山系的分维及山系与断层系关系──以中国为例

以中国山系为例运用分形理论对山系分布是否具有分形性质进行了统计分形分析,并探讨了山系分维的地学意义.在此基础上,根据分维的相关性,进行了山系、断层系关系的研究,从一个新的角度进行了断层系形成机制的探讨.     

水系的分形维数及其含义

在分述水系分维数的几个计算方法基础上，对两上试区采用地图照相缩小后扫描以及图象处理的方法提取河流信息，以计盒方法计算水系的分维数，并据此提出划以域地貌侵蚀发育阶段的方法。     

不同比例尺下中国水系分维数关系研究

应用分形理论,再次验证整个中国水系及各流域水系分形特征的客观存在;通过比较1:450万及1:1200万比例尺计算的分形维值大小及变化规律,表明单一尺度的分形规律在其它尺度下依然存在;大比例尺条件下计算得到的分形维值也大,且各层次不同流域的分维值在不同比例尺条件下的变化也呈现相同的趋势,表明图源比例尺对分维计算值的影响。     

京津冀城镇体系与水系结构的时空关系研究

京津冀地区人水关系矛盾突出,分形可以有效描述城镇体系和水系时空演化特征,从而揭示两者演化关系,为城市问题的解决提供一些理论和经验依据。论文采用分形理论中的网格维数和多分维谱,首先分别刻画了两者的时空演化特征,其次探讨了城镇体系和水系结构之间的时空关系,最后探究了水系结构退化的影响因素。主要结论有：① 1990—2010年,京津冀地区建设用地的网格维数升高、自相似性增强、从集聚向分散转变,意味着建设用地朝着空间填充程度增强、有序、分散的方向发展,而水系反之,证明两者具有不同的时空演化方向;② 21世纪10年代,京津冀的人水关系十分紧张,南水北调虽然缓和了京津冀用水问题,改善了大尺度上的水系结构,但在小尺度上改善有限;③ 越靠近城市中心,建设用地分形形态发育越成熟,结构越有序,越靠近外围越混乱无序;④ 京津冀地区水系退化,由自然和人为两方面因素造成,21世纪以后人为因素的影响较为显著。针对京津冀地区水系退化,提出如下政策建议：在城市建设过程中,一方面科学规划城市水系,重视低等级水系的保护;另一方面节约集约利用水资源,完善水资源管理机制。未来,需要进一步探索城市发展和水系的非线性关系,为城市可持续发展提供依据。     

交通网络空间结构的分形维数及其测算方法探讨

分形维数是刻画交通网络空间结构的有效参数,本文系统地论证了反映交通网络分形特征的三种基本分维：一是长度－半径维数,由回地径和相应网络长度的双对数关系定义,其数值反映交通网络密度从中心城市中向腹地的变化特征;三是分枝数目－半径九,由回转半径和相应网络分枝数目的双对数关系定义,其数值反效能网络的区域“渗透”能力和复杂程度;三是空间关联维数,由码尺长度和空间关联函数的害虫指数关系定义,其数值反城市体系空     

基于GIS和DEM的水系三维分形计盒维数的计算

实现具有三维立体特征的河网水系分形维数的准确计算,是目前分形地貌学面临的主要问题之一.该文依据三维分形计盒维数的基本原理,提出基于DEM和ArcGIS的水系三维分形计盒维数的计算方法,并以湖北省恩施市境内水系为例,验证了方法的可靠性,说明三维计盒维数比二维计盒维数更能反映水系的空间分布特征和内部结构.     

中国城市空间形态分形维及时空演变

基于国家资源环境数据库土地利用数据,估算了1990年和2000年我国31个大城市的分形维,讨论了基于面积周长关系定义的分形维和基于周长尺度关系定义的分形维之间关系,表明二者之间虽有差异,但存在显著的线性正相关关系,即随着基于周长尺度关系定义的分形维数值增加,基于面积周长关系定义的分形维数值也增加.我国城市的分形维总体变化趋势是:从1990到2000年均呈减少趋势,且南方城市的分形维大于北方城市.造成这一现象的原因是区域自然地理环境和土地利用方式的差异.     

中国大陆游客的赴日旅游活动空间格局

日本是中国游客重要的出境旅游目的地。以中国游客的赴日旅游作为研究对象,梳理其发展演变,并以县域为研究单元,结合集中指数、竞争态,分析中国游客的空间分布特征及变化趋势。发现：①出入境门槛的降低极大地促动着中国公民赴日旅游的快步发展,中国业已成为日本最大的入境旅游市场;②赴日中国大陆游客的旅游活动空间特征看,广域化和聚集化兼具,即分布广泛,但区域差异显著且日趋扩大,导致“富益富,贫益贫”的局面;③不同竞争态类型的目的地在空间上类聚,造成增长区和落后区的空间分异,东京-大阪连线区域显示绝对优势。这种格局的形成是由目的地区域旅游供给能力的区域差异、中国游客需求的初级性特点、旅行社产品供给等各方利益诉求的结果。     

1990年以来中国大陆对外贸易空间格局的变化及趋势研究

自上世纪90年代以来,中国大陆进出口贸易发展迅猛,贸易额连创新高,空间格局也发生了深刻变化。本文从有形货物的出口、进口及进出口三个方面出发,收集整理1990-2010年中国大陆对世界各国对外贸易基本数据,采用地理信息系统(GIS)技术,基于重要对外贸易伙伴和13个区域经济地理板块,系统揭示了中国大陆对外贸易空间格局变化特点,在此基础上进一步展望了对外贸易格局的变化趋势。文章研究结果对全面认识我国对外贸易格局的变化、正确制定对外贸易的有关决策、促进对外贸易的健康发展有一定的现实意义。     

基于分形的中国大陆海岸线尺度效应研究

以DEM为基础,并参照卫星影像,提取了不同比例尺下中国大陆海岸线,从海岸地质构造特征和海岸类型角度出发,对我国大陆海岸线整体、沉降隆起岸段和不同类型海岸尺度效应进行分析,并探讨了引起尺度效应差异的地理环境因素。研究表明：(1) 中国大陆海岸线整体分形维数为1.195,岸线长度受测量尺度影响显著,定量刻画海岸线长度不可忽略相应测量尺度;(2)岸线分形受地质构造特征和水动力因素控制明显,隆起段和沉降段海岸线分形维数有着显著差异：辽东半岛隆起段分形维数为1.153,辽河-华北平原沉降段分形维数为1.116,山东半岛隆起段分形维数为1.148,苏北-杭州湾沉降段分形维数为1.177,浙东-桂南隆起段分形维数则达1.239;(3) 海岸线尺度效应同时随海岸类型不同有着显著差异,位于冀北平原和滦河三角洲平原岸段的砂质岸线分形维数为1.109;位于苏北平原的淤泥质岸线分维数为1.056,位于闽东南山地丘陵的基岩海岸线分形维数达1.293。海岸线是陆、海和气界面的交汇线,其分形性质的定量刻画,可为多尺度研究海气、陆气和海陆相互作用提供科学基础。     

GIS支持的中美澳海岸线分维及其比较研究

利用GIS对中国、美国、澳大利亚海岸线进行了研究。主要内容包括：第一,同方法与同比例尺图源情况下各自海岸线分维的计算与比较;第二,中美澳海岸线分维随纬向的可能变化特征探讨;第三,海岸线分维在海岸线整体与部分之间的可能变化关系。所得结论在一定程度上丰富与加深了对海岸线分形性质的认识。     

中国矿业城市空间形态特征及其空间分异

矿业城市是以矿产资源开采和初加工为主的资源型城市,伴随矿业城市发展的各个阶段,城市空间会呈现相应的演变过程和格局,城市经济的转型也必将带来城市空间结构的响应.矿业城市空间结构受自然资源和产业发展的影响明显,是基于自然资源与产业转型的空间可持续发展的典型研究对象之一.选取中国33个公认的典型地级矿业城市作为研究样本,提取空间结构数据进行紧凑度和分形维数的计算与统计分析,力图总结我国矿业城市对比其他类型城市在空间形态上的基本特征和空间分异规律.结果表明,矿业城市空间形态的紧凑度较低,发展呈分散态;矿业城市空间的边界比较复杂,呈不规则状态;矿业城市紧凑度与边界维数呈负相关;矿业城市空间形态受城市发展阶段、有无依托、其他组织的人为规划等因素影响,呈现一定的空间分异规律;矿业城市空间形态与人口规模和经济发展水平存在相关.     

新亚欧大陆桥东端城市群空间结构规划构想

基于陆桥经济理论,着眼陆桥经济带东部崛起,分析了当前新亚欧大陆桥东端淮海城市群空间结构特点,指出当前陆桥经济发展带来的新的挑战和机遇。通过淮海城市群中心城市职能指数和经济联系强度的相互验证计算,进一步明确徐州作为本区域的中心性城市地位,提出了新亚欧大陆桥东端淮海城市群"一心五轴六组团"的总体空间规划构想,以及实施规划的三大措施,即建设具有强大辐射力的区域性特大中心城市、实施淮海城市群核心区一体化、推动淮海城市群规划上升为国家战略。     

苏南沿江城镇扩展的空间模式及其测度

定义了城镇边界的划分规则, 通过卫星遥感影像获取了苏南沿江地区1984 年、1991 年、2000 年和2005 年的城镇边界, 利用分形维数(半径维数、网格维数、相关维数、边界维数)、紧凑度指数以及空间自相关指数(Global Moran I、Local Moran I), 定量揭示了区域城镇扩展的空间模式。结果表明: 分形度量可以定量揭示区域城镇的空间分布特征以及空间组织 结构, 空间自相关可以定量揭示城镇的空间扩展过程、聚簇模式, 二者相互结合, 可以测度区域内城镇扩展的空间模式, 揭示城市群/ 城市连绵区的形成过程; 苏南沿江地区城镇扩展从改革开放初期自发的以大城市为中心的点状扩展模式, 经历了由政策驱动下以融合填充为主导的点- 轴延伸模式, 发展到以经济辐射联系为策动力基于区域产业空间组织的城镇连绵集聚模式, 一个大的城市群正在形成。特别自2000 年以来, 城市群的空间结构特征日益显现。区域内城市的多中心现象始终存在, 但空间极化作用逐渐削弱。     

中国特大城市空间形态变化的时空特征

基于国家资源环境数据库动态土地利用数据, 借助GIS软件支持, 分别计算了1990年和2000年中国31个特大城市平面轮廓形状的分维、紧凑度和形状指数以及城市的用地扩展类型。结果表明, 从1990年到2000年, 中国31个特大城市空间形态的总体变化趋势是, 城市用地空间扩展类型以填充类型为主, 外延类型相对较少且主要发生在发展限制较小的平原地区。总体上, 分维呈减少趋势且南方城市大于北方城市, 形状指数有减少, 城市空间形状有紧凑化趋势。综观1990年和2000年中国31个城市的分维、紧凑度和形状指数的数据, 可以看出广州、南昌、济南、成都、北京和上海等城市形状变化比较大, 而兰州、太原和唐山等城市形状变化很小。若用地扩展为填充类型, 则分维减少, 紧凑性增加, 形状指数减少;相反, 若用地扩展为外延类型, 分维增加, 紧凑性降低, 形状指数增加。     

中国土地利用空间分形结构及其机制

应用分形理论对中国土地空间分形结构及其机制问题进行了有益探讨。首先计算了中国不同土地利用类型空间结构的分维与稳定性指数;其次,分析了北京、安徽、江苏、广东、贵州、新疆、西藏、辽宁等8省区的土地分形结构;进而,在计算北京等8省区土地结构分维与图斑数、平均图斑面积、平均图斑形状指数、第一产业、第二产业、第三产业关联度的基础上,探讨了区域土地图斑数和相应图斑形状指数对土地空间结构分维的重要影响。指出:土地结构分维所能体现出的信息主要还是受到土地类型本身几何属性的影响。     

博尔塔拉河、精河流域绿洲土壤空间异质性研究

对博尔塔拉河、精河流域绿洲土壤的理化性状进行了分析,认为该区土壤肥力整体水平并不高,并且较20 a前普遍有所下降。之后,用Kriging进行插值,对研究区土壤综合肥力分布的规律进行了研究,结果表明,东南方向上土壤的综合肥力较高,西北方向上土壤的综合肥力较低。然后,利用灰色方法找寻了导致研究区土壤异质性的驱动因子,年蒸发量与灾害性天气日数是首要的自然驱动力,耕地面积和化肥施用量则是人文驱动力,并且以人文因素驱动作用占主导。     

新亚欧大陆桥新疆段水害时空分维特征研究

基于区域自然灾害发生的复杂性和不确定性,运用分形、混沌理论,对新亚欧大陆桥新疆段近３８年的洪水灾害资料进行了时空分维特研究。结果表明：陆桥新疆段洪水灾害不仅在时间序列上具有自相似性,其容量维Ｄｆ在０．０４９７～０．０６８７间,而且在空间序列上也具有自似性,存在明显分维结构,其信息Ｄ１在０．０５３７～０．０７９７之间。洪水灾严重区段的信息分维值较低,并且信息分维与洪水灾害发生频率呈反相关。这一特征将