土地利用与土地覆被变化的分形分析--以郑汴间沙岗地为例

文章应用盒子计数法计算了郑汴之间沙岗土地各种土地覆被类型空间分布的分维值,讨论了土地利用与土地覆被变化(LUCC)的分形性质.结果表明,土地利用与土地覆被是一种分形事物.分维是综合表征LUCC空间分布状况的一个特征参数,其值域为0＜D＜2.分维值越大,表明土地覆被空间分布愈不规则、愈复杂;分维值的变化可以反映出土地利用与土地覆被类型的空间结构在时间维上的变化.     

泥石流的分形特征及其意义

分析了泥石流流体和堆积物粒度分布的分形结构特征，其分维值介于２￣３之间，平均值分别为２．７１和２．６５左右。研究了泥石流沟水系的分形特征及其在不同观察尺度下分维的变化特征，结果表明，分维可作为描述泥石流粒度成分和泥石流沟水系的参数，反映了泥石流活动的形成演化特征，在此基础上，论述了分维的研究意义。     

关中经济带空间结构形态分形研究

分形理论的提出,为研究复杂的区域空间结构形态演变提供了有力的理论和方法。以分形理论为基础,以典型的西陇海兰新经济带东段——关中经济带为例,运用分形研究量化模型对其空间结构形态的分维值研究表明：该经济带空间结构形态也具有分形现象,而且交通网络分布的空间形态的稳定性远比城镇分布的空间形态的稳定性差;交通网络的复杂性和通达能力比较强;城镇节点分布相对比较集中;从点一轴到网络是关中经济带空间系统分维演化的一般趋势。     

杭州城市形态和土地利用结构的时空演化

根据分形理论研究杭州1949~1996年间城市形态和土地利用结构的演化特征,发现杭州城市具有明确的自相似规律。研究表明,杭州城市形态和土地利用结构的分形性态逐渐变好,这与国外学者“演化的城市分形”观相互印证。各类土地形态的维数都小于整个城市形态的维数,从而证实了国内学者“城市化地区的分维大于各职能类土地空间分布维数”的理论推断。从时空变化来看,杭州城市形态的分维呈上升趋势,1996年接近Batty等提出的理论预期维数D = 1.71;居住用地、工业用地和对外交通用地的分维近20年来趋于增大,而教育用地和绿化用地的分维则有所减小。杭州市的分形演化和分维变化总体上揭示了城市自组织演化的特征,但工业用地维数的大幅度上升和绿化用地维数的下降显然暗示该城市在进化过程中的局部退化倾向。     

典型黄土地貌类型区的地形复杂度分形研究

黄土高原地貌形态与地形复杂度自南向北有序变化,构成了举世瞩目的独特的地理景观。选择陕西省南北剖面六个典型黄土地貌样区为基本实验区,以其1∶1万栅格DEM为数据源,探讨典型黄土地貌类型区的地形复杂度分形与空间分异特征。首先提出的元分维模型方法,以计算得到的DEM元分维值作为特征指标,研究样区的地形复杂度问题。这种通过滑动窗口的扩展分维分析方法,既可以用于分析该区域不同尺度下的地形复杂度变化情况,也可以探讨区域的局部单元复杂程度及其空间分布,从而不再局限于对全区域的单一分维评价。以此为基础,进一步应用元分维谱方法,研究地貌网格单元的元分维分级分布情况。实验结果表明:以绥德和延川为代表的黄土峁状丘陵沟壑区最为复杂,以宜君和甘泉为代表的梁状丘陵沟壑区居中,而以淳化为代表的黄土塬区和以神木为代表的风沙黄土过渡区最为平缓。实验进一步证明了扩展分形方法在黄土地貌研究中的可行性。     

上海大都市交通网络分形的时空特征演变研究

分形理论的城市形态发生学研究应用,首先是从交通网络的应用开始的。国内外学者进行的大量案例研究表明,分形分维有可能是表征城市交通网络特征、解释城市交通网络发展,演化的一种较为理想的测度指标。以上海这一国际性大都市的交通网络为研究主体,通过测算上海市不同行政区域交通网络的分维值,研究分形特征的空间变化;利用不同时代上海市全域及典型行政区交通网络的分维,研究分形特征的时间演化。研究结果表明,在上海与一些发展相当成熟的大、中城市与城市化地区,交通网络形态1.7左右的分形分维值具有普适性,有可能是判断网络形态与功能、结构完善度的一个较为合宜的测度指标;分维的变化,表现在空间域上,上海城市交通网络的分形特征内域明显复杂于外域,在城市发展主轴方向表现为由内向外分维测度值的有序降低;而在时间域,近期的交通网络分形复杂度明显高于早期,网络的构型不断得到优化;这一总体趋势,与城市形态开发、经济发展的历程相一致。可以相信,分形测度与分维的演化将成为描述城市形态发生学过程的一个最有用的指标。     

城市形态的分维估算与分形判定

城市形态的分形是城市发育到一定阶段涌现出的有序格局和复杂结构,其基本特征是空间分布的无尺度性质。当研究者基于某个显著性水平推断城市分维存在时,实际上就是基于相应的置信度判断分形特征。虽然分形城市研究已经多年,但大量有关维数测算的基础问题依然悬而未决。本文根据分形几何学的基本思想论证城市形态分维测算的若干问题。分维测量的准则是最佳覆盖——不多不少、恰到好处的覆盖。盒子覆盖是最容易理解的测量方法。采用盒子覆盖法测量城市形态分维时,应考虑三个标准：一是快速逼近,二是简便操作,三是稳定拟合。直观估计分维的办法是利用双对数坐标图。由于城市形态不是严格意义的分形,而是类似于文献中的“前分形”,测量尺度与相应测度的幂律关系通常仅在一定尺度范围内有效,从而形成所谓标度区。本文围绕城市形态的分维测量和分形判断开展一系列讨论,包括尺度选取、标度区识别和统计标准等问题,对今后城市分形研究具有理论启示和方法论的参考价值。     

沙漠化的分形特征研究

在国内外有关学者研究的基础上,运用分形理论研究沙漠化的分形特征。结果表明:①作为风沙地貌形成的物质基础──沙粒,其粒径分布具有分形特征,其分维值的大小差异体现了沙物质分布的区域差异性。②风沙地貌是一种典型的分形几何实体,沙丘分布具有分形特征,其分维值体现了风沙地貌的自相似性规律。③风沙流结构不但是分形,而且是多重分形,其分维值与风速有着极大的关系。④荒漠绿洲景观镶嵌结构具有分形特征,各景观要素的分维值大小代表着该要素镶嵌结构的复杂性和稳定性程度。在黑河流域,自然绿洲的镶嵌结构最具复杂性,也最具稳定性。⑤沙漠化过程具有多重分形特征,如果用降水和风速为标度度量沙漠化过程,都表现出某种不规则性。     

珠江河网分形机理研究

以不同时期珠江网河历史地图及遥感影像为基础,进行了河网分形计算,并从河道发育、人为活动等多个角度分析了珠江网河分形机理。在发育过程中,1883-2001年间河网分维值逐渐减小;在空间上,正干水道中潮道分维值大于分汊河道。分析认为,人为活动是导致珠江网河分形变化的主要因素:联围筑闸消灭横向支汊、口门整治及河道固化减小了河道冲决的几率、河道挖沙引起的水沙分流比变化改变了河道冲淤特性。     

土地空间分形结构的尺度转换特征

应用分形理论以及多元相关分析、灰色关联分析方法,分析浙江省慈溪市土地空间分形结构的尺度转换特征。结论为:①慈溪市、贵州省不同尺度分割区域的土地空间分形结构均客观存在,不因尺度不同而变化;②尺度转折点因尺度不同而出现,贵州省(省域尺度)土地利用存在尺度转折点,慈溪市(县域尺度)土地利用不存在尺度转折点;③不同尺度的慈溪市、贵州省土地空间结构的分维不仅主要受到土地类型本身几何属性的影响,而且其所受到的影响跨尺度存在;④尺度的差异造成不同影响因子的影响程度随尺度出现变化;平均图斑形状指数对慈溪市土地空间结构的分维影响最大,图斑数则对贵州省土地空间结构分维的影响最大。     

城镇体系等级结构的分形维数及其测算方法*

文章探讨了城镇体系等级结构的分形研究方法。首先,讨论了区域城镇规模分布的Zipf模型,并通过分形退化分析将其应用范围加以拓广,从而与非分形研究接口;第二,引进了分形结构因子,以此开创了城镇体系等级结构的FSF分析;第三,提出了表征城镇体系等级差异的差异度概念和度量方法。文章给出实例说明了各种方法的应用,并比较了三种方法的异同。     

流域地貌系统定量研究的新指标

简要介绍了分形基本理论,着重讨论了流域地貌系统定量研究的指标．水系分维的计算方法,水系分维区域划分原则及其应用含义．     

外营力地貌作用随机特性和分形布朗地貌的稳定性*

通过建立外营力地貌作用的分形模型,揭示了外营力在微观上塑造地表不平的动力机制。外营力在宏观和微观上具有各自的表现,可能预示地貌空间尺度的差异,使演化具有不同的独特规律。     

金衢盆地的洪涝特征

金衢盆地的洪涝具有时间分形结构 .无标度区越宽 ,时间分维值越小 ,洪涝周期越长 ,洪涝灾害越严重 . 1 997～ 2 0 0 0年金衢盆地出现洪涝年的可能性比较小 ,而 2 1世纪的第一个十年 (2 0 0 1～ 2 0 1 0年 ) ,金衢盆地的洪涝年可能稍偏少     

坝上地区沙漠化过程对景观格局影响的研究

用分维数、修改分维数和景观间隙度指数等分析方法，对坝上地区正兰旗南部７０年代和８０年代的沙漠化土地空间格局进行了分析。研究结果表明：在７０年代，潜在沙漠化土地和强烈发展中沙漠化土地格局的聚集度分别为１．４９和１．１２４，随着沙漠化的发展到８０年代，上述两类型的格局趋向分散；而正在发展中沙漠化土地和严重沙漠化土地的聚集度增高，分别为１．４３７和１．０４８。在沙漠化的发展过程中，整个景观的格局和格局多样性趋向复杂，Ｄ和Ｄｍ分别从１．２７９和１．５９１增加到１．２８５和１．５９９；与此相反，不同沙漠化土地斑块的格局和格局多样性却趋向简单，Ｄ和Ｄｍ分别由１．２５９和１．５８４减少到１．１９４和１．４１４。此外，在沙漠化的发展过程中（从７０年代到８０年代），景观格局和格局多样性的变化，小于斑块格局及其格局多样性的变化     

山地城镇体系规模结构的计量分析及分形特征研究——以滇西南临沧市为例

以滇西南地区临沧市2003～2008年各山地小城镇的人口规模数据为基础,运用城市地理学中的位序-规模法则、城市首位律及不平衡指数和自组织理论中的分形理论相结合的方法,对临沧市城镇体系规模等级结构进行定量和定性分析,从计量分析和分形研究两个方面对临沧市城镇体系规模等级结构特征进行总结,结果表明,临沧市城镇体系规模等级结构具有分形特征,处于低级平衡状态,发育还不成熟,但有开始走向成熟的趋势。最后根据临沧市城镇体系规模结构的特征提出相应发展建议。     

徐州城市形态演变的分形分析

基于城市扩展图和多时相Landsat遥感影像资料，应用分形理论，对1949年以来徐州城市形态的演变进行定量分析，揭示了徐州城市形态在不同时期的扩展特征。结果表明：徐州城市形态具有分形性质，城市形态的演变是多种因素综合作用的结果，尤其与经济发展的周期性变化密切相关。城市形态的演变经历了迅速扩展期、缓慢扩展期、恢复扩张期、快速推进期和稳步扩张期。在空间上，徐州城市形态一直处于外部扩展一轴间填充一外部扩展的循环过程中。在扩展方向上，1987年以前，城市的扩展重心向东北方向转移；1987年以后，扩展重心转向东南方向。     

珠三角城市群空间效应的分维测度

引用分形几何学的相关理论,通过研究城市群中心城市和其周边城市的相对位置和大小等级,从分维的角度研究城市群的空间效应。结果显示：广东省城市空间分布以珠三角城市群的中心城市广州为核心,呈现集聚分布形态;随着与中心城市距离的扩大,城市的规模逐渐变小;在所选取的3个年份中,2008年的集聚程度最强,2000年的集聚程度较强,2004年的集聚程度较弱。从而说明了广东省城市空间分布是一种分形结构,珠三角城市群的集群化效应是广东省城市发展的主导力量,并且2000年～2004年城市群的涓滴作用占主导地位,而2004年～2008年城市群的极化作用占主导地位。     

关中-天水经济区城市体系空间结构的分形特征研究

城市体系的空间结构具有分形特征,分维是反映空间结构优化与否的重要参量。基于分形理论,通过计算关中-天水经济区城市体系的集聚维数和关联维数,探讨分析了该经济区城市体系空间结构的特征,得出关中-天水经济区存在着核心城市不强、城市空间分布集聚不明显、城市体系等级缺失、城市之间关联较弱等制约经济区健康快速发展的因素。最后指出应进一步优化关中-天水经济区城市空间结构以便为促进经济区发展以及西咸国际大都市建设发挥持续性的积极作用。