走向分形地貌学

从Ｓｃｈｅｉｄｅｇｇｅｒ的疏忽、Ｓｔｅｉｎｈａｕｓ的怪圈到Ｒｉｃｈａｒｄｓｏｎ的成功,Ｍａｎｄｅｌｂｒｏｔ的分形理论诞生于地貌学的肥沃土壤。地貌的分形特征、地貌分维的量测等分形地貌学的基本概念尚有许多问题等待研究。     

分形理论在人文地理学中的应用研究

简介分形理论 ,并给出了四种常见分形维数 :Hausdorff维数、盒子维数、信息维数和关联维数的定义 ,探讨它在人文地理学各分支学科 (城市地理学、经济地理学、交通地理学 )的应用及其地理意义。     

地貌学的基本范式及其在教学科研中的作用

自吉尔伯特和戴维斯的时代开始,地貌学的研究即已遵从理论优先的观察背负模式。从以描述为主的侵蚀循环学说、强调定量分析的地表过程、水力几何学到目前系统地貌学的研究,此中充盈着大量的范式、原理和基本概念,它们是地貌学作为一门科学存在和发展的理论基础。在课堂教学与课程发展层面上,从地貌学史的角度注重对基本范式的归纳和讲授,是培养与激发学生学习兴趣和专业素养的主要途径。通过对经典文献的研读,学生可以从中直接学习到详尽地描述和思辨方法,同时还会意识到对地貌学思想的传承和理论的接受应该批判地进行。在学科建设和科学研究方面,基于范式研究是利用共同的学术语言融入国际地貌学界的前提,凝练学科整体关心的科学问题,开展有组织持续有效的基础理论研究,是复兴国内地貌学的最佳途径。     

生态地貌学研究体系及其功能提升探讨

地球表层是人类生存的家园,地表形态直接或间接影响人类生活、生产和社会经济活动。地貌学和生态学是与人类关系密切的学科。自然实体与人文实体都依附于地表,研究生态与地貌关系的科学便统称为生态地貌学,直接影响人类生存选址、生存保障、生产方向、产业布局、交通、城乡建设等,因此,生态地貌学是保障人类生存与社会经济可持续协调发展的基础性与应用性极强的学科,是国家实现生态文明战略的基础性学科。生态地貌学研究生态与地貌两者相互作用形成的生态地貌综合实体,学科体系包含地貌基础学科、生态基础学科及其相互作用形成的生态地貌学科。生态地貌学科下又包含生态地貌区划学、生态地貌类型学、生态地貌资源学、生态地貌岩态学、生态地貌遥感与GIS技术、生态地貌管理与规划等分支学科,是目前仍然属于探索性的学科。生态地貌结构可表达为：由地貌与生物成分、类型、区域组合、数量构成及其空间排列组合方式。从生态地貌结构理论出发,对其功能进行系统梳理,主要可以归纳为区域结构、类型结构、资源结构、岩态结构等多种类型。不同结构类型具有不同的功能,主要功能有提升中国自然地理区划质量与空间定位功能、生态评估与生态设计功能、土地利用评估与利用结构调整功能、地质地貌灾害成因和防灾减灾对策功能等。故该研究意在实现生态地貌功能间协调、高效可持续,通过对各功能进行整合,形成功能体系,并从调控管理上提出了提升功能能力的设计路径。     

上海大都市交通网络分形的时空特征演变研究

分形理论的城市形态发生学研究应用,首先是从交通网络的应用开始的。国内外学者进行的大量案例研究表明,分形分维有可能是表征城市交通网络特征、解释城市交通网络发展,演化的一种较为理想的测度指标。以上海这一国际性大都市的交通网络为研究主体,通过测算上海市不同行政区域交通网络的分维值,研究分形特征的空间变化;利用不同时代上海市全域及典型行政区交通网络的分维,研究分形特征的时间演化。研究结果表明,在上海与一些发展相当成熟的大、中城市与城市化地区,交通网络形态1.7左右的分形分维值具有普适性,有可能是判断网络形态与功能、结构完善度的一个较为合宜的测度指标;分维的变化,表现在空间域上,上海城市交通网络的分形特征内域明显复杂于外域,在城市发展主轴方向表现为由内向外分维测度值的有序降低;而在时间域,近期的交通网络分形复杂度明显高于早期,网络的构型不断得到优化;这一总体趋势,与城市形态开发、经济发展的历程相一致。可以相信,分形测度与分维的演化将成为描述城市形态发生学过程的一个最有用的指标。     

分形理论在人文地理学中的应用研究

简介分形理论，并给出了四种常见分形维数：Hausdorff维数、僵子维数、信息维数和关联维数的定义，探讨它在人文地理学各分支学科（城市地理学、经济地理学、交通地理学）的应用及其地理意义。     

分形学理论在大气环境时序数据分析中的应用研究

本文应用时间序列的域重新标度方法,对福州市大气环境监测数据的时间序列进行分析,发现其具有自相似的分形特征,分形维数为1.19.对于不同的污染物、不同的时间观测尺度与不同的时间跨度,大气环境监测数据的时间序列均具有相近的D值,分形维数可以从整体上描述大气环境质量的动态变化特征.     

分形理论在湿地科学中的应用现状与前景展望

分形理论是解决复杂性问题的独特理论体系。该文概述分形理论及湿地科学的性质和学科体系,将分形理论在我国湿地科学中的应用归结为5个领域,即湿地生物与生态学、湿地景观学、湿地土壤学、湿地地貌学和湿地沉积学。鉴于分形理论自身的不完善性以及当前湿地分形研究内容的不均衡性、不广泛性和不深入性等,分形理论及其在湿地科学中的应用依然面临很大的机遇与挑战。最后就分形理论在湿地科学中的应用前景进行展望,指出它的应用必将促进湿地研究的纵深化,并为湿地科学学科体系的发展做出重要贡献。     

旅游系统网络空间分形研究的科学展望

大自然千奇百怪, 大自然用其"无形之手"造就了奇妙无比的分形世界, 在自然形胜之处, 形成了无数的自然- 人工分形复合体, 它们逐渐吸引人们的关注, 渐进由旅游景物- 景点- 景群- 景区—风景区以及风景区域等而形成不同规模、不同层次的旅游网络系统。旅游网络系统的最基 本要素之一是景区(点), 不同等级、不同层次、不同规模的景区(点) 由各种旅游线路和廊道( 交通 线路) 相串通、连接, 从而形成旅游系统的网络空间结构。文中首先明确指出了将分形理论应用于 旅游地理学研究的科学意义, 系统提出了旅游系统网络空间结构在旅游景点、旅游线路与旅游交 通三方面的分形科学问题; 并进而以北京市旅游景点为例, 定量给出了旅游网络系统空间结构的 分形证据; 最后, 还指出了积极支持开展分形旅游研究对促进我国旅游地理学理论研究水平的提 升和在国际旅游学领域尽快占据分形旅游研究前沿之地的积极意义。     

分形学理论在大气环境时序数据分析中的应用研究

本文应用时间序列的域重新标度方法，对福州市大气环境监测数据的时间序列进行分析，发现其具有自相似的分形特征，分形维数为1．19，对于不同的污染物，不同的时间观测尺度与不同的时间跨度，大气环境监测数据的序列均具有相近的D值，分形维数可以从整体上描述大气环境质量的动态变化特征。     

分形理论在地理信息科学研究中的应用

该文简介分形理论 ,并讨论分形理论在地理信息科学研究中的价值和地位。针对地理信息科学发展的趋势 ,结合相应的实例 ,提出分形理论在地理信息科学中的地理数据挖掘和空间决策支持、空间数据压缩和传递、制图概括、虚拟现实等方面目前的主要研究进展和方向。     

城市地理研究中的单分形、多分形和自仿射分形

分形几何学在城市地理研究中具有广泛的应用,然而很多基本概念却让初学者感到迷惑。如何区分单分形、自仿射分形与多分形,是一个基本而重要的问题。简单分形容易理解,而真实的地理现象很少是单分形的。城市生长过程具有自仿射特征,而城市空间格局却具有多分形性质。作者发现,各种分形的共性在于三个方面：标度律、分数维和熵守恒。论文基于标度、分维和熵守恒公式,借助隐喻城市生长的规则分形来区分单分形、多分形和自仿射分形,讨论分形系统演化的机理、分形与空间自相关和空间异质性的联系,同时澄清一些在地理分形研究中的常见错误概念。最后以城市位序-规模分布为例,说明并对比单分形和多分形在城市地理研究中的建模与应用思路。     

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。     

分形理论在地理学中的应用研究进展

美国数学家Mandelbrot提出的分形理论为解决复杂性问题提供了有效方法。地理学的复杂性问题已成为分形理论的重要实证研究领域。本文根据国内已有的文献,在概括分形理论主要内容的基础上,对地理学各分支领域的应用研究现状及有关问题进行了评述,并就地理学分形研究的前景作了展望。     

分形理论在地理信息科学研究中的应用

该文简介分形理论，并讨论分形理论在地理信息科学研究中的价值和地位，针对地理信息科学发展的趋势，结合相应的实例，提出分形理论在地理信息科学中的地理数据挖掘和空间决策支持，空间数据压缩和传递，制图概括，虚拟现实等方面目前的主要研究进展和方向。     

线性抽样及分形理论在景观异质性研究中的应用

景观异质性是景观生态学研究的核心,对景观格局、动态和功能具有决定作用。将线性抽样与分形理论相结合的方法应用于景观空间异质性的表达中,相比于传统方法,可以定量表达景观类型在空间序列中的组合规律,而该组合规律可以作为指标来测度景观空间异质性的高低。景观类型在空间序列中的组合越复杂,则景观的空间异质性越高。该方法以景观类型空间序列的线形图像为基础,利用分形理论计算线形图像的分维,以分维数值的大小来表达景观空间异质性的高低。但样线的布设方法、分维计算方法以及景观分类系统的不同都会对分维数值产生影响。以妫水河流域为试验区,对该方法的适用性进行验证,结果表明,该方法可以有效表达景观空间异质性的高低。     

点-轴系统的分形结构及其空间复杂性探讨

本文对社会经济点-轴系统空间结构的分形演化及其复杂性规律进行了初步探讨。首先分析一般点-轴系统的演化过程,揭示其从低度有序的空间结构向高度有序的分形结构演化的一般规律;然后借鉴复杂性科学研究中的“球-棍”模式,论证点-轴系统的数理本质乃是空间复杂性中“惟一巨型组件(UGC)”。文章以豫北地区的郑、汴、洛城镇体系为实例验证了点-轴体系的分形性质,并讨论了系统的空间复杂性特征及其现实意义。文章最后指出了有关课题今后研究的主要方向。     

分形理论在土地整理面积量算中的应用研究

针对土地开发整理过程中不同比例尺数据转换后面积计算的问题,该文依据微结构不规则图形具有的周长、面积关系,将分形理论引入到不同比例尺数据相互转换后的面积计算中,探讨具有不同比例尺数据的土地整理项目面积计算方法,得到一种基于分形理论的面积计算方法.试验证明,该算法具有运算速度快、算法简单、计算结果合理等优点.     

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.     

基于分形理论的黄土丘陵区土地利用研究——以延安市宝塔区为例

在GIS和分形理论的指导下,将延安市宝塔区的土地利用类型进行了分类,得到研究区的土地利用分类图,并在分类的基础上,对宝塔区的各种土地利用类型进行分形维数的分析.计算结果表明:(1)宝塔区的土地利用类型的景观风貌是以林地为基质,以草地、园地、居工、未利用地为斑块镶嵌结构,并且以水体和道路为线状廊道的景观结构模式.(2)宝塔区各种土地利用类型的分维数从大到小的顺序依次为:水体、道路、草地、林地、耕地、园地、未利用地,居工;而稳定性指数从大到小排列顺序为:水体、道路、居工、未利用地、园地、耕地、林地,草地.(3)宝塔区土地利用的各种景观指数在空间上的分布规律很大程度上受到人为活动的影响与干扰,如植树造林、退耕还林、封山育林等因素.