【元胞自动机】基于matlab元胞自动机生态养殖【含Matlab源码 657期】

2021年09月15日 阅读数:8
这篇文章主要向大家介绍【元胞自动机】基于matlab元胞自动机生态养殖【含Matlab源码 657期】,主要内容包括基础应用、实用技巧、原理机制等方面,希望对大家有所帮助。

1、简介

1 模型介绍
元胞自动机(???????????????????????????????? ????????????????????????????????????,????????)是由???????????? ????????????????????????????提出的一种在时间、空间、状态上都离散的动力系统,利用相邻元胞之间的互相做用关系,可以以极简单的规则模拟复杂的行为,很适合用于生态养殖池的水质分析。
一个完整的元胞自动机系统一般包括元胞维数(????)、邻居(????)、状态(????)及演化规则(????),记为???? = (????, ????, ????, ????)。其中,元胞是构成元胞自动机的最小单位,在本文中设置为
【元胞自动机】基于matlab元胞自动机生态养殖【含Matlab源码 657期】_扩散性
2 模型的参数
考虑到三维的元胞自动机太复杂,为了简单起见,本文采用维度为D=2。考虑到水体之间极强的流动性和分子扩散性,采用????????????????????型邻居会更合理。
2.1 Moore型邻居
【元胞自动机】基于matlab元胞自动机生态养殖【含Matlab源码 657期】_扩散性_02
2.2 具体参数设定
【元胞自动机】基于matlab元胞自动机生态养殖【含Matlab源码 657期】_fish_03ide

2、源代码

clear;
clc;
rho=50;length=50;
fish=[500 300 500];%300kg鱼、500kg虾、500kg蟹
lambda=0.8;
T=10;%10周
alpha=[0.00001,0.00015,0.00035,0.00025,0.0002];%不一样状态下的鱼儿们消耗系数
range=[15,50,150,500];
%==========画方块图
area=MyCreate(length,rho,lambda);
DrawArea(area,range);
n=length;%n=50
plot([(0:n)',(0:n)']+0.5,[0,n]+0.5,'k');%k表明黑色
plot([0,n]+0.5,[(0:n)',(0:n)']+0.5,'k');
axis image;
set(gca,'xtick',[]);
set(gca,'ytick',[]);%消除x,y轴
figure;
%=========
data=zeros(T,3);%103列的零
for i=1:T
    [area,fish]=MyChange(area,fish,range,alpha);
    DrawArea(area,range);
    drawnow;
    data(i,:)=fish;
end
function [area,fish]=MyChange(area,fish,range,alpha)
n=length(area);
for i =1:n
    for j=1:n
    %周围9个方块共同impact
        if MyRound(area,i,j)<range(1)%15
            area(i,j)=MyRound(area,j,j)*(1-rand*mean(fish)*alpha(1));
            %(1-rand*mean(fish)*alpha(1))鱼虾蟹等影响系数
        elseif MyRound(area,i,j)<range(2)%50
            area(i,j)=MyRound(area,j,j)*(1-rand*mean(fish)*alpha(2));
        elseif MyRound(area,i,j)<range(3)%150
            area(i,j)=MyRound(area,j,j)*(1-rand*mean(fish)*alpha(3));
        elseif MyRound(area,i,j)<range(4)%500
            area(i,j)=MyRound(area,j,j)*(1-rand*mean(fish)*alpha(4));
        else
            area(i,j)=MyRound(area,j,j)*(1-rand*mean(fish)*alpha(5));
        end
    end
end
avg=mean(mean(area));
%成长系数设置的很迷惑
%蟹类主要以鱼虾等动物尸体为食物,因此其数目会受到鱼虾的影响
function DrawArea(area,range)
temp=area;
n=length(temp);
Area(:,:,1)=temp;
Area(:,:,2)=temp;
Area(:,:,3)=temp;
%给每一个方格块上色,水藻密度越大,颜色越绿
for i=1:n
    for j=1:n
        if temp(i,j)<range(1)
            Area(i,j,:)=[0 230 214];
        elseif temp(i,j)<=range(2)
            Area(i,j,:)=[139 255 223];
        elseif temp(i,j)<=range(3)
            Area(i,j,:)=[147 255 170];
        elseif temp(i,j)<=range(4)
            Area(i,j,:)=[91  240 91];
        else 
            Area(i,j,:)=[4 176 58];
        end
    end
end

3、运行结果

无水华的状况模拟:
【元胞自动机】基于matlab元胞自动机生态养殖【含Matlab源码 657期】_matlab_04spa

【元胞自动机】基于matlab元胞自动机生态养殖【含Matlab源码 657期】_扩散性_05

【元胞自动机】基于matlab元胞自动机生态养殖【含Matlab源码 657期】_matlab_06
根据以上结果能够知道,通过10周的模拟,水质有了很大的改善,鱼虾蟹的数量有不一样程度的降低,说明此时藻类的含量已经不足以支持鱼虾蟹的生长,须要人工投喂。code

4、备注

版本:2014ablog