分形在数字水系累计汇水量阈值确定中的应用研究

基于DEM提取水系时,累计汇水量阈值的确定是关键。该文首先论述如何在GIS支持下,用计盒维数法计算分形维数;然后计算不同累计汇水量阈值条件下提取的水系的分形维数,进而分析阈值、水系的形态特征及其分形维数三者间的关系;最后通过比较实际河流与不同阈值下水系的分形维数,确定合适的阈值。实验表明,基于GIS计算分形维数的方法具有可操作性与高效性。同时,用分形维数量化阈值对水系提取的影响,并以实际河流的分形维数为参考,避免了阈值确定的随意性。     

基于三维计盒法的城市空间形态分维计算和分析

将城市形态分形维数的二维盒维数方法扩展到三维空间,提出了一种三维盒维数计算方法;并且针对以往城市分形研究中人工判定无尺度区不精确的问题,借鉴了二阶导数的方法进行分形无尺度区的自动识别;以扬州市中心城区2003年与2012年两期数据为例,详细介绍了城市三维空间形态分维计盒法的计算过程。实验结果显示,通过二阶导数方法能够有效的自动识别无尺度区;2003年与2012年数据无尺度区线性拟合确定系数R2均在0.996以上,扬州市三维空间形态具有明确的分形特征;2012年较2003年三维分维值的增加表明扬州市城市三维空间利用总体上趋于有效与紧凑。     

黄河上游十大孔兑水系分形特征与侵蚀发育阶段研究（英文）

水系分形维数(Fractal dimension of gully network,D_g)反映了河网分布和水系发育的复杂程度。以位于黄河上游内蒙古段十大孔兑上游丘陵沟壑区为研究对象,利用计盒维数的方法,研究其水系分形特征,同时利用水系分维数D判断流域地貌所处的侵蚀发育阶段。结果表明,(1)以毛不拉孔兑为例,利用人工判定法,相关系数检验法和拟合误差相结合的方法确定无标度区为20~370 m。且各孔兑的地貌形态在该无标度区间内均表现出很好的分形特征,计盒维数可作为流域地貌形态分形特性的量化指标。求得十大孔兑上游丘陵沟壑区的水系分维数D_g为1.08~1.14。(2)十大孔兑水系分维值在不同的汇流面积阈值下变化不大;径流模数与河网分维存在正相关关系。产沙模数与河网分维的线性正相关关系反映了地貌发育幼壮年期地形条件对产沙的影响。(3)按水系分维数与流域起伏程度、坡度及等高线分维值的关系,就十大孔兑而言,当D_g≤1.06时,流域处于幼年期;当D_g1.06时,流域进入壮年期。水系分维数、高程积分值指示十大孔兑上游流域地貌均处于壮年期。     

基于遥感和GIS的元阳梯田分形美的多尺度研究

以哀牢山区元阳梯田为研究对象,以快鸟影像为原始数据,经矢量化得到小流域梯田田块分布图,运用Arcview 计算得到梯田边缘的计盒维数和信息维数,从分形理论和复杂性理论出发,分析梯田的分形美特征.结果表明:1.梯田是介于单调和复杂之间的景观,最利于产生审美快感;2.计盒维数的存在表明梯田边缘具有统计自相似性,不同尺度梯田部分与整体的结构相似性形成梯田的相似性与非相似性美;3.计盒维数值比较接近,但又有所差别,体现了梯田景观空间层次的复杂嵌套性,形成了梯田形状的秩序性与不规则性美;4.信息维数表明,梯田景观具有复杂精细结构和不规则的、破碎的、粗糙的形状,从而形成梯田景观的结构精细性与形状"粗糙性"美.另外,信息维数随研究幅度的增加呈现增加趋势.     

分形视角下的陕北黄土高原沟壑区城乡居民点分布特征研究——以无定河流域为例

2015年12月召开的中央城市工作会议提出“在中西部地区培育发展一批城市群、区域性中心城市,让中西部地区广大群众在家门口也能分享城镇化成果”。黄土高原是我国水土流失最严重和生态环境最敏感的地区之一,地貌水系特征对其城镇化建设尤为重要。从黄土高原独特的分形地貌入手,以无定河流域为研究对象,探究城乡居民点与地貌水系的耦合关系。分形维数上,通过盒维数法测算出19处小流域沟道水系分形维数,并分析城乡居民点的数量、等级与沟道分形维数的内在联系。空间上,采取缓冲区分析居民点与沟道水系的临近关系并探究水系与居民点等级对应特征。研究发现：在数理分析上,（1）各小流域的分形维数越高,单位面积的居民点数量越多;沟道分形维数一定时,高等级居民点的出现会降低沟道内单位面积低级别居民点数量。（2）河谷沟道的分形维数达到1.223是沟道内出现县城的必要而不充分条件。在空间分析上,（3）城乡居民点分布与分形沟道水系相临近,并且居民点等级分布规律具有自相似性、层级迭代性。基于以上特征探索具有地域特色的镇村体系布局模式,以期为该地区城镇建设提供理论依据。     

沙粒级配和沙丘分布的分形分析

研究了沙粒级配和沙丘分布的分形特征,并对其分形维数作了定量计算。结果表明:沙粒级配的粒径分布的分形维数在2.43~2.69之间,沙丘分布的盒分形维数为1.28,这对用数学模型进行风沙动力学的定量研究有重要的参考价值。     

准噶尔盆地南缘柽柳属植物种群及群落分布格局的分形特征

应用分形理论中的计盒维数,分别研究了准噶尔盆地南缘天然生长的柽柳属植物种群及群落的分布格局.结果表明,准噶尔盆地南缘不同类型柽柳种群与所有柽柳属植物种群构成的群落的分布格局,均具有明显的分形特征.以该研究区植物群落主要优势种多枝柽柳、刚毛柽柳、长穗柽柳和所有柽柳属植物群落为研究对象,分析了其计盒维数,它们的计盒维数分别为1.196、0.850、0.953和1.821;其值域为0多枝柽柳种群(1.196)>长穗柽柳种群(0.953)>刚毛柽柳种群(0.850).     

濒危植物桫椤种群格局的分形特征

采用分形理论中的计盒维数、信息维数和关联维数对福建省瓜溪桫椤自然保护区内不同地段桫椤种群格局的分形特征进行比较分析。结果表明,8个地段的桫椤种群在空间占据、格局强度和个体空间相关性等方面存在着不同的尺度变化和分形特征,种群格局计盒维数值在0．3132～1．1189之间,大小次序为Q3〉Q6〉Q7〉Q1〉Q2〉Q4〉Q5〉Q8,信息维数在0．3031～1．078之间,大小次序为Q3〉Q7〉Q6〉Q1〉Q2〉Q5〉Q8〉Q4,关联维数在0．7450～1．1453之间,大小次序为Q3〉Q6〉Q8〉Q1〉Q5〉Q7〉Q2〉Q4;分形维数谱显示,地段Q1、Q2、Q3、Q6和Q7的桫椤种群空间结构特征相似,地段Q4、Q5与Q8的种群相似。     

砒砂岩区地貌形态三维分形特征量化及空间变异

针对现有地貌形态三维分形模型结构存在的不足,构建一个新的地貌形态三维分形维数测算模型。基于该模型对砒砂岩区274个小流域的地貌形态三维分形维数进行计算并分析其空间变异规律。研究表明：① 基于该模型计算的分形维数能更准确地反映地貌形态复杂度信息;② 砒砂岩区小流域地貌形态三维分形维数介于1.683 6~1.948 6之间;③ 地貌形态三维分形维数整体上覆土砒砂岩区（均值为1.765 9）<裸露砒砂岩强度侵蚀区（均值为1.785 4）和剧烈侵蚀区（均值为1.774 8）<覆沙砒砂岩区（均值为1.796 6）。由于地表覆盖物、砒砂岩裸露程度和土壤侵蚀机理的差异而形成的不同地貌特征是该区地貌形态分形特征空间变异的主要原因。     

基于分形理论的灌溉水有效利用系数空间尺度变异

基于2010 年度广东省75 处样点灌区的实测资料和遥感图像, 应用分形理论, 采用网格盒维数法计算了各样点灌区盒维数, 结果表明:广东省灌区具有明显的分形特征, 盒维数介于1.0004~1.675 之间, 分维数均值为1.308, 形状指数均值为0.335, 都随灌区规模呈同步减小趋势。不同规模灌区盒维数大型灌区(1.442) > 中型灌区(1.287) > 小型灌区(1.195)。灌溉水有效利用系数与空间分形特征诸因子中以非空网格对数值最高, 相关性达到0.941。基于此, 建立了不同网格尺度下的灌区面积与灌溉水有效利用系数和盒维数空间尺度变异函数。同时, 从影响灌溉水有效利用系数的众多因素中, 选取了工程评价值、盒子维数、灌区形状指数、参考作物蒸发蒸腾量ET0 和当年降水量5 项指标进行了空间格局影响因素分析, 结合灰关联计算结果表明:空间各影响因素中以工程评价因子的关联度最高, 达到0.8478, 其次为形态特征因子, 自然气象因子影响最小。尝试利用分形理论为不同面积尺度灌区灌溉水有效利用系数的空间变异规律分析和尺度转换提供一种新的思路, 该结果对于指导灌区投资改造和规划建设, 具有较强的理论和应用价值。     

Multidimensional visualisation of degrees of relevance of geographic data

The ever‐increasing number of spatial data sets accessible through spatial data clearinghouses continues to make geographic information retrieval and spatial data discovery major challenges. Such challenges have been addressed in the discipline of Information Retrieval through ranking of data according to inferred degrees of relevance. Spatial data, however, present an additional challenge as they are characteristically made up of geometry, attribute and, optionally, temporal components. As these components are mutually independent of one another, this paper suggests that they be ranked independently of one another. The representation of the results of the independent ranking of these three components of spatial data suggests that representation of the results of the ranking process requires an alternative approach to currently used textual ranked lists: visualisation of relevance in a three‐dimensional visualisation environment. To illustrate the possible application of such an approach, a prototype browser is presented.     

哈尔滨市可持续发展的趋势分析

可持续发展评判的指标体系是对可持续发展进行科学评判和决策的一个重要组成部分.从经济、社会、人口、资源、环境5个方面构建了由35个指标构成的哈尔滨市的可持续发展指标体系,并对其1995～2004年的可持续发展趋势进行了分析.分析结果表明,哈尔滨市从1995～2004年经济发展一直呈现稳步上升的趋势,社会、人口、环境和资源子系统呈现比较波动的趋势.2000年后,逐渐进入环境质量提高、资源消耗量下降的时期,环境污染、资源消耗与发展的综合指数越来越低,发展趋势也渐好,说明哈尔滨市的可持续发展的能力在不断提高.     

西藏公路沿线河流丁坝局部冲刷深度计算

分析了丁坝局部冲刷的过程和特征。以量纲理论为基础，通过对国内外公开发表的试验资料采用多元回归的方法。建立了不漫水丁坝清水冲刷的局部最大冲刷深度的计算公式。公式考虑了水深、流速、坝长、丁坝与水流夹角、坝头边坡、泥沙不均匀性等对冲深有影响的因素。其中，对于泥沙的非均匀性，传统方法很少考虑，一般是将均匀沙、非均匀沙的资料一起来分析，在此对其进行了定量的讨论。最终通过西藏地区公路沿线河流丁坝冲刷的实测数据对理论公式检验，发现计算值与实测值吻合较好，其公式可应用于西藏干线公路沿河路基防护工程丁坝局部冲刷深度计算。     

基于尺度效应的城市化水平指标修正

城市化率在表征城市化水平时受到历时性因素和空间性差异的局限和扭曲;前者表现在城市化率难以衡量城市化发展后期阶段的差异和国内不同时期的城市化政策对城市化率的系统性冲击,后者主要表现在地域分异下的个体效应和规模影响下的尺度效应.针对尺度效应,本文运用反演方法和地图方法,论证了城市化率在表征城市化水平时所受到尺度的两种影响;...     

新丝绸之路形成背景下哈萨克斯坦城市群发展研究（英文）

在伟大丝绸之路复兴的新历史阶段背景下,结合全球和区域市场一体化,文章分析了城市群这一最为重要增长极形成的关键因素和先决条件,在此基础上研究了区域空间组织问题。在欧亚地缘战略中哈萨克斯坦具有横贯中西的区位优势,文章综合评估了哈萨克斯坦城市群发展的可能方向、可能存在的负面影响及其影响范围。研究表明,哈萨克斯坦当前的城市化过程具有多维特征,城市群地区人口占总人口比重明显上升,城市的集聚形式预示着定居形式的成熟,并塑造着特有的社会经济空间,如区域核心、对外经济联系的节点、内部基础设施最重要的连接点等。城市群将扮演区域一体化的特殊平台,以城市群为基础,哈萨克斯坦将在新丝绸之路建设中恢复其重要历史地位,它将成为中亚地区贸易、交通、商业与金融、科技创新和旅游的枢纽,以及链接欧亚的桥梁。     

Contemporary problems of migration of the population of the USSR

"The authors...discuss--on the basis of census statistics and poll results--the three basic trends of Soviet migrational processes (movement to the eastern and northern regions of new development from the country's densely settled regions, mainly central European Russia; constant and sizable rural-to-urban movement; and heavy movement into the country's largest cities and republic and oblast centers), as well as the three main migrational problems (stabilization of the rural population of central European Russia; acclimatization of new settlers in the eastern regions; and activization of the native inhabitants of Central Asia)."     

论沙粒两种起动关系与沙粒跃移的双重性

研究沙粒两种起动关系是深入认识沙粒两种起动效能的继续和发展。文章分析了沙粒两种起动的不同性质，首次把流体起动界定为风蚀性起动，把跃移质冲击起动界定为置换性起动。认为流体起动具有主动分异性，而冲击起动只有随机分异性。根据这些特性对沙粒两种起动效能和沙粒连续移动提出了新义。认为沙粒跃移具有双重性，跃移质有其冲击地表的一面，也有其大量耗能的一面。沙粒两种起动具有兴衰与共的不可分割关系。地表风蚀是沙粒两种起动优势互补相互促进的结果；而地表堆积有时是跃移质耗能过多引起两种起动互相制约的结果。通过多方论证，将沙粒两种起动效能之由传统的19：1，初步改为4：1乃至3：1。     

库姆塔格沙漠梭梭沟区域(92°E)的风积地貌类型及分布

在2005年9月,对库姆塔格沙漠的梭梭沟区域(39°37'8"～40°25'02"N,92°12'59"～92°46'27"E)进行南北穿越,同时参考卫星照片和地形图,实地调查了库姆塔格沙漠的区域地貌形态.在纬向上,梭梭沟的沟头和沟尾分布有线形沙垄;沟谷区是沙垄相对高度最大的区域,也是沙丘类型最复杂的区域,复合型沙垄和综合型沙垄坐落在沟两侧的阶地上,沙丘类型有新月形沙丘链、金字塔型沙丘和波状线形沙垄,3条或4条小沙垄(链)组合成大沙垄,相对最大垄高为131 m."羽毛状沙丘"分布在梭梭沟以北为冲洪积平原上,沙漠的北缘分布新月形沙丘,最高达26 m.在经向上,40%的相对应样点的风沙地貌类型不同.地貌差异性较大的区域分布在梭梭沟的形状变化较大的区域.梭梭沟的形状变化,影响其两岸的沙丘形态.流水构筑了库姆塔格沙漠的下伏地貌,风沙地貌的分布受流水地貌影响强烈.