辽东半岛黄土粒度分维特征及其环境意义

应用分形理论中的幂指函数关系法,分别选取粒径r区间和质量累计百分含量5%～95%的范围为无标度区,对辽东半岛黄土的粒度分维特征进行分析。结果显示:以粒径r区间为无标度区(0.76～263.75μm),七顶山马兰黄土的粒度分维值介于2.2085～2.3184之间,平均值为2.2744,相关系数为0.8835;离石黄土粒度分维值介于2.2748～2.4237之间,平均值为2.3467,相关系数为0.8920。全剖面粒度分维值在2.2085～2.4237之间,平均值为2.3187,相关系数达0.88以上,粒度分布具有分形特征。而以质量累计百分含量5%～95%的范围为无标度区,马兰黄土分维值介于2.4220～2.5042之间,平均值为2.4761,相关系数为0.9889,分选系数为2.4067;离石黄土分维值介于2.4268～2.545之间,平均值2.4993,相关系数为0.983,分选系数为2.5097。全剖面分维值介于2.422～2.545之间,相关系数达0.98以上。研究得出:分维值的大小对黄土的形成环境有良好的指示意义,对同一种成因以及不同种成因的沉积物分维特征研究应注意无标度区的选择。本区马兰黄土比离石黄土...     

庐山JL剖面红土粒度体积分形特征及其环境意义

分形理论在地貌学、土壤学、沉积学等领域得到了广泛应用,但在南方第四纪红土研究中的应用尚不多见.选取庐山北麓一个典型的第四纪红土剖面--JL剖面,根据三维空间内的体积分维模型和线性回归法,对红土颗粒粒径的体积分形特征进行研究,得出该剖面红土粒度体积分维值.研究结果表明:(1)剖面红土粒度的体积分形特征显著,其粒度特征和体积分维值与北方黄土具有较好的可比性,指示该剖面红土母质具有风成特性,并体现堆积与风化同时进行的加积特征.(2)网纹红土粒度体积分维值最大,第①～⑤均值介于2.080 9～2.141 1间;第⑥和第⑧棕黄色土层体积分维值最小,分别为1.998 4和1.972 3;第⑦古土壤层的体积分维值介于网纹红土层和棕黄色黄土层之间,为2.065 3.体积分维值与粘粒含量及分选系数显著正相关,与粉砂含量呈负相关关系.(3)JL剖面红土粒度体积分维值的纵向变化表现为高低值相间的7个旋回,与传统粒度参数相比具有更显著的分段性,并与红化率和CIA值峰谷变化存在对应关系,可以作为指示沉积-风化环境变化的指标.初步认为庐山地区红土母质第四纪以来成壤环境存在强弱变化并逐渐减弱.     

新疆公路自然区划探讨

新疆自然条件复杂,地貌类型多样,水、热地带性差异明显,公路建设遇到的问题较多。在广泛收集资料和野外调查基础上,利用GIS技术进行公路自然区划。通过区域自然环境和公路分布特点,与公路一、二级自然区划问题分析,提出异同性、地方性和实用性等区划原则,采用自上而下细分、自下而上合并和GIS制图的方法,进行公路三级区域划分,结果是将新疆公路自然区域划分为20区及7个副区。各区公路建设的自然条件不同。鉴于自然条件复杂性及公路建设问题多样性,建议利用三级区划结果进一步划分公路建设工程的自然条件类型,使区划成果应用价值得到进一步提高。     

矢量和栅格数据土地利用结构分维值比较——以苏州为例

分形理论对处理土地利用结构之类的非线性对象具有较强实用价值, 分维值作为该理论的重要测度指标, 其计算常基于栅格数据, 由此导致了土地结构边界信息的损失, 也减弱了分维值对土地利用空间结构特性的揭示作用。本文以苏州市1:10 万土地利用数据为例, 对研究区的土地利用空间格局进行分形分析, 通过分析不同栅格大小的土地利用分维值, 建立分维值与栅格粒度之间的定量关系, 并通过栅格数据推算矢量分维值, 分析推算误差及其原因。结果表明, 苏州市土地利用格局符合分形理论的一般规律;苏州市整体土地利用程度较高, 耕地、建设用地结构较为简单, 而未利用地、林草地结构较复杂, 水域斑块结构复杂性较低;随着栅格粒度的增加, 土地利用分维值呈现增加趋势, 且粒度与分维值之间存在二次函数的定量关系, 可以通过此关系式在一定误差范围内推求矢量数据的土地结构分维值, 斑块数量与整体规模是影响推求精度的重要原因。     

泥石流源区砾石土的粒度分形特征

以19条泥石流沟源区75个砾石土试样的颗分数据为基础,应用分形理论研究泥石流沟源区砾石土粒度组成特征,并对粒度分形特征与土体颗粒组成的关系进行了讨论。结果表明:1.粒度分布具有分形特征,以一重分形特征为主;2.一重分形特征表明土体各粒组的含量连续分布性较好;二重分形表明土体各粒组的含量连续分布相对较差,某一粒组含量存在突变;3.所研究的沟道平均粒度分维值Da在2.45～2.78间,且平均粒度分维值Da随粘粒含量Pc增加逐渐增大,具有一重分形特征的沟道二者满足关系式Da=0.108ln(Pc)+2.511。最后探讨了研究源区砾石土粒度分形特征的意义。     

基于分形理论的公路交通网络与区域经济发展关系的研究

以安徽省17个地级市公路交通网络为研究对象,用分形技术测算出各等级公路网络的分维数,并构建了度量综合路网的权维数模型。经过实证得出区域路网分维数受路网面积大小影响,继而对地级市进行了面积区划,把各类区的路网权维数、干线分维数和综合经济指数做相关分析。研究发现各市的路网分维数与综合经济指数呈正相关,说明了路网覆盖度越均匀,交通网络越复杂地区经济发展越好。为进一步探求各市公路建设和经济发展之间的协调关系,通过引进公路规模与经济产出的分形模型测算出17个地级市的分维数,发现有合肥市等6城市经济发展超前于公路规模,铜陵等4城市基本一致,马鞍山等7城市经济发展滞后于公路建设规模。     

艾比湖湖相沉积物粒度的分维特征与环境意义

艾比湖为一典型的内陆干旱区封闭型湖泊，其沉积和粒度是反映湖面消长和水动力条件变化的很好记录。对该湖Ash孔湖相沉积粒度分维值的研究表明：沉积物的粒度具有分形性，与传统的粒度参数相比较，分形的定量指标——分维值的变化具有明显的阶段性，能很好地揭示本地区环境变化的规律性。分维研究在粒度分析中的应用为以后的环境变化研究提供了一种新的参数。     

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.     

基于地理探测器的中国亚热带北界探讨

暖温带与亚热带的分界线,是自然区划中一条重要的自然界线,它的划分问题曾引起诸多学科学者的争论。由于早期综合自然区划研究多以定性、专家集成方法为主,同时区划目的、使用指标等多有不同,导致不同学者所划分的自然区多存在一定的差异。本文基于空间分异性思想,使用地理探测器定量探测气候指标对中国亚热带北界的影响,选择其中q值较大的指标如日均温≥0℃天数、最冷月1月均温、年降水和湿润指数等作为主导因子并参考植被、土壤数据探讨亚热带北界界线的位置。结果表明：① 地理探测器法可以快速、准确地筛选自然区划的主要气候指标,并确定分界线的准确位置,提高了自然区划研究的技术水平和区划界线的客观性。② 使用地理探测器划分的新界线在研究区西部位于秦岭南坡1000~1600 m的位置,与以往界线相比略偏南;在研究区东部河南东部、安徽北部比以往界线略偏北。在保持自然要素完整性的同时,新界线具有更大的q值,表明新界线可以很好的反映暖温带与北亚热带2个区划带之间的差异,划分结果具有合理性。     

不同沉积环境下沉积物的粒度分形特征的对比研究

通过计算主要来自干旱地区已知成因环境的8组代表性沉积物的分维值,可以发现并不是所有的沉积物粒度都能获得有实际物理意义的分维值．如塔克拉玛干沙漠风成砂、洛川马兰黄土及塔里木河洪泛平原沉积物的分维值都小于2,使其分维值失去了实际的物理意义．但是将分维值作为一种沉积物粒度分析参数,失去实际物理意义的分维值仍具有与部分传统粒度参数的相关关系;粒度分维具有明显的区域性特征,不同区域同种成因类型沉积物的分维值可能相差甚大。将分维值与传统粒度参数进行对比：分维值(D)与平均粒径(Mz,换算成ψ值)可能存在有条件的弱相关关系,但并不总是前人所说的正比关系;分维值与标准偏差(σ1)则明显呈正比关系。     

中国北方农牧交错带鄂尔多斯高原段土壤表层粒度特征

土壤粒度是描述土壤性质的重要参数，研究农牧交错带土壤表层粒度对土壤质量和沙化程度评价具有科学意义。对不同沉积物类型及土地利用方式土壤表层（0~5 cm深度）粒度进行分析。结果表明：（1）沙黄土、覆沙黄土残积物、风化残积物中粉粒最多，其次为极细砂和细砂，这3个粒级含量之和表现为沙黄土（96.51%） > 覆沙黄土残积物（88.29%） > 风化残积物（77.58%）；风成沙土壤表层以细砂（53.85%）和中砂（26.13%）为主。（2）平均粒径由小到大依次为沙黄土（4.78Φ）、覆沙黄土残积物（4.62Φ）、风化残积物（3.80Φ）、风成沙（2.46Φ）；分选性由差到好依次为风化残积物、覆沙黄土残积物、沙黄土、风成沙；偏度呈现为正偏或极正偏；峰值表明风成沙（2.30）粒径分布最为集中。（3）同一地表沉积物中，砾石和极粗砂等粗颗粒在农田较多，粉粒在草地较多，极细砂在林地较多；风成沙中，粉粒在固定沙丘略多，细砂在半固定沙丘较多，砾石、极粗砂等粗颗粒仅在流动沙丘地中分布。（4）土壤颗粒分形维数表现为沙黄土（2.5242） > 覆沙黄土残积物（2.4373） > 风化残积物（2.3554） > 风成沙（2.2815）；地表沉积物类型不同，表层土壤分形维数与粒级含量相关性有着明显差异。     

南昌市厚田剖面末次冰期风沙沉积的粒度分维特征及其揭示的古环境意义

赣江下游阶地上断续发育着系列沙丘砂－砂质古土壤序列，有助于探讨亚热带地区粒度分维特征对古环境的指示意义。在多次综合考察的基础上，选择南昌市新建区的厚田剖面开展工作，在OSL年代和粒度测试基础上，采用分形理论中的幂指函数关系法分析了粒度分维特征，并将其与黏粒体积分数、平均粒径、冬夏季风敏感粒径、南京葫芦洞石笋氧同位素进行对比。结果表明：1）厚田剖面的沙丘砂－砂质古土壤序列主要形成于末次冰期（14.9—77.0 ka），其中沙丘砂的分维值为2.04~2.62（平均值2.34），砂质古土壤为2.24~2.70（平均值2.51）。2）分维值与夏季风强度敏感粒径呈正相关性，与冬季风强度敏感粒径呈负相关性，且与粒度分选性密切相关，标准偏差越小则分维值越小，反之则越大。3）分维值在垂向上呈现峰谷交替旋回，峰值分别对应MIS2早期、MIS3c和MIS3a阶段，该时期夏季风强盛，气候暖湿，砂质古土壤发育；谷值分别对应MIS2晚期、MIS3b和MIS4阶段，该时期冬季风强盛，气候干冷，沙丘砂发育。说明厚田沙地在末次冰期发生了3次气候冷暖旋回，其中还明显记录了H5、H6的极端寒冷事件。由此可见，鄱阳湖地区的风沙沉积序列基本同步于区域乃至全球性气候变化事件。     

裂隙性粘土粒度成分的分形结构

根据分形理论,研究了我国普遍分布的裂隙性粘土粒度成分之分形结构特征,其分维值介于2.600～3.000之间,且灰白色隙壁粘土的分维值≥黄褐色母体土的分维值。在此基础上,讨了分维与土体物质成分、结构特征的关系,以及它所代表的工程地质意义。     

杉木拟赤杨混交林土壤肥力表征指标的研究

运用分形理论探讨了杉木拟杨混交林 6种不同模式土壤结构的分形特征 ,计算了土壤团聚体、策团聚体与机械组成的分形维数 ,并建立分形维数与 >0 .2 5mm水稳定性团聚体、土壤结构体破坏率、土壤结构系数、土壤分散系数、>0 .0 1mm水稳定性微团聚体及 >0 .0 1mm土壤机械组成等土壤肥力指标之间的回归模型。结果表明 :>0 .2 5mm土壤水稳定团聚体、>0 .0 1mm土壤水稳定性微团聚体含量越大 ,团粒结构的分形维数越小 ,土壤肥力越高 ;在 6种杉木杨混交林模式中 ,以杉木拟赤杨 3∶1与拟赤杨纯林培肥土壤能力最佳 ,杉木纯林最差 ;所建立的分形维数与各土壤肥力指标之间的模型均存在显著的回归关系 ,因此 ,分形维数可以作为表征土壤肥力的一个新指标 ,从而为山地土壤肥力的科学评价提供了有力的手段。     

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。     

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。     

锡林郭勒草地表层土壤粒度分形特征及其与风蚀的关系

在锡林郭勒草地以400 m为间距均匀布设160个样点,采集各点表层0~1 cm土样,测定土壤机械组成,计算土壤粒度分形维数,分析锡林郭勒草地景观尺度土壤粒度分形特征及其与风蚀的关系。结果表明：（1）分形维数越小,土壤质地越粗,分形维数与小于0.05 mm细颗粒含量显著正相关,与大于0.05 mm粗颗粒含量显著负相关;（2）分形维数随土地利用状况的变化趋势为禁牧>轻牧>中牧>重牧>耕地。在草地条件下,土壤容重值越大,分形维数越小;在耕地条件下,二者无显著相关关系;（3）分形维数越大,风蚀危险性越低,分形维数越小,风蚀危险性越高。     

Zipf维数和城市规模分布的分维值的关系探讨

城市位序 规模理论和分形理论是研究城市系统的重要基础。前者可以较好地刻画城市的规模分布 ,后者可用来深入地解释城市规模的分布规律。其中 ,城市规模分布的分维值和Zipf维数是这两个基础理论中的重要参数。在研究我国城市规模的分布规律时 ,理论上可认为分维值和Zipf维数的乘积等于 1。但本文认为这种理论上的关系并不能直接套用到统计分析中去 ,如果城市规模分布的分维值和Zipf维数是利用对于样本的OLS (最小二乘法 )估计所得 ,两者的乘积应等于判定系数 (R2 )。最后我们对此结果进行了推导和证明 ,并对其所具有的理论意义和实践价值进行了简要阐述。     

西藏高原干旱半干旱区土壤分形特征及其应用

通过对西藏高原干旱半干旱区4种土地利用类型的土壤全样和层样采集与测定,运用土壤粒径的质量分布原理,计算出它们的分形维数。并分析其与土地利用方式、土壤肥力的关系。同时还探讨了土壤分形维数在剖面不同深度的纵向变化。结果表明:i.土壤分形维数不仅可以反映土壤质地的均一程度,而且可以间接反映自然环境变化和人类活动对土壤理化性质的影响。ii.土壤肥力与土壤分形维数有显著的相关性。当土壤颗粒组成分形维数Dp<2.65和微团聚体组成分形维数Da<2.44时,土壤肥力最佳。iii.Dp值和Da值随深度呈波状变化,峰值出现的深度与土地利用方式和人类活动密切相关。