拉林河流域水系分维研究

针对传统方法在水系分维估算中对集水面积阈值的确定主观性和不确定性较强,同时传统的数盒子等分维估算方法存在计算强度大、工作效率低、数据结果不客观等问题,该文基于SRTM DEM数据,运用ArcGIS软件对拉林河流域自动提取河网水系图;对水系进行不同集水面积阈值下的分维值计算,利用趋势线、相关系数检验等方法对拉林河流域集水面积阈值进行估算;并将提取出的集水面积阈值与实际测绘地形图进行对比,发现利用该方法确定阈值得到的水系与实际水系较为一致。同时,基于GIS的分维研究与传统的数盒子等方法计算水系维数相比,具有客观、经济、高效的优势。最后根据集水面积阈值与水系分维的相互关系,得出该流域水系分维值为1.28,说明拉林河流域尚处于侵蚀发育阶段的幼年期,发育受地质条件影响较大。     

基于DEM的南水北调中线水源区水系分维估算

分形理论是现代数学的一个分支,常被用来研究自然界中具有自相似性的复杂地理对象。本文以丹江水库的DEM为数据源,利用ArcGIS 9.3软件提取流域水系,根据集水面积阈值与水系分维的相互关系,将分形理论、GIS技术相结合,用基于网格法的分维估算方法计算了南水北调中线水源区水系分形维数,经计算得出该流域水系分维值为1.253。与传统方法相比,这种方法计算水系分维具有简便、高效等优点。     

基于分形分维和数学函数的南流江流域河网信息提取

利用南流江流域30 m分辨率的DEM数据,介绍了Arc GIS中进行河网提取的一系列过程,并利用其图解建模工具,提取南流江流域的不同汇流累积面积的水系河网,实现了提取过程的流程化处理。分别统计河源密度和沟壑密度,并分别计算它们与汇流累积面积的几何函数关系,并对其进行二阶求导,确定其二阶导数关系,得到合适的汇流累积阈值,并借助分形分维理论对河网的分维值进行了验证。利用函数关系和分形分维确定汇流累积面积提取水系河网的方法有效地避免了人工选择汇流累积面积的主观性,提高了研究结果的准确性和可靠性,在知道研究流域河网分维值的前提下,可快速获取准确的汇流累计面积阈值。     

基于DEM的川西山地河网信息提取

基于DEM数据和D8算法,对研究区河网信息进行提取。这种方法主要是通过研究区集水面积与河网密度、河源密度二阶导数关系确定集水面积的阈值,避免了利用DEM提取流域河网时对阈值确定的反复过程,有助于模拟结果的有效性和准确性;不同集水面积阈值对确定主河道的空间位置影响较小,但对河网提取的详细程度具有重要影响,集水区面积阈值越大,河网就越稀疏。     

基于DEM的格尔木河流域水系分维分析

分形理论为流域的复杂地貌形态及其发育过程等方面提供了定量依据,为进一步深化流域水系的分形研究,以ASTER-GDEM数据为基础资料,运用GIS水文分析工具提取了格尔木河流域在不同汇流累积量阈值下的水系河网;并用盒维数法计算了相应的水系分维数,以此来描述流域的地貌形态特征;并进一步预测流域地貌的发育演化趋势.研究结果表明:在一定无标区间范围内,汇流累积量阈值和分维数拟合较好;计算得到格尔木河流域的水系分维值处于1.6～1.8之间,据此可以判断出该流域处于地貌侵蚀发育壮年期,并向壮年晚期发展,流域地势起伏大,地面切割得支离破碎、崎岖不平,河流以侧蚀为主,下切作用相对较弱,与流域高程面积积分值计算所得结论一致.     

DEM数据谷地分维值的估算

提出了一种基于DEM数据的谷地分维估算方法,该方法以汇水量阈值为标度,基于谷地形态的自相似性确定汇水量的无标度区间,在无标度区间内通过谷底线长度与汇水量阈值的线性拟合计算谷地的长度分维,通过谷地平均分叉比与平均长度比的比值逼近谷地网络的结构分维值。实验表明,基于本文方法计算的谷地分维值符合不同地貌类型流域水系的形态结构特征。     

基于GIS与DEM的岷江上游流域水系分维值计算

分维能反映流域形态的复杂性,水系的分维值可作为表征流域形态特征的定量指标,对理解掌握河流的发育演变规律有一定帮助。利用DEM数据和ArcGIS软件的水文分析扩展模块,提取研究区域的河网水系,在此基础上,分别基于计盒维数与Horton定理2种方法,计算了岷江上游水系的分维值,2种方法的计算结果相近。结果表明,岷江上游流域地貌处于侵蚀发育阶段的幼年期。     

影响黄土高原集水面积阈值的地形因子主成分分析

以ASTER GDEM为信息源、22个典型小流域为样区,分析黄土高原集水面积阈值与沟谷密度的关系,利用均值变点法确定最佳阈值,探讨了影响阈值的数字高程模型（digital elevation model,DEM）地形因子主成分。结果表明,集水面积阈值由北向南、自东向西逐步增大,宏观上受黄土高原地貌类型制约,地形因子对其的影响成分归纳为坡面、起伏及高程变异因子。坡面因子的最大值与阈值正相关,坡度>粗糙度>地形曲率>平面曲率>剖面曲率。起伏因子的均值与阈值正相关,起伏度>切割深度。高程变异因子与阈值负相关。三者的主成分贡献率依次为58.754%、18.915%、11.388%,权重为0.527、0.229、-0.569。研究表明,坡面特征是影响黄土沟谷发育的重要因子。     

基于分形理论的水系要素制图综合研究

在研究水系要素具有分形现象的基础上，提出了水系要素的分维数的确定方法，并利用水系的分数维规律进行地图制图综合，取到了较好的结果。     

基于GIS技术的莱州湾东岸河流分形研究

应用地理信息系统(GIS)技术提取了莱州湾东岸河流信息,在此基础上运用计盒方法对莱州湾东岸的黄水河和王河水系进行了分形分析,获得了两水系的主河道河长分维数和河网分维数,并以此探讨了分维数与流域地貌和地质构造之间的相互关系。分形分析为研究区流域地貌学与水文学研究提供了一种新的研究途经。     

基于SOFM网络的声图非监督分类

利用局部窗口内的灰度纹理共生矩阵的统计量、灰度均值和两个分维数作为特征矢量，利用SOFM网络进行非监督分类侧扫声纳海底图像，通过实测数据验算，取得了理想的效果。     

市政排水管网节点汇水面积自动化计算的方法和应用

针对排水管网节点汇水面积的自动化计算问题,提出了将排水管网图转化为有向图,首先运用图论中的广度优先搜索算法得到任意指定节点的上游节点,然后计算其上游节点各关联边,最后根据上游节点及其关联边的汇水面积得到该节点总的汇水面积的方法。     

Geomorphometric pattern recognition of SRTM data applied to the tectonic interpretation of the Amazonian landscape

The Amazon landscape spatial variability and anisotropic trends in the Uatumã and Urubu River regions are evaluated using geomorphometric techniques such as fractal dimension, drainage network density and semivariogram. These procedures were applied to the digital elevation model (DEM) of the Shuttle Radar Topography Mission (SRTM). This evaluation facilitated the definition of geomorphometric domains with different degrees of roughness (fractal dimension) and elevation (semivariogram). These areas are consistent with known qualitative relief types. Furthermore, known geological structures in the subsurface and surface apparently influence the spatial variability of these geomorphometric variables. This is the Silves area case, where the hilly topography exhibits several annular and radial rivers, denoting subsurface control due to faults and folds that were mapped by seismic surveys. Another possible influence example is the spatial coincidence between structures mapped by magnetic data with low dissection zones delineated as a result of drainage network density analysis. In addition to the spatial distribution, the anisotropic trends of these geomorphometric variables were analyzed and compared with geological and geophysical information. Results indicate that the predominant directions for topographic semivariance anisotropy are NNE–SSW and NE–SW for the interfluvial regions, as well as NW–SE for the alluvial plains. The highest agglomeration direction in the drainage network, as shown by its anisotropy, coincides with the studied region’s current maximum horizontal stress direction, except in the floodplains. The direction with the most pronounced roughness, NNE–SSW, coincides with the direction of waterfalls and rapids. This study demonstrates that spatial variability knowledge and anisotropic trends of geomorphometric parameters is useful to understand the geology and geomorphology of the Central Amazon region.     

基于遗传算法的BP网络实现海底底质分类

本文利用灰度纹理共生矩阵和两个分维数作为特征矢量,采用遗传算法训练BP网络,进行海底底质监督分类。以海底侧扫声纳图像为例,通过实测数据验算,取得了理想的效果。     

分形理论在城市交通网络时空演变特征研究中的应用--以上海市为例

以上海城市交通网络为例，通过不同行政区域交通网络的分维值测算，研究了分形特征的空间变化；利用上海全域及典型行政区交通网络不同时代的分维，研究了分形特征的时间演化。结果表明，上海城市交通网络的分形特征在空间域上城区内域明显复杂于外域，在城市发展主轴方向上表现为由内向外分维测度值的降低；而在时间域，近期的交通网络分形复杂度明显高于早期，反映了城市发展与形态演化的时间过程。     

南京市道路网络近十年的分形特征变化

以分形理论为基础,结合2005年南京市道路网络分形特征的研究结果,测算2012年南京市道路网络的分形特征。将两个年份的研究结果进行比较,分析南京市道路网络近十年的分形特征变化情况。结果显示,2012年南京市道路网络的长度维数和分枝维数分别增长0.011 5和0.050 7,说明近十年南京市道路网络的连通程度和覆盖程度都有一定的发展,同时连通程度的发展快于覆盖程度。2012年南京市主城区各行政区道路网络的盒子维数也有所增长,增长值介于0.069 7~0.170 1之间,表明南京市主城区各行政区道路网络的覆盖深度都有提高但程度不同。研究结果表明,2012年南京市主城区各行政区分形特征与经济状况没有直接的对应关系。     

Estimating fractal dimension of lineaments using box counting method for the Indian landmass

A fractal in general is a scale-invariant object that has an underlying power-law equation and is characterized by a positive fractal dimension. The fractal dimension of the Indian landmass is evaluated from the lineament map by utilizing the MATLAB programme for box counting method. The lineament map of India is divided into grids. The fractal dimension of each grid is obtained and the values are mapped. Most of the regions of India has fractal dimension in the range 1–1.25. The fractal values are compared with b-value in Gutenberg–Richter equation which gives a relationship between frequency of occurrence of earthquake and its magnitude. The estimation of b-value requires a complete earthquake dataset. In regions where the complete earthquake data are not available, the fractal dimension evaluated from the study can be used as a parameter to assess the seismic hazard of the region.     

云南漾弓江流域城乡聚落形态信息提取与分形分析

利用 1996年 2月和 1999年 11月的TM影像 ,通过对漾弓江流域的遥感影像的光谱特征分析 ,建立地物光谱模型 ,提取区域城乡聚落的时空分布信息。在此基础上 ,根据分形几何理论计算漾弓江流域城乡聚落不同时段空间形态的分形维数 ,从其变化分析流域内聚落空间形态的特征。结果表明 ,欠发达地区城乡聚落空间形态具有分形现象 ,并且城市与农村集镇的分形维数变化不一致 ,1996年丽江地震和 1998年大丽线的开通加速了丽江城和鹤庆城的发展 ,使其形态趋于复杂、不稳定性增大。