广东省公路交通网络分形空间特征研究

基于分形理论,以GIS技术为支撑,利用回转半径法测算了广东省全域及其所辖21个地级市公路交通网络半径维数D_L、分枝维数D_b和对应相关系数R²。依据广东省公路交通网络的特点,将其辖区分为四个子区域:珠三角、东部沿海、西部沿海和粤北地区,分析其半径维数和分枝维数的空间分布特征。研究表明,珠三角地区为广东省公路交通网络密度最大、结构最复杂、功能最完善、连通性最优的区域;以珠三角为中心,广东省公路交通网络分形半径维数和分枝维数随距离增大而衰减,沿海衰减程度微弱,粤北衰减程度较大。结果显示,半径维数和分枝维数结合能够更为合理系统地分析交通网络分形特征的时空差异特性。     

广东实际蒸散发与潜在蒸散发的关系研究

利用广东86个气象站1961-2008年的观测资料,采用高桥浩一郎经验公式、Penman公式分别计算了广东省6个子区域1961-2008年实际蒸散发(Actual Evapotranspiration)Ea和潜在蒸散发(Potential Evapotranspiration)Ep,并定量化分析了供水条件变化下Ea与Ep的关系,对它们的理论从属性进行了判定。结果表明,广东省年实际蒸散发量远低于潜在蒸散发量,全省平均Ea为791.0 mm/a,Ep为1 034.1 mm/a,多数子区域Ea不足Ep的3/4,Ea的变异性明显高于Ep。随降水量R的增加,粤东沿海、珠三角、粤北、粤中、粤西南5个子区域Ea增加趋势明显,粤东Ea随R的变化趋势不明显;除粤东外,各子区域的Ep与降水量呈显著负相关关系;随着R的增加,全省平均Ea呈明显的增加趋势,Ep则呈明显的下降趋势。通过对降水量R与实际蒸散发Ea、潜在蒸散发Ep的联合回归方程R-E回归系数的T检验,判定粤东沿海、珠三角、粤北、粤中、粤西南5个子区域Ea与R和Ep与R的关系满足理论意义上的完全互补相关;粤东Ea与R和Ep与R关系不明确。     

近40年来珠江河口区海岸线时空变化特征及驱动力分析

海岸线对海平面上升、海岸侵蚀、港湾淤积、湿地生态资源、近海海域环境等具有重要的指示作用。利用遥感和GIS技术获取了珠江河口区1973-2015年8期海岸线数据,分析了海岸线长度、类型、空间位置的时空演化特征,提出岸线利用程度指数并定量分析人类活动对岸线的影响,最后对海岸线变化驱动力进行了探讨。结果表明：① 珠江河口区海岸线长度总体持续增加,岸线变化强度具有阶段性,1990年以前变化缓慢,1990-2000年为变化高峰期,2000年后变化强度减弱;② 1973-1990年珠江河口区以自然岸线为主,之后人工岸线成为主导岸线类型,建设围堤岸线1973年占总长度的7.09%,2015年所占比例增加到46.49%,在所有岸线类型中变化最大、比例最高;③ 研究期内,珠江河口区海岸线以向海域推进为主,年均速率达到39.10 m/a,鸡啼门-虎跳门段、磨刀门-鸡啼门段和蕉门-洪奇门段为向海延伸的热点区域;④ 40年来岸线利用程度指数稳定上升,1995年前增速较快,之后相对平缓。伶仃洋东岸岸线利用程度增幅最大;⑤ 口门整治、开发建设和围海养殖等人为活动是珠江口海岸线发生变化的主要原因,自然环境条件、人口和经济的增长以及政策因素是岸线演变的重要驱动力。     

遥感与GIS的青海湖岸线分维研究

讨论了TM图像以及分形几何学对青海湖岸线问题的求解算法,同时估算了不同像元尺度下,青海湖的岸线长度得出青海湖岸线的分形维数为1.0237,并探讨了其地学意义,研究表明,分形维数不仅是一种可行的表达岸线特征的方法,而且岸线分维数的计算可大大减少工作量和提高工作效率,可见遥感与GIS技术在岸线分维数的计算中,具有十分良好的应用前景。     

广东省房屋空置识别及空间特征分析

快速的城镇化建设为城市带来了大范围的扩张以及可观的经济效益。但同时部分地区也因发展过快产生了人口资源配置与区域发展脱节的问题,大量房屋存在空置的情况。以广东省作为研究区,结合NPP-VIIRS夜间灯光影像数据、土地覆盖利用数据及人口格网数据构建了用于评价房屋空置情况的指数。以区县为研究单元,探查了2015年广东省123个行政区县的房屋空置情况并分析其空间分布特征。结果表明广东省房屋空置程度呈现粤北粤西粤东珠江三角洲的趋势,而且房屋空置存在明显的空间相关特性,高-高类聚集主要出现在深圳市及广州市部分地区,低-低类聚集主要出现在粤北省级临界处。该指数的构建为房屋空置识别提供新的视角,有助于城市化的健康可持续发展。     

基于CT扫描红层砂岩孔隙多标度分形维数的确定方法

岩石作为一种典型的多孔介质,其内部孔隙结构、形态特征极为复杂,运用常规线性系统内参数描述较为困难,因而采用非线性系统内分形维数这一参数来定量表征孔隙结构的非线性分布特征较为合适。岩石内部孔隙结构分布具有统计意义上的分形特征,因此分形维数的确定对于定量表征孔隙结构分布规律,以及揭示岩石各种力学行为与物理力学指标有着重要意义。将图像处理与阈值分割、分形理论和数理统计相结合,针对CT扫描切片图像,三维重建孔隙结构空间分布模型,计算Hausdorff测度空间下孔隙结构分布盒维数与集束维数。同时,针对孔隙结构空间分布复杂程度的定量表征,提出体素盒维数与圆柱体空间集束维数假想,并通过多种数理统计方法进行假设检验。最后,指出孔隙结构分布是一种多标度分形模型,仅仅单个维数无法描述其全部细节特征,需采用多重分形谱来更为全面表征孔隙分布的细观特征。研究结果表明,Hausdorff测度空间下的平面盒维数可较为全面表征平面孔隙分布特征,但对于针对灰度CT图像构建的体素盒维数可替代传统意义下定义的盒维数,在细观尺度下能更可靠、准确、全面地定量表征孔隙体积分布规律; 集束维数实质是用来定量表征孔隙位置分布规律,若等于欧氏维数,则表明孔隙位置分布具有随机性。      

广东区域公路网络的城市通达性度量及空间特征分析

以广东省各地级市辖区和县域中心点为公路网络节点,通过对各节点城市的中心职能强度指数分析及其相互之间在公路网络的连通关系为基础,综合应用日通达性模型、通达性度量模型和潜力模型,对广东区域通达性进行分析,并以不同指标和度量模型的广东区域通达性的空间格局和分异特征进行GIS分析。结果表明,广东省的城市通达性空间格局,总体上呈现出一种圈层空间分布结构,以广州市核心区域和佛山市中心区域(禅城区和顺德区)为中心向外辐射。其影响通达性区域差异的主要因素包括城市经济水平、交通条件和地理区位等,其中,在交通条件影响下的通达性区域差异,在空间上表现出高等级公路网络指向性。研究结果反映出广东省省域公路网络通达性的空间分异规律,诠释了城市的经济发展水平、交通条件和地理区位对通达性的综合作用,从而为广东省城镇网络体系发育、区域经济协调及珠三角产业转移规划优化提供科学支撑。     

广东：划定生态控制线严控城市建设用地增长边界

近日,省政府下发《广东省人民政府关于在全省范围内开展生态控制线划定工作的通知》（以下简称《通知》）,要求各地开展全省生态控制线划定工作,严控城市建设用地增长边界。省住建厅将在珠三角和粤东西北地区各选取1—2个城市进行试点,以推进这项工作。     

分形定量选择遥感影像最佳空间分辨率的方法与实验

遥感影像观测尺度是遥感信息提取研究的重要内容之一,也是遥感信息提取的焦点。以往,遥感影像尺度特征的分析大多基于地统计学,其主要体现遥感影像中的线性特征,而实质上遥感影像中既存在线性特征,又存在非线性特征。因此,在深入剖析遥感影像尺度效应及分形特征机理的基础上,本文探讨了分形理论定量选择遥感影像最佳空间分辨率（也称最佳像元观测尺度）的方法。以IKONOS全色影像的建筑用地、耕地、林地为研究对象,分别使用FBM、DBM、TPM 3种分形维数计算模型,实现了3种地物在不同空间分辨率下分形维数的计算。实验结果表明,每种地物的分形维数是随空间分辨率的增大,总体呈下降趋势,且在某些特征空间分辨率上会出现拐点。从遥感影像尺度效应分析可知,遥感影像空间格局随尺度的不同,其内部结构也不同。且随着尺度的增大,很多细节将会被忽略,影像的粗糙度也随着降低。而分形维数是目前为止描述对象自相似性和不规则度的唯一基本量化值,其直观上与物体表面的粗糙程度相吻合。因此,这些拐点对应的分形维数对地物的最佳空间分辨率的选择具有一定指示意义。通过本文研究可知,使用分形理论方法研究遥感影像最佳空间分辨率（或最佳像元观测尺度）,打破以往观测尺度方法研究范畴,从不同角度去分析遥感影像观测尺度问题对GIS研究与地学应用具有一定的理论和指导意义。     

闽台建设用地图像数据空间特征分形对比研究

利用2002年闽、台ASTER影像数据,运用分形几何学理论、数理统计方法,对闽台建设用地分布的空间特征进行分析。研究结果表明,分维值是定量刻画土地利用类型空间格局的重要参数,对遥感影像中直接提取土地利用类型的图形因子进行不同区域土地利用分形结构的差异研究,具有快速、方便、准确的性质。闽、台建设用地斑块的空间分布具有分形特征,其空间形态受自然和人文两方面因素,特别是地形地貌和交通的影响十分明显。同时台湾建设用地的平均斑块面积、分维值和规模大的斑块比重均高于福建,反映了闽、台建设用地空间特征的区域差异,这对闽、台两地,特别是福建省加强建设用地规划,合理配置空间资源,及福建省加强中心城市建设和交通规划等方面具有重要的指导意义。     

海陆岸线多尺度矢量数据获取方法及其尺度效应评估

地理空间数据的多尺度表征是制图学的基石,是支撑地理数据多尺度建模分析的前提。通过对从遥感影像获取的一定尺度的地理要素矢量数据进行选择、化简、聚合或其他处理,以获取多尺度矢量数据,但多种综合处理模型和方法会导致多尺度矢量数据存在着不同程度的信息损失。本文基于地理信息系统（ArcGIS 10.6）的矢量数据制图综合功能模块,通过整合多种内嵌的自动算法和模型,结合人机协同的辅助处理方法,构建了一套系统的海陆岸线空间尺度上推方法体系,并将其应用于南美洲大陆海陆岸线矢量数据从m级空间尺度上推到30 m、250 m和1 km。基于分形理论,首次提出线矢量数据复杂度指数概念,用以表征海陆岸线地理要素特征和对比其信息精细化程度。在此基础上,对获取的30 m、250 m和1 km海陆岸线矢量数据进行信息损失评估,结果显示制图综合引起陆地和水域空间属性的改变,不同尺度表征的地理要素信息精细度存在显著差异：相比m级基础数据,30 m、250 m和1 km海陆岸线矢量数据陆地图斑数量损失分别为32.07%、90.46%和98.61%,岛屿线矢量长度信息损失分别为6.32%、49.26%和75.47%;南美洲大陆海岸线矢量数据信息精细度分别降低1.97%、25.33%和45.39%。本文构建的计算机自动综合模型和人工处理相结合的海陆岸线矢量数据空间尺度上推方法,可以实现海陆岸线矢量数据空间尺度上推获取不同尺度的线矢量数据,并描述了不同空间尺度矢量数据的信息损失状况。     

贝壳中维界面的亲疏水特征

【目的】从亲疏水特征的角度对贝壳各层次结构中的界面进行分析探讨。【方法】采用接触角测量仪对贝壳的中维界面、无机文石及无机方解石进行水接触角测量。【结果】贝壳内表面的水接触角普遍大于90°,其中最大值为113°,最小值为91°;贝壳表壳层内表面边缘位置的水接触角平均值为67°,内部位置的水接触角平均值为112°;无机文石及无机方解石平整表面的水接触角均小于90°,其平均值分别为50°、49°。【结论】贝壳内表面具有疏水性,即有机质层具有疏水性;由于具有亲水特征的文石及方解石为贝壳矿物的主要成分,说明贝壳矿物结构具有亲水性;贝壳表壳层内表面边缘呈现亲水特征,内部呈现疏水特征。     

基于NMR和SEM技术研究陆相页岩孔隙结构与分形维数特征——以松辽盆地长岭断陷沙河子组页岩为例

为了表征陆相页岩的孔隙结构和分形特征,选取松辽盆地长岭断陷沙河子组陆相页岩作为研究对象,通过X射线衍射(XRD)分析、扫描电镜(SEM)图像分析、核磁共振(NMR)实验,运用分形维数理论,讨论NMR分形维数与矿物组成、地球化学参数、物性参数之间的相互关系,并且通过SEM图像提取技术定量化研究页岩储层孔隙特征。结果表明:沙河子组陆相页岩具有多种孔隙类型、孔径分布复杂、非均质性较强的特点。基于弛豫时间截止值,可将NMR分形维数划分为束缚流体孔隙分形维数(0.060 9～1.420 4)和可动流体孔隙分形维数(2.964 0～2.986 9)。矿物组成与分形维数的关系显示石英含量与束缚流体孔隙分形维数成负相关关系,黏土矿物含量与束缚流体孔隙分形维数成正相关关系;NMR分形维数与有机质含量呈线性相关,与成熟度不存在明显相关性;这说明矿物组成和有机质含量对NMR分形维数起明显的控制作用。储层物性方面,NMR分形维数与孔隙率成线性负相关关系,而与渗透率成正相关关系,说明NMR分形维数能够作为衡量物性的重要指标。总体来说,SEM图像分形维数可以用来反映孔隙形态的多样性和页岩孔隙的发育程度;NMR分形维数与储层物性之间的关系可用于评价页岩储层质量。     

宅基地流转农户行为影响因素的实证研究——基于广东省19个县市34个行政村的抽样调查

宅基地流转是提高农村宅基地资源有效配置的途径之一.以广东省为例,在对19个县(市、区)34个行政村544户农户抽样调查的基础上,运用 Logistic 回归模型,定量分析广东省不同区域类别下农户宅基地流转的主要影响因素及其影响程度.研究表明:广东省省域59.33%的农户发生宅基地流转,而珠江三角洲地区和粤东地区的比例分别高达67.42%和62.5%,粤西地区和粤北地区的比例分别为59.26%和43.04%;不同区域类别下农户宅基地流转的主要影响因素有明显差异;农户家庭年纯收入和宅基地面积因子是影响广东省宅基地流转的最重要因素.针对研究结果,提出了相应促进宅基地资源更有效配置的政策建议     

近海水质综合评价模型的构建及其应用——以九龙江口为例

【目的】研究水质质量综合评价模型的构建及应用。【方法】根据我国近海海洋环境监测指标和《国家海水水质标准》,运用PCA法,构建近海水质质量的综合评价模型,并给出四类水质综合指数F的量化区间值。【结果】在九龙江及毗邻海域,利用该评价模型开展示范应用研究,计算并绘制水质质量F值的空间分布和平面分布,筛查出污染的关键区域和指标,九龙江口水质质量综合指数F值区间为-1.875～2.570,以三类或四类为主。【结论】评价结果较好反映了九龙江口水质环境实际情况,水质质量综合评价模型可为该海域海洋环境综合治理及利用提供参考。     

乌鲁木齐都市圈城镇体系发展的分形特征研究

本文首先用分形理论的集聚维数和关联维数探析了乌鲁木齐都市圈城镇体系发展的空间分形特征;然后,运用2007年和2011年的社会经济统计数据,结合分形理论的齐夫模型,运用等级规模维数并通过与中国其他都市圈的比较,研究了乌鲁木齐都市圈城镇体系发展的等级规模变化分形特征。结果表明,乌鲁木齐都市圈城镇体系集聚维数和关联维数分别为1.060和0.882,说明乌鲁木齐都市圈已经形成了以乌鲁木齐为中心呈凝聚状态分布的空间自组织体系,各城市之间相互联系比较紧密,相互作用较强。2007-2011年间,社会消费品零售总额等级规模维数变小,说明差异呈现扩大趋势,而非农业人口、GDP、一般预算财政收入等级规模维数变大,说明差异呈现缩小趋势。与其他都市圈相比,乌鲁木齐都市圈空间和规模结构还不成熟,中心城市首位性强,对周边城市带动能力弱,等级规模差异大,有待进一步优化。     

遥感图像信息容量约束区间的选择与空间分异性

遥感图像信息容量是一种能量化表征地表复杂度的评价指标。计算时考虑了像元点所处的整个局部区域特征,其大小与图像灰度层次密切相关,灰度层次越丰富,信息容量的值越大。信息容量模型构建的核心问题是约束区间的选择和参数的确定,合理适宜的参数设置是保证信息容量特性的关键性技术。选取陕西省不同地貌类型区56个样区,以2007年ETM+和2008年SPOT5遥感图像为实验数据。采用了2种不同的约束区间的计算方法,即比较分析和数理统计的方法,分析了遥感图像信息容量约束区间的选择方法和空间分异规律。结果表明,信息容量在一定程度上能有效反映地表空间形态结构的复杂度,信息容量和分形维数、信息熵之间有较好的线性相关性,随着信息容量的增大,样区的分形维数、信息熵也在增大。信息容量的空间分异和陕北黄土高原的黄土地貌形态在空间上的变异是相关的,与陕西关中平原区的地表地物覆盖类型也是相关的,可作为地表形态结构复杂度定量评价指标之一。     

海面温度对南海台风强度的影响

【目的】分析海面温度(sea surface temperature,SST)对南海台风强度的影响。【方法】以南海为研究区域,以中国气象局热带气旋资料中心热带气旋最佳路径数据集为基础,利用Savitzky-Golay卷积平滑算法和多项式插值算法将台风数据进行插值,对强化值和SST值在南海区域的网格单元进行平均,建立模型并对其做回归分析,分析台风强度强化程度与SST模型之间的关系,以及检验模型残差的分布。通过数据提供的台风轨迹的增强率,来检验SST对台风强度变化的影响。【结果】建立台风强化值与SST之间的回归模式,平均而言,平均SST每增加1℃,台风强度强化度增加12.5%。该模型具有统计学意义,即台风高强度强化值与高海温值相关。【结论】本研究建立的统计模型对南海台风强度的预报有较好的指示效果。     

辽河东部凸起太原组页岩孔隙分形特征

页岩孔隙结构具有良好的分形特征,孔隙结构的分形维数能定量描述孔隙结构的复杂程度。以辽河东部凸起为例,应用高压压汞方法研究了页岩孔隙结构及其不规则性,计算了页岩孔隙分形维数。研究结果表明,辽河东部凸起太原组页岩孔隙分形无标度区为0.09~60 μm,孔隙分维数为2.378~3.007,随着分形维数的增大,页岩的非均质性增强,压汞实验得出的页岩孔径分布特征也证明了页岩的孔隙分形维数可以用来定量描述页岩储层岩石孔隙结构的微观非均质性;数学拟合表明分形维数与有机质含量相关性差,反映页岩中无机孔隙为主体孔隙类型;分形维数与石英含量呈较弱的正相关而与黏土矿物含量呈较强的负相关性,表明黏土矿物含量对页岩孔隙结构影响明显。分形维数与页岩的渗透率和孔隙度均具有很好的负相关性,分形维数越大,岩心的渗透率和孔隙度越小,表明分形维数越大,孔隙结构越趋于复杂,不利于气体的渗流和产出。      

青岛近岸海域开发利用生态适宜性评价

【目的】探究海洋生态适宜性的评价方法,为优化海域开发利用空间、保护海洋生态环境和促进沿海社会经济可持续发展提供重要参考基准。【方法】建立以层次分析法和德尔菲法为基础的海域开发利用生态适宜性评价指标体系,给出了指标权重,并以青岛近岸海域为例,利用地理信息系统(GIS),综合评价了青岛市近岸海域开发利用的生态适宜性程度。【结果】青岛近岸部分海域的生境质量较差,生态脆弱性指数较高,海域开发利用的生态适宜性较低。【结论】结合规划约束限制条件,得出生态适宜性程度不同的空间分布,为优化青岛海洋空间规划提供技术支撑。