道温度场的计算,因而具有一定的工程应用价值.

    2010年08期 v.38 1117-1122+1160页 [查看摘要][在线阅读][下载 341K]
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  • 智能全站仪打桩定位模型及其实现

    姚连璧;谢义林;季惠丽;

    对全站仪在近岸打桩定位中的应用进行了研究,得到了一种新的实用观测模型,模型中桩的方位根据船的方位确定,桩的坡度由船上的设备获得,通过测量圆桩侧边一个切线方向的水平角和竖直角,以及桩身上任一点的三维坐标对圆桩桩中心进行定位;通过测量方桩棱线上任一点的坐标对方桩桩中心进行定位.根据数学模型,利用EVC在基于WinCE的拓普康(GPT-7502)智能全站仪上进行了软件实现,观测结果可以用无线电传输到船上,船上利用掌上电脑(PDA)接收并以图形的方式给出偏差示意,指导打桩船移动,通过实际工程的现场测试,验证了模型和方法的正确性.

    2010年08期 v.38 1123-1127页 [查看摘要][在线阅读][下载 380K]
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  • 土工格栅横肋与砂土接触面的细观试验

    周健;唐群艳;王家全;张姣;

    利用拉拔模型试验设备,在不同法向压力下进行一系列的拉拔试验,应用数码可视化跟踪技术,结合土体变形无标点量测技术来研究双向土工格栅横肋与砂土界面相互作用的细观特性.以数码可视化跟踪技术跟踪拍摄土工格栅横肋与砂土界面的相互作用过程,并通过量化分析得到界面的运动变化规律.分析结果表明,拉拔试验的似摩擦系数与上部法向应力相关,细观试验表明横肋与砂土接触的上下界面厚度并不一样,上界面厚度大于下界面厚度,横肋上界面运动较为剧烈.细观试验位移应变图显示,横肋刺入的破坏与Jewell提出的计算模式非常相似,但上部区域略大于下部区域,基本验证了Jewell刺入破坏机理.

    2010年08期 v.38 1128-1134页 [查看摘要][在线阅读][下载 808K]
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  • 立方体模型周边风致积雪飘移的数值模拟

    李雪峰;周晅毅;顾明;植松康;

    基于两相流理论模拟立方体周围的积雪飘移.采用各向异性的雷诺应力模型(RSM),通过改进动量方程和湍流方程的源项来考虑雪的浮力和惯性力对风(空气相)的影响.以立方体模型为研究对象,首先将改进模型计算的表面风压分布与实测结果进行了对比,接着把改进模型的雪飘移计算结果与未改进模型的计算结果、实测结果进行了对比.结果显示,改进后模型的模拟结果与实测结果更加吻合,立方体模型周边雪颗粒的沉积侵蚀趋势表现一致.在立方体迎风侧的前方区域及两侧气流分离区出现了明显的侵蚀,紧靠背风侧后方区域出现了沉积.

    2010年08期 v.38 1135-1140页 [查看摘要][在线阅读][下载 439K]
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  • 多功能建筑火灾人员安全疏散模拟

    王厚华;李慧;熊杰;

    针对一多功能综合办公楼建筑模型,设定最不利的火灾场景.依据火灾烟气危险状态判据临界值,采用场-网复合模型模拟预测建筑火灾烟流运动特性,获得人员逃生可用安全疏散时间(ASET).采用重庆大学自主开发的应用软件《高层建筑人员疏散行动时间预测系统》确定人员所需安全疏散时间(RSET).比较人员所需安全疏散时间和人员可用安全疏散时间,对火灾建筑中人员能否安全疏散做出评价,并提出保证人员安全疏散的措施.

    2010年08期 v.38 1141-1145页 [查看摘要][在线阅读][下载 382K]
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  • 早期衰变时间与信噪比对语言清晰度影响实验

    魏卫刚;葛剑敏;张华;周兆驹;

    随着计算机科学的发展,声学的可听化技术被越来越广泛地应用到主观实验研究中.声学软件ODEON可以建立很好的仿真声场,利用ODEON的可听化技术,对矩形高大空间和狭长空间的语言清晰度进行实验研究.结果表明,对于同一空间中的不同接收点的语言清晰度,早期衰变时间的影响比信噪比的影响显著;在语言清晰度为主要设计指标的厅堂中,应该主要控制早期衰变时间,使其不能超过1.5 s.

    2010年08期 v.38 1146-1150+1170页 [查看摘要][在线阅读][下载 472K]
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  • 基于配线法的BP神经网络求解Theis模型

    江思珉;陈剑桥;施小清;孔祥龙;

    利用非稳定流抽水试验资料确定含水层水文地质参数的配线法在具体应用中存在较大的随意性,用一种改进的反向传播(BP)神经网络方法来进行承压完整井非稳定地下水运动Theis公式中的水文地质参数识别,在一定程度上解决了现有的BP神经网络方法求解含水层参数中存在训练区间选择、网络拓扑结构复杂、网络泛化性能较低和过度拟合等问题.实例计算结果表明,提出的基于配线法的BP神经网络是求解水文地质参数的一种高效方法,对其他水文地质问题求解具有推广应用价值.

    2010年08期 v.38 1151-1154页 [查看摘要][在线阅读][下载 174K]
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交通运输工程

  • 高粘度沥青性能评价指标与标准的试验

    李立寒;耿韩;孙艳娜;孟庆楠;

    在排水性沥青混合料中,高粘度沥青性能的评价指标和技术要求备受关注.基于沥青材料的常规试验、毛细管粘度试验和动态剪切流变试验,以及排水性沥青混合料的车辙试验和肯塔堡飞散试验,筛选能够体现混合料抗车辙性能和耐久性的沥青性能指标.基于混合料的性能要求,确定高粘度沥青性能指标的技术要求.试验结果表明:沥青材料60℃零剪切粘度、软化点指标与混合料的动稳定度、飞散损失指标之间显著相关,适宜作为高粘度改性沥青性能评价指标;为保证排水性沥青混合料的动稳定度不低于4 000次/mm-1、飞散损失不大于15%的要求,沥青材料60℃零剪切粘度不应低于40 000Pa.s,软化点不应低于85℃.

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  • 基于灰色系统理论的沥青路面使用性能预测

    杜二鹏;马松林;景海民;

    采用灰色系统理论方法,分别对路面强度指数、路面状况指数和路面平整度指标进行了建模和预测.利用实际路面检测数据进行模型的检验和修正,并与传统的回归分析模型进行对比.结果表明,对于公路路面这种比较离散的技术状况评价指标值,采用灰色预测方法精度有较大的提高,能够满足路面使用性能预测的要求.

    2010年08期 v.38 1161-1164页 [查看摘要][在线阅读][下载 193K]
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  • 基于ArcGIS的交通量预测模型

    陈华鑫;姜艺;李硕;Tommy Nantung;

    常规交通量预测模型耗时、工作量大.针对美国印第安纳州交通量趋于稳定的特点,借助ArcGIS地统分析软件,分别采用Ordinary Kriging、距离加权倒数(IDW)、径向基函数插值(RBF)等方法对交通量进行预测,并与动态称重系统(WIM)的交通资料进行比对,结果表明采用径向基函数插值中的反高次曲面函数(IMS)插值预测方法适合美国印第安纳州交通量的分布实际,预测误差最小.

    2010年08期 v.38 1165-1170页 [查看摘要][在线阅读][下载 447K]
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  • 高速公路隧道运行环境安全评价指标

    戴忧华;郭忠印;马艳;倪洪亮;

    根据高速公路隧道运行环境特性,提出了隧道路段长度研究范围.依据隧道运行环境风险影响因素和评价指标选取原则,运用德尔菲法和聚类分析法提取隧道运行环境主因素,从道路环境指标和气候环境指标两个方面建立了三层次六个子因素集的高速公路隧道运行环境安全评价指标,并对各指标进行了分析和对比.高速公路隧道运行环境安全评价指标的建立为隧道运行环境的分析和评价提供了理论基础.

    2010年08期 v.38 1171-1176页 [查看摘要][在线阅读][下载 321K]
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  • 沥青路面网级管理系统中资金优化模型

    彭华;孙立军;陈长;

    从路网未来高、中、低三种规划目标出发,将网级路面管理系统中的资金优化模型分为高服务水平资金优化模型、中服务水平资金优化模型和低服务水平资金优化模型,既符合道路管理部门决策过程,又为降低模型的求解难度提供了一种新的路径.在对三类模型的形式及求解过程分析的基础上,通过实例对模型的有效性进行了验证,验证结果表明,该分析方法对道路管理部门进行养护维修经费的需求分析具有实用价值.

    2010年08期 v.38 1177-1181+1193页 [查看摘要][在线阅读][下载 350K]
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环境科学与工程

  • 钢渣对阴离子染料刚果红的吸附特性和机理

    王雯;谢丽;王帅;周琪;

    研究了钢渣对阴离子染料刚果红的吸附,并考察了初始刚果红浓度、钢渣投加量、钢渣粒径等因素对吸附过程的影响.试验条件下,钢渣可以吸附去除95%以上的刚果红,且吸附过程不受pH值和温度的影响.钢渣单位吸附量随初始刚果红浓度的增加而增加,随钢渣投加量、钢渣粒径的增大而减少.钢渣吸附处理刚果红过程符合准二级吸附速率方程及Freundlich等温吸附方程.对比试验发现钢渣对阳离子孔雀石绿染料的吸附效果优于阴离子刚果红染料,但对同为阳离子染料的亚甲基蓝吸附效果却很差.电镜扫描(SEM)及红外光谱(FTIR)分析进一步表明,钢渣吸附处理阴、阳离子染料的效果,与染料在钢渣表面的结合方式密切相关,结晶体的形成有利于染料分子的吸附.

    2010年08期 v.38 1182-1187+1214页 [查看摘要][在线阅读][下载 569K]
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  • 基于修正的生态足迹区域可持续发展评价

    杨海真;李爱梅;叶田;

    针对传统的生态足迹模型在区域可持续发展评价中存在的不足,将其分为消费性生态足迹和生产性生态足迹,并以苏州为案例,计算分析了其1993年~2002年的可持续发展状况,测算了其历年的生态经济系统发展能力.结果表明:苏州十年的人均生产性生态赤字均小于全球人均生态赤字0.4 hm2,人均消费性生态赤字则均大于0.4 hm2,其生态环境是区域可持续、全球不可持续型,且生态效率逐年提高;生态经济系统发展能力逐年上升,增加生态足迹多样性是增强发展能力的有效途径;修正后的生态足迹模型及采用的发展能力测算方法可较准确评价区域的可持续发展状况.

    2010年08期 v.38 1188-1193页 [查看摘要][在线阅读][下载 353K]
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材料科学与工程

  • 水泥基体中弓形钢纤维拔出耗能模型

    许碧莞;施惠生;JU Jiannwen Woody;

    鉴于弓形钢纤维几何形状的特殊性,对弓形钢纤维拔出过程中的摩擦能量和弯钩端塑性变形能量分别进行了理论推导;并采用能量叠加法完成了水泥基体中弓形钢纤维拔出能耗理论计算.模型预测结果与试验结果的验证表明,不论是对部分拔出还是全部拔出的弓形钢纤维拔出能量预测均与试验结果较为吻合,模型具有较好的准确性,这将有利于今后弓形钢纤维增强水泥基材料宏观断裂能理论预测研究工作的开展.

    2010年08期 v.38 1194-1199页 [查看摘要][在线阅读][下载 407K]
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  • 含钢渣复合掺合料对混凝土耐久性的影响

    杨钱荣;杨全兵;

    研究了掺钢渣、矿渣和粉煤灰复合掺合料混凝土的碳化、氯离子渗透、碱集料反应、抗冻及绝热温升性能.结果表明:在同水胶比下,复合掺合料等量取代水泥后,混凝土的抗碳化性能和抗氯离子渗透性能有明显提高,混凝土碱集料反应膨胀率显著降低,当复合掺合料用量超过50%,混凝土抗冻性有所降低.掺加复合掺合料可显著减小胶凝材料的水化热,以及混凝土的绝热温升值和温升速率.

    2010年08期 v.38 1200-1204页 [查看摘要][在线阅读][下载 225K]
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  • 溶剂热合成纳米Fe_3O_4及其性能表征

    杨宇翔;张莉苹;邵建国;陈娅如;

    采用溶剂热还原方法,以FeCl3.6H2O和乙二醇为原料,采用双表面活性剂,在180℃条件下合成了粒径从72 nm到447 nm的纳米Fe3O4粒子,研究了NaAc.3H2O在体系中的作用,探讨了反应时间,铁源浓度和表面活性剂等反应条件对产物的影响.利用X射线粉末衍射(XRD),傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)和振动样品磁强计(VSM)对产物进行了分析和表征.结果表明NaAc.3H2O在反应中起着引导产物生成和分散剂的作用,Fe3O4粒径受反应时间,铁源浓度和表面活性剂的影响.合成的Fe3O4粒子显示出高的磁性能,在生物医药方面具有潜在的应用价值.

    2010年08期 v.38 1205-1209页 [查看摘要][在线阅读][下载 507K]
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  • 空位缺陷对单层石墨烯薄膜拉伸力学性能的影响

    韩同伟;贺鹏飞;王健;吴艾辉;

    采用Tersoff势对完美的和含空位缺陷的单层石墨烯薄膜的单向拉伸力学性能进行了分子动力学模拟,分别研究了单个单原子空位缺陷和单个双原子空位缺陷对扶手椅型和锯齿型石墨烯拉伸力学性能及变形机制的影响.研究结果表明,单原子空位缺陷和双原子空位缺陷对扶手椅型和锯齿型石墨烯薄膜的杨氏模量没有影响,但在一定程度上降低了拉伸强度和拉伸极限应变.单原子空位缺陷和双原子空位缺陷使拉伸强度降低幅度最高达8.10%和6.41%,并大幅度降低极限应变.缺陷对石墨烯的拉伸变形破坏机制也有一定的影响.在外载作用下,新的缺陷的萌生位置均出现在空位缺陷附近.

    2010年08期 v.38 1210-1214页 [查看摘要][在线阅读][下载 647K]
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机械、车辆与热能工程

  • 含超单元连接子结构的自由界面模态综合法

    卢凯良;邱惠清;毛飞;

    根据模态综合法中连接子结构的定义,认为连接子结构实际上是一种将全部界面坐标作为主自由度的超单元.在此基础上,分别利用静力变换和动力变换将连接子结构变换成超单元,推导了界面位移和界面力双协调条件下的自由界面模态综合法(超单元间接法).该法保留了自由界面法的可大大缩减系统自由度、精度高的优点,并且由于引入了超单元连接子结构,可合理近似集中阻尼,在局部非线性结构动力分析问题中亦具有广泛应用前景.最后,将超单元间接法应用于自动化码头桁架桥结构的固有频率和地震反应计算,将铅芯橡胶支座视为超单元连接子结构,分析了静力变换和动力变换超单元间接法的计算精度和效率,并得到了在铅芯橡胶支座不同配置形式下桁架桥的固有特性.

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  • 大型泥水平衡盾构气泡舱初始参数的设计

    宋蕴璞;徐宝福;

    首次从吸收脉动压力的角度,建立了大型泥水平衡盾构气泡舱的气压弹簧数学模型,并在此模型的基础上对该气泡舱进行了动态分析,其中详细分析并确定了对泥水平衡盾构开挖面平衡控制起关键作用的气泡舱的初始泥水液位、压缩空气的初始体积、初始压力等初始参数的确定原则、计算公式以及最佳取值范围,为此类盾构的泥水气压平衡控制系统的设计提供了理论依据,最终得出的"气泡舱的初始泥水液位应维持在盾构中心轴线处"的结论与实际施工结果相一致.

    2010年08期 v.38 1221-1225页 [查看摘要][在线阅读][下载 259K]
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  • 辐射供冷住宅设计最小新风量的有效利用

    隋学敏;张旭;

    以低冷负荷住宅建筑为研究对象,采用计算流体动力学(CFD)方法,研究送风末端与冷吊顶结合时,最小新风量的有效利用,通过数值模拟得出了上送风、置换通风、下送风三种气流组织形式与冷吊顶相结合时室内各位置的风速、温度、相对湿度、污染物浓度等参数,对三种气流组织下的室内空气质量水平和热舒适水平进行了综合评价.研究结果表明,与冷吊顶结合时,采用置换通风和下送风形式,室内可获得更佳的室内空气品质,最小新风量可获得更有效的利用.

    2010年08期 v.38 1226-1233页 [查看摘要][在线阅读][下载 640K]
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  • 燃气管网中大流量用户事故工况下动态模拟及分析

    刘晓婧;周伟国;王海;

    大型钢铁企业中高炉煤气透平因故突然停机时,超大的煤气流量突变将使管网压力急剧上升,可能会发生击穿排水密封罐而外泄煤气等安全事故.采用可压缩流体的高阶有限容积法(FVM)及其系列改进算法对此典型故障工况进行了动态分析.这对国内燃气管网动态分析中还在普遍应用的有限差分法和特征线法是更高层次的补充.利用FVM中稳定性较强的求解压力耦合方程半隐式方法(SIMPLE改进算法),可以克服管网计算中各管段管径大小不同,在相连接处流量突变的困难.

    2010年08期 v.38 1234-1237+1254页 [查看摘要][在线阅读][下载 369K]
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  • 我国典型村镇生活用能现状及影响因素分析

    王婧;吴志强;张旭;

    在能源供需日益紧张和大力发展村镇建设的背景下,关注村镇能源系统的建设,对我国严寒地区、寒冷地区、夏热冬冷地区的10个典型性村镇进行实地调查和数据采集,并归纳当地村镇生活用能种类和特征.采用软件M atlab进行数据处理,对村镇能源消费做社会因素分析,得到影响能源消费各个因素的相关性.

    2010年08期 v.38 1238-1242页 [查看摘要][在线阅读][下载 327K]
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计算机与信息工程

  • 赛博物理系统发展综述

    林峰;舒少龙;

    赛博物理系统描述了一类由计算单元与物理对象通过通讯网络高度集成的复杂系统.这类系统伴随着计算机及其网络技术的高速发展而出现,代表了新一代工业技术的发展方向,目前得到了各国政府、学术界和工业界的高度重视.赛博物理系统的高效运行需要计算机科学、控制科学和通信科学等多学科的协同努力,目前面临系统理论,系统设计方法,设计工具等诸多方面的挑战.

    2010年08期 v.38 1243-1248页 [查看摘要][在线阅读][下载 198K]
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测量科学与技术

  • 基于线特征的SPOT影像几何纠正方法

    邵永社;李晶;张绍明;程明跃;

    探讨了利用线特征实现SPOT影像的精确几何纠正问题.在研究SPOT卫星影像星历参数的应用基础上,提出了利用卫星星历参数确定纠正模型的初始参数,将直线方程作为纠正模型的约束条件,通过迭代计算获取纠正模型的精确参数,实现SPOT卫星影像的精确纠正.结果表明,提出的线特征SPOT影像几何纠正方法,可以满足1∶5万数字正射影像的精度要求.

    2010年08期 v.38 1249-1254页 [查看摘要][在线阅读][下载 246K]
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  • 浮动车数据缺失道路的速度推估模型与实现

    刘春;黄美娴;杨超;

    介绍了浮动车数据(FCD)的基本概念,给出了浮动车数据预处理及与地图匹配的基本流程.在对浮动车数据在路网中覆盖率分析的基础上,当路网中浮动车数据出现缺失时,利用海量的路况历史数据库,提出基于路段空间关系的道路速度多元线性回归推估模型,并推出了按周天分类的模型系数.根据实测检验结果,得到了该方法速度误差的分布概率和状态误差的分布概率,并以此分析了结合空间关系的多元线性回归模型的适用性和可靠性.最后以上海城区为例,给出了基于该方法完整的道路速度的推估与路况发布实例.

    2010年08期 v.38 1255-1260页 [查看摘要][在线阅读][下载 386K]
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