华南沿海明代自然灾害的时间序列分析Ⅱ.混沌分析

对我国明代华南沿海自然灾害发生次数的混沌特征分析发现,嵌人维数取不同值时均存在分形特征,且反映这种分形特征的关联维数随着嵌入维数逐渐增大而趋于一个稳定值。稳定的关联维数为２．８,相应的饱和嵌入维数为１０。关联维数的稳定值为分数（２．８）反映了控制明代华南沿海自然灾害发生次数的动力系统是一个混沌系统。构筑该系统最少需要３个自由变量,最多需要１０个。对反映该混沌系统混沌特征强度的指标－Ｋｏｌｍｏｇｏｒ     

华南沿海明代自然灾害的时间序列分析Ⅰ:R/S分析

通过对我国明代华南沿海 2 76a间自然灾害发生次数进行的R/S分析 ,揭示出自然灾害发生次数这一时间序列具有明显的趋势性 ,表征其趋势性强度的指标赫斯特指数H =0 90 94(或 0 868,如果不考虑最后一点s=2 4 5时的情况 ) ,远远大于 0 5而接近于 1 ,说明这种趋势性具很强的持续性 (persistence)。这种持续性可能主要是由自然因素即当时的气候和构造背景决定的 ;而社会和经济因素也起一定的作用     

华南沿海明代自然灾害的时间序列分析I：R／S分析

通过对我国明代华南沿海276a间自然灾害发生次数进行的R／S分析,揭示出自然灾害发生次数一时间序列具有明显的趋势性,表征其趋势性强度的指标赫期特指数H＝0．9094（或0．868,如果不考虑最后一点s＝245时的情况）,远远大于0．5而接近于1,说明这种趋势性具有很强的持续性（persistence),这种持续性可能是由自然因素即当时的气修和构造背景决定的,而社会和经济因素也起一定的作用。     

相空间反演方法及其在海洋资料分析中的应用

时间序列重建相空间理论是研究实验数据所隐含着非线性复杂现象(如奇怪吸引子、分形、自相似结构及混沌)的有力工具.本文在时间序列重建相空间理论基础上,建立了在嵌入相空间中反演动力系统方法,并将此方法应用于TOGA COARE提供的海表温度(SST)时间序列资料分析中,给出了奇怪吸引子关联维数、嵌入相空间维数、Lyapunov特征指数、Kolmogorov熵及可预报时间尺度.利用相空间中反演动力系统,在可预报时间尺度上进行预报实验,其结果与实测值基本一致.     

黄河水下三角洲海底粉土微观结构分形特征研究

以黄河水下三角洲海底粉土为研究对象,基于扫描电子显微镜技术获得了大量的海底粉土SEM(scanning electron microscopy)图像,综合运用Image-Pro Plus(IPP)和Photoshop图像处理软件来提取粉土的微观结构参数,以分形理论为指导,运用"周长-面积法"对海底粉土进行了分形特征研究,分析了阈值、放大倍数对粉土分形维数的影响及确定方法,并探讨了分形维数的环境及工程地质意义。研究结果表明,黄河水下三角洲海底粉土的颗粒及孔隙具有特殊的分形特征,分形维数为1.6~1.8;不同分维值在一定程度上反映了波浪扰动强度的不同;分形维数可以表征抗剪强度参数,粉土的黏聚力和内摩擦角随分维值的增大而增大。     

胶州湾海岸线历史变迁的分形分析

使用网格法以1987-2006年间5景经过精确校正的Landsat-TM遥感图像为基本资料,计算出了胶州湾海岸线的分形维数,其值为1.090 1(1987年),1.090 3(1992年),1.082 9(1997年),1.076 2(2003年)和1.080 1(2006年).结果表明,1987-2006年胶州湾海岸线分形维数先后经历了缓慢增大、减小、再增大的三个变化阶段.胶州湾较大规模的海岸工程是其岸线分形维数减小的主要原因,而较小规模的海岸工程和自然过程则是其分形维数增大的原因.     

单纯形投影算子理论及在资料分析中的应用：Ⅱ.在表层水温和青岛气温 …

应用相空间理论对赤道单站日表层水温及青岛月平均气温的９点滑动平均资料进行了分析,结果表明：青岛月平均气温的９点滑动平均的相关维数和嵌入维数分别为５．８３、８,当反厄尔尼诺发生时赤道日ＳＳＴ的相关维和嵌入维数分别为３．９３、１１,当厄尔尼诺发生时其相关维数和嵌入维数分别为４．３７、９。揭示了无论是厄尔尼诺还是反厄尔诺发生赤道日ＳＳＴ都具有混沌特征,并且厄尔尼诺发生其内部结构复杂化使得支撑奇怪吸引子的     

海岛界定数量的变维分形特征——以嵊泗县为例

我国多次海岛数量普查因界定标准不一而结果相差巨大,为了满足海洋主管部门对海岛的管理要求,亟需研究合理的方法界定海岛数量。利用高分辨率遥感影像解译嵊泗县海岛2 875个,以分形理论讨论海岛数量与海岛面积、海岛间距的关联。结果表明,嵊泗县50%的海岛面积小于50 m~2或岛间距不足6 m,海岛数量与界定标准间呈分维数先增大后稳定的变维分形特征,分维数在220 m~2和28.5 m之后稳定在1.80和2.25。以200~500 m~2为界区分大小岛,小岛数量和海岛间距也存在变维分形特征,且分维数在间距大于50 m后趋于稳定。故嵊泗海岛最佳界定方法为以220 m~2筛选出计数海岛后再补充间距大于50 m的较小海岛,该方法下界定嵊泗海岛681个。     

基于分形维数的环渤海地区海岸线变迁及成因分析

利用遥感和GIS技术提取了环渤海地区1980年、1990年、2000年和2010年4期海岸线信息,采用网格法计算每期海岸线的分形维数;分析了海岸线及其分形维数的时空变化特征、并探讨了其与海岸开发活动之间的关系。研究表明:在1980—2010年间,研究区海岸线长度持续增加,变化强度逐渐增大,海岸线共增加了1 074.35 km;从时间过程看,2000年以后海岸线长度进入快速增长时期;从区域范围看,以天津市和河北省所在的渤海湾地区海岸线的变迁最显著。研究期间,环渤海地区海岸线整体向海推进,海岸线分形维数逐渐增大,岸线形状趋于复杂。人为的海岸开发活动是海岸线变迁的主导因素,2000年之前海岸开发以围垦养殖、盐田为主;之后,港口码头建设和城镇建设型的海岸工程逐渐增多。海岸线的分形维数与海岸带的物质组成与演变过程有直接关系,大量规模不等的海岸工程的建设是海岸线分形维数变化的主导因素。     

利用混沌特征参数进行心电信号分类诊断的研究

提取心电信号的关联维数和Lyapunov指数等混沌特征参数,结合心电信号的重要特征：RR间隔、PR间隔、R波幅值、P波幅值和T波幅值,作为神经网络驱动型模糊推理系统的输入,对正常和患有心脏疾病的心电信号进行分类诊断.     

单纯形投影算子理论及在资料分析中的应用Ⅱ.在表层水温和青岛气温预测中的应用

应用相空间理论对赤道单站日表层水温及青岛月平均气温的９点滑动平均资料进行了分析,结果表明：青岛月平均气温的９点滑动平均的相关维数和嵌入维数分别为５．８３、８,当反厄尔尼诺发生时赤道日ＳＳＴ的相关维和嵌入维数分别为３．９３、１１,当厄尔尼诺发生时其相关维数和嵌入维数分别为４．３７、９．揭示了无论是厄尔尼诺还是反厄尔尼诺发生赤道日ＳＳＴ都具有混沌特征,并且厄尔尼诺发生其内部结构复杂化使得支撑奇怪吸引子的雏数增加,而嵌入维数减少．这种现象是由于表层水温所隐含非线性作用显著增强所导致．根据以上分析结果应用单纯形投影算子（ｓｉｍｐｌｅｘ　ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ　ｏｐｅｒａｔｏｒ）预测方法对赤道单站日ＳＳＴ和青岛月平均气温的９点滑动平均资料进行了预测,其前８点最大相对误差分别为０．４２％,７．４％．     

一个切换混沌系统的设计与实现

利用反控制法构造了1个新的混沌系统,分析新系统的平衡点及在平衡点的特征值,分形维数,Lyapunov指数等性质,设计1个由2个混沌系统组成的可切换的实际电路并进行实验,通过1个开关选择器,电路可以实现2个子系统的功能,观察到2个子系统在各个相平面的混沌吸引子.     

防城港湾红树林表层沉积物粒度分形特征及与环境因子的相关性

应用分形理论分析了防城港湾红树林表层沉积物粒径分布及其分形特征,并分析了pH值、C有机质、C硫化物、CTN、CTP、CK、水溶性盐分等环境因子.沉积物由海向陆的砂含量减少,细砾、粉砂和粘土含量增多,平均粒径也呈渐次增大.沉积物分选性都是差到很差,偏态都是正偏态到很正偏态,峰态都是中等尖锐到很尖锐.沉积物各粒径含量与pH值、有机质、硫化物含量相关关系不明显,砂、粉砂含量与CTN、CTP、CK呈显著相关关系.沉积物的分形维数为2.322 1～2.649 1,分维值与环境因子相关关系不明显,与粘土含量呈显著正相关(R=0.978,p＜0.01).沉积物分形值呈含砾砂(2.322 1)＜含砾泥质砂(2.513 0～2.618 1)＜含砾泥(2.649 1)的趋势.不同滩位的红树林沉积物分形维数呈现向海侧红树林外光滩(2.322 1～2.5602)＜向海侧红树林林带(2.513 0～2.5909)＜红树林林带中心(2.557 0～2.595 6)＜向陆侧红树林带(2.618 1～2.649 1)的规律.沉积物类型、粘土组分、滩位等是影响防城港湾红树林沉积物分形维数的主要环境因子.     

1995—2017年福建省海岸线时空变化分析

利用遥感影像和GIS技术相结合获取福建省1995、2001、2010、2017年共4期海岸线的时空分布情况,并结合网格法计算各时期海岸线的分形维数,结合获取数据分析海岸线的时空变化特征、海岸线长度变化与分形维数变化之间的关系以及影响海岸线变化的原因。结果表明:1995—2017年福建省海岸线长度呈持续增加趋势,共增加388.99 km。从时间方面来看,2010年之后海岸线长度进入快速增长时期,其中2010—2017年是海岸线长度变化最显著的时期;从区域上来看,以宁德和莆田岸线变化最强烈,其他地市相对较稳定。1995—2017年研究区海岸线分形维数总体呈现先增加后减小趋势,其中宁德、福州、泉州分形维数变化比其他地市要复杂。研究区历史海岸线长度变化与分形维数变化之间存在着一定的相关关系,对各地市海岸线长度变化与分形维数变化统计分析表明,总体来看局部海岸线长度的增加或减小会导致整体海岸线分形维数增大或减小,且呈正比例变化。对1995—2017年研究区各时段海岸线变化对应的面积汇总情况来看,人类活动是影响研究区海岸线变化的主要原因,与人类活动相比,自然变化如河口淤积与侵蚀等对海岸线影响较小。     

基于分形理论的辽宁沿海经济带城市生态安全评价研究

针对城市生态安全复合系统特征,将分形方法引入城市生态安全系统研究中,通过对城市生态安全评价模型的推导,确定了其在空间的分形特征,并以辽宁沿海经济带为例,构建生态安全指标体系,运用分形理论计算了辽宁沿海城市生态安全指数。研究表明,lnN(r)与lnr直线拟合的斜率就是生态安全分维数,对比分形的自相似性基本特征,分析了2002—2011年以来辽宁沿海经济带生态安全的空间变化:除盘锦市一直保持安全状态以外,其他市区生态安全程度均有不同变化,生态安全分维数变化量在0.061 5~0.168 3,安全预警状态集中于大连市和葫芦岛市。研究结果与实际考察情况基本吻合,说明研究方法具有科学性,结论可为该区域的生态安全维护提供相应策略,为沿海经济带规划提供参考。     

厦门岛海岸线分形特性演变规律的研究

滨海城市海岸线的空间特征演变规律及其影响因素对于陆海统筹的空间规划具有重要的研究意义。将改进的归一化水体指数(Modified Normalized Difference Water Index, MNDWI)和Canny边缘检测法相结合,从Landsat遥感影像中提取了厦门岛1976-2018年共九景海岸线,并对其进行分形分析。采用自主编写的图像分形维数计算程序计算了研究期间厦门岛海岸线的盒维数,总结分析了其变化趋势以及变化原因。结果表明:厦门岛的海岸线具有分形特性,其盒维数的变化范围为1.098 9~1.118 1,先后经历降低、增加、再降低和最后缓变四个阶段,总体呈现下降的趋势;进一步分析,发现厦门岛在快速发展进程中,海洋工程对海岸线空间形态复杂性有显著的影响,其中,填海造陆工程的实施导致海岸线盒维数降低,而港口、码头建设却导致盒维数增加。盒维数的变化程度间接反映了海洋工程对海岸带的改造程度。本研究对厦门海岸线分形特征的分析,可为该区域资源开发、生态保护和城市规划提供有价值的参考依据。     

黄河三角洲潮滩潮沟体系的分维特征

利用分形分维方法对黄河三角洲潮滩和潮沟的地貌特征进行了定量研究。结果表明，潮滩和潮沟的分维值可以较好地反映潮滩潮沟的发育演化规律。随着时间的推移和潮沟潮滩的进一步发育，黄河三角洲潮沟的分维值呈逐渐增大的趋势，而潮滩的分维值则呈逐渐减小的趋势，两者在分维值的变化上存在着负相关关系。该研究为黄河三角洲潮滩发育时空谱系的建立和深入研究提出了一种新方法和新的定量指标。     

空间分辨率对海岸线时空演变遥感分析的影响——以渤海湾为例

文章针对中低分辨率遥感影像难以提取海岸线中小尺度变化的实际问题,以渤海湾为例,利用2010—2020年SPOT5、GF-1/6、ZY-3等高分辨率遥感影像,采用数字海岸线分析和分形维数方法获取渤海湾海岸线位置变迁速率和复杂度变化过程;针对目前渤海湾海岸线变迁分析研究多基于中低分辨率遥感影像的问题,结合同时期的Landsat影像,分析遥感影像空间分辨率对渤海湾海岸线变迁速率和分形维数的影响。研究结果表明,遥感影像空间分辨率差异对分形维数的影响较小,但对不同类型的岸线变迁速率影响显著;渤海湾海岸线在2010—2020年的变化呈现出由剧烈过渡至相对稳定的状态,伴随着海岸线位置的变化,岸线的分形维数呈现出先上升再至平稳的趋势。相关研究成果能够为渤海湾地区海洋资源利用优化、海岸线及滩涂湿地等自然资源保护提供数据支持。     

渤黄海沿海季节性海平面异常偏高成因分析

全球气候变暖导致全球海平面上升,区域海平面变化还受局地海温、海流、风、气温、气压和降水等水文气象要素的影响。近年来,随着极端天气、气候事件的频发,导致季节性海平面异常出现的次数偏多,程度加大。使用中国沿海及西北太平洋近30年的水位、气温、海温、气压和风等水文气象资料,初步探讨了渤黄海沿海季节性海平面异常的变化规律和成因。渤黄海沿海异常高海平面均发生在1-3月份和10-12月份,6-9月份很少;自20世纪90年代以来,发生次数明显增多,异常值明显增大。异常海平面发生期间的气压较常年同期偏低,风多为离岸或者向岸风,风生流引起水位的变化;同时段的气温、海温与异常海平面的相关系数较低,影响不大;同期的海平面处于多个长周期振动的高位重合期,各振幅叠加的结果近8 cm。     

黄河水下三角洲液化与未液化粉土的工程地质性质对比研究

以黄河水下三角洲埕岛海域海底粉土为研究对象,分析液化后重新固结粉土与未发生过液化粉土的工程地质性质差异,从浅地层剖面影像、土体的静力学参数、动力学参数、微结构特征等方面对比论述二者的不同,从而分析液化对粉土工程地质性质的改造作用。研究结果表明,粉土液化后层理结构消失,土体的主要静力学参数及动力学参数均增大,微结构特征表现为面孔隙比、圆形度及分形维数均减小,总体上土体液化固结后工程地质性质提高,若使液化过的粉土再次发生液化,需要更大的外动力条件才能实现。由于液化后粉土层理结构改变,细粒物质析出,颗粒重新排列,形成更加稳定的结构,从而强度随之增大。