海岸线空间分形性质探讨——以江苏省为例

根据分形理论 ,借助于GIS技术的支持 ,以江苏省海岸线为例 ,对以往研究少有涉及的海岸线空间分形性质进行了初步探讨 ,包括不同比例尺下海岸线长度的分形标定、不同潮滩分界线是否具有分形性质等 ,在江苏省海岸线长度的分形标定中取得了实际应用 ,由此获得了对海岸线分形性质及其分维意义的一些深入认识。     

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。     

中国大陆海岸线随机前分形分维及其长度不确定性探讨

一个国家或地区海岸线长度的确定,应首先计算其标度区和分维,然后选用标度区下限附近的量测尺度进行量算。以1∶50万电子地图为基础,在Arc GIS技术支持下选用33种尺度研究中国大陆海岸线的标度区及其盒计维,用手工作业法量测海岸线的量规维,并对中国现行大陆海岸线长度的可靠性进行讨论。结果表明:中国大陆海岸线的标度区在400~0.1 km之间。海岸线量规维和盒计维分别是1.2004和1.0929,量规维比盒计维更能精确表征海岸线不规则程度。杭州湾以南和以北海岸线的量规维分别是1.2565和1.1204。当量测尺度为0.1 km时,中国大陆海岸线的长度约21900 km;当尺度为0.25 km时,长度为18214 km,接近现行海岸线长度。     

快速城市化地区海岸线分维动态演变研究——以深圳市为例

以快速城市化地区深圳市为研究区域,以1978、1986、1995和2005年4期Landsat MSS/TM影像为数据源,利用阈值结合NDVI指数法提取海岸线,计算海岸线分维数,系统分析了深圳市多期海岸线分维变化特征,并初步揭示快速城市化地区海岸线分维变化机制,为进～步掌握快速城市化地区人类活动对海岸带变化影响进行了探索与总结.研究结果表明:(1)不同类型海岸的海岸线分维不同,由基岩海岸、人工海岸到淤泥质海岸递减:(2)研究时段内,深圳市东海岸海岸线分维总体降低,西海岸总体上升:(3)人类活动对海岸线分维变化影响显著.人类活动强度与海岸线分维变化程度呈正相关,人类活动方式包括滩涂围垦和填海造地对海岸线的分维变化幅度影响不同,其中滩涂围垦使海岸线分维变化幅度较小,填海造地使海岸线分维变化幅度显著.     

基于影像间潮滩地形修正的海岸线监测研究——以黄河三角洲为例

针对潮滩环境中潮汐和坡度变化对海岸线变化监测的影响,提出一种通过两景影像计算潮滩坡降进而准确获得海岸线的方法,并利用坡降值估算潮滩体积。以岸线变化较剧烈的黄河三角洲南部的甜水沟口至小清河口的粉砂淤泥质潮滩为例进行应用研究。结合遥感影像、实测固定断面数据和水深测量数据分析表明,影像间的潮差对坡降估算值虽有较大影响,但选择合适潮位估算潮滩坡降是可行的,估算坡降的最小相对误差可达0.2%,均方根误差小于实测坡降一个数量级。1973-2009 年甜水沟口至小清河口14 个年份的岸线变化分析显示,黄河改道对本区的直接淤积影响在甜水沟向南3 km范围内,最大淤积区位于甜水沟口附近,年均淤积率31 m/a,而后在1989-2002 年海区南部出现较大幅度淤积,主要为黄河入海水沙直接或间接淤积造成的;研究时段内岸滩总体演化趋势为蚀退,最大年均蚀退速率51 m/a,黄河改道造成的海洋动力变化是影响本区海岸冲刷的主要因素。验证表明,本文方法计算的潮滩体积用于指示海滩冲淤变迁是合理可行的。     

能源生产的分形研究——以新疆为例

根据能源生产的实际领域年产量观测值带有一定的延续性而非随机性的特点,利用分形理论的基本原理,将不确定的非线性系统数量化,构造新疆能源生产领域时间序列,通过计算能源生产的分形结构特征和分维值,在无规则中找到秩序。并分析其代表的实际意义,以便更好地为能源生产方面的决策提供依据。     

基于GIS的土壤地理分形特征

土壤的分布及其所处的处理环境极其复杂,其实质是一种非线性规律存在于自然界中。本研究在ARC／INFO的支持下,采用改进后的分形算法分析了与土壤形成有关的地理环境要素的分形特点,得出了各地理环境要素的分维随海拔、森林类型变化的规律,为土壤遥感调查中界线的划分提供了有益的线索。     

基于遥感和GIS的江苏省海岸线时空变化

以江苏省海岸1973-2012年的Landsat MSS/TM/ETM+遥感影像为数据源,利用遥感和GIS技术,对江苏省海岸线的时空变化进行分析。结果表明：显著侵蚀岸段以废黄河口为中心,北至新淮河口,南至双洋港,长度约79.05 km,占研究区岸线总长度的8%;淤涨岸段以弶港为中心,北至运粮河口,南至新中港,长约715.50 km,占72%;其它部分稳定岸段与淤涨岸段相间存在。最大侵蚀速率为-23.37±11.92 m/a,位于废黄河口南侧;最大淤涨速率为445.37±66.80 m/a,位于射阳河口南侧。围垦是江苏省岸线变化的主要因素。总的来看,1973年以来40年间共围垦1912.4 km²,1980年前后出现了一个围垦高峰,之后围垦强度明显减弱且进入休养期,90年代以后围垦又普遍加强。     

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。     

区域交通网络分形的DBM特征--交通网络Laplacian分形性质的实证研究

城镇体系在理论状态下的三角点阵格局暗示着现实中的交通网络在一定时空条件下具有ＤＢＭ模型的某些特征。从形态分析和维数对比两个方面论证了区域交通网络扔Ｌａｐｌａｃｉａｎ分形性质,认为可用ＤＢＭ模型模拟城镇体系－交通网络的形成和演化过程,从而揭示其动力学机制。     

土地利用类型分布的分形结构及其应用--以江苏省扬中县丰裕镇为例

以江苏省扬中县丰裕镇为例,运用分形理论对土地利用类型的分布是否具有分形结构进行了统计分形分析,不仅揭示了土地类型分布的分形结构特征,探讨了各土地利用类型分维的意义,而且还进一步探讨了其在土地利用总体规划之中的可能应用。     

土地空间分形结构的尺度转换特征

应用分形理论以及多元相关分析、灰色关联分析方法,分析浙江省慈溪市土地空间分形结构的尺度转换特征。结论为:①慈溪市、贵州省不同尺度分割区域的土地空间分形结构均客观存在,不因尺度不同而变化;②尺度转折点因尺度不同而出现,贵州省(省域尺度)土地利用存在尺度转折点,慈溪市(县域尺度)土地利用不存在尺度转折点;③不同尺度的慈溪市、贵州省土地空间结构的分维不仅主要受到土地类型本身几何属性的影响,而且其所受到的影响跨尺度存在;④尺度的差异造成不同影响因子的影响程度随尺度出现变化;平均图斑形状指数对慈溪市土地空间结构的分维影响最大,图斑数则对贵州省土地空间结构分维的影响最大。     

福建省海岸基岩节理的分形性质及其与宏观断裂系的关系

该文以福建省福州市海岸基岩为例，通过野外实地勘测与室内分析相结合的研究方法，探讨了海岸基岩节理的分形性质及其与福建省宏观断裂系的相互关系。得到的基本结论为：第一，研究区节理与宏观断裂系的分形性质是客观存在的；第二，研究区节理与宏观断裂系在方向上存在着一定的响应关系；第三，研究区10^-2～10^-1m尺度的节理与福建省10^3～10^4m尺寸的断裂系存在一定的相似性。     

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。     

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.     

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。     

基于遥感与GIS技术的城镇体系空间特征的分形分析--以绍兴市为例

在遥感技术与GIS技术的支持下,采用分形几何理论对绍兴市城镇体系空间结构特征和形态特征进行分析,探讨城镇体系的演化规律。研究表明,绍兴市城镇体系无论在空间结构上还是在空间形态上都具有分形特征。城镇分布密度由绍兴市区向周围逐渐衰减,且分布不均衡,具有向交通线集中的趋势,形成了优化的空间结构。但1984～1997年间,空间结构的演化趋向于围绕绍兴市在半径方向上均匀分布,分形特性减弱。此外,各城镇基本是以各自的中心逐渐向外扩展,空间关联性大致不变。空间形态则日趋复杂,稳定性越来越低,发展的随意性越来越大。绍兴市区这一特点更明显。     

基于分形理论的西部干旱区县域城镇体系研究——以定西县为例

运用分形理论，以典型干旱区黄土高原丘陵沟壑区的县域城镇体系──定西县为例，对其规模结构、空间分布进行了研究，结果表明该区域城镇体系具有分形特征。其等级规模结构比较松散，呈明显的首位分布，城镇首位度大，中间城镇缺失；城镇体系呈明显的线状分布，主要城镇均分布在几条地理要素上，即祖历河流域和陇海铁路、国道312线，交通网络不畅达，各城镇之间联系不紧密。最后在上述分析的基础上，对城镇体系结构优化提出了几点建议。     

基于分形理论与GIS的城区交通路网复杂性分析——以广州市城区为例

以广州市城区为例,基于分形理论,借助GIS技术手段,测度广州市城区1957、1982和2008年交通网络的盒子维数。结果表明:①广州市城区路网具有明显的分形特征,不同区域的盒子维数均有不同程度的增加,城市路网覆盖度不断提高,道路密度和通达性不断增强;②根据不同时期不同行政区路网盒子维数的差异和增幅大小,把广州市城区路网发育划分为3种不同类型:成熟型(东山区、越秀区、荔湾区),发展型(黄埔区、芳村区、白云区),拓展型(海珠区、天河区);③建立不同区域盒子维数与年代的线性、指数和幂指数函数关系,经对比发现指数函数关系拟合度最好,其相关系数R2>0.8,表明广州市城区交通网络近50年来发展迅速,而且这种态势还将持续下去。