不同生境半日花(Helianthemum songaricum)植物构型特征

荒漠植物构型是植物与环境相互作用、相互适应的结果,其与功能的相互作用决定了荒漠植被的发展与演替。系统研究了半日花(Helianthemum songaricum)的分枝率、分枝角度、分枝长度和枝茎比等构型特征,对比研究了不同土壤类型和不同坡位间、半日花的构型特征响应及其适应机理。结果表明:覆沙地半日花的总体分枝率为0.49±0.03,石砾地半日花总体分枝率0.56±0.03;逐步分枝率SBR2:3和SBR3:4呈现覆沙地半日花大于石砾地半日花,SBR1:2则表现相反;半日花1~4级分枝角度集中在30°~42°,并且1级到4级呈增大趋势;覆沙地的枝茎比RBD2:1、RBD3:2、RBD4:3分别为0.57±0.05、0.59±0.05、0.51±0.05,石砾地分别为0.68±0.06、0.72±0.06、0.50±0.03,其中枝茎比RBD2:1、RBD3:2、RBD4:3都呈现先增大后减小趋势;覆沙地半日花的1~3级枝长均大于石砾地半日花,4级枝长小于石砾地半日花,且覆沙地和石砾地半日花的1~4级分枝长度呈依次减小的趋势;同一土壤条件下,不同坡位半日花的枝系构型特征不存在显著性差异。覆沙地半日花枝系长度、粗度、以及枝条数均大于石砾地半日花,能够获得更多空间资源,在植物竞争和演替过程中,其构型特征具有一定的优势。     

蒙古莸(Caryopteris mongolica)种群空间格局及枝系构型

蒙古莸(Caryopteris mongolica)是分布在典型草原、荒漠化草原和荒漠的稀缺资源植物。采用相邻格子样方法以陕西省神木县大柳塔的蒙古莸自然种群为对象,对其种群空间分布格局及枝系构型进行研究。结果显示:(1)在20m×20m的空间尺度下蒙古莸种群聚集分布,聚集的规模为8m×16m(128m2)。(2)蒙古莸的密度和株高之间存在极显著负相关关系,而冠幅和扩散系数之间存在显著正相关关系;植株的空间分布和枝系构型相互作用,使蒙古莸空间分布的密度为2.79株·m-2,植株呈较扁的椭球形。(3)蒙古莸的树冠分维数为7.58,分枝分维数为2.75,分枝级别最高为5级,分枝数量较多,且随着分枝级别的增大每一级别的分枝数量显著减少。蒙古莸分枝方式为假二叉分枝,枝系空间格局复杂,分枝长度较短,角度较大,总体分枝率高达4.31,且逐级分枝率之间存在差异。蒙古莸具有较高的利用空间资源的能力,适于在环境较为干旱地区进行保护和利用。     

不同类型防护林中樟子松的构型特征分析

 影响植物枝系构型的因素有各级分枝长度、各级分枝角度、枝径比、逐步分枝率和总体分枝率等。采用枝系构型的理论和方法,对甘肃民勤不同类型防护林中樟子松的分枝构型特征进行研究。结果表明：①不同类型防护林中的樟子松分枝格局有较大的差异,主要表现在分枝长度、分枝率等变化明显;②不同类型防护林中樟子松在不同部位处的分枝格局也存在一定的差异性,劣势类型Ⅰ的中下部枝条占优势,优势类型Ⅱ、中间类型Ⅲ以中上部枝条占优势,而劣势类型Ⅰ的基部分枝角度大于其他两种类型的;③优势类型防护林中樟子松在距地面不同高度处的分枝长度、分枝角度随高度呈规律性变化,在不同高度处的枝系构型指标以中上部占优势,基部较弱;④通过分枝构型特征研究认为在干旱区营造樟子松防护林以杨树和樟子松株间混交效果较好,杨树与樟子松行间混交效果较差,樟子松纯林居中。     

沙拐枣属植物果实性状的数值分类研究

筛选出我国沙拐枣属(calligonum L.)植物15种,测定了果实刺/翅毛排数、刺/翅毛质地、扭曲方向、扭曲程度等11项指标。应用主成分分析法对15种沙拐枣属植物果实性状的各项指标进行了分析,结果表明,第一主成分贡献率为29.704%,其中沟槽深度、肋棱突起程度、刺毛稀疏度是影响沙拐枣果实性状的主要因素;第二主成分贡献率为25.598%,主要包括了基部加宽度、果组。对沙拐枣果实性状指标进行PCA排序可将其划分为4类:第一类包括翅/刺毛排数、刺毛稀疏度、肋棱宽度;第二类包括果组、果实扭曲方向、扭曲程度;第三类包括刺毛/翅质地、刺毛/翅粗硬、沟槽深度、肋棱突起程度;第四类包括果实基部是否加宽。通过第一、第二和第三主成分分析体现了沙拐枣果实趋向于沟槽浅、肋棱浅,而果实刺毛密度趋向于增加。     

南京市交通网络的分形特征

以分形理论为基础,借助于地理信息系统软件,对南京市区交通网络进行了长度-半径维数和分枝维数的测算,结果表明南京市区的交通网络具有分形特征,长度-半径维数为1.574,而分枝维数为1.3934,两者之间存在一定差异。通过进一步对主城区各行政区交通网络的盒子维数的测算,揭示出各行政区的交通网络也具有分形特征,分维值介于1.3568与1.4991之间,其大小与经济发展状况并没有很好的对应关系。如何以经济状况为基础数据指导城市各行政区的交通发展,以及两者之间是否在其他区域尺度上存在相关关系等,仍是需要有更多研究基础才能深入探讨的问题。     

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的河南省公路交通网络分形空间特征研究

以分形理论为基础,借助GIS技术,分别测算了河南省全域公路交通网络的长度-半径维数、分枝维数以及其所辖18个省辖市各等级公路的相似维数及权维值.研究表明:河南省公路交通网络具有分形特征,长度-半径维数与分枝维数存在一定差异;各地市权维值存在较大差异,表明河南省公路交通网络分布不均衡,差异较大,中原城市群和黄淮的部分地区公路交通较好,而豫北、豫西、豫西南及豫东南部分地区交通覆盖度较差.为进一步探讨各地市公路建设规模和经济发展之间的协调关系,通过公路规模与经济产出的分形模型测算出18个省辖市的分维值,发现郑州等10个城市经济发展超前于公路规模、开封等3个城市基本一致、平顶山等5个城市经济发展滞后于公路建设规模.     

杭州城市形态和土地利用结构的时空演化

根据分形理论研究杭州1949~1996年间城市形态和土地利用结构的演化特征,发现杭州城市具有明确的自相似规律。研究表明,杭州城市形态和土地利用结构的分形性态逐渐变好,这与国外学者“演化的城市分形”观相互印证。各类土地形态的维数都小于整个城市形态的维数,从而证实了国内学者“城市化地区的分维大于各职能类土地空间分布维数”的理论推断。从时空变化来看,杭州城市形态的分维呈上升趋势,1996年接近Batty等提出的理论预期维数D = 1.71;居住用地、工业用地和对外交通用地的分维近20年来趋于增大,而教育用地和绿化用地的分维则有所减小。杭州市的分形演化和分维变化总体上揭示了城市自组织演化的特征,但工业用地维数的大幅度上升和绿化用地维数的下降显然暗示该城市在进化过程中的局部退化倾向。     

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。     

多枝柽柳(Tamarix ramosissima)根、冠构型的年龄差异及其适应意义

根、冠构型差异是植物研究中容易被忽视的环节,但其在植物适应环境的过程中扮演着重要角色。对不同林龄多枝柽柳(Tamarix ramosissima)根、冠构型参数的调查研究表明:(1)不同林龄多枝柽柳冠层构型有较大的差异,幼年阶段多枝柽柳小枝分枝率和一级分支长度较小,各级分支直径较大,体现了其适应强风、干旱环境的可塑性变化;(2)随着林龄的增加,多枝柽柳分支率、根系连接长度、各级根系长度和直径明显增加,说明不同生长阶段多枝柽柳通过权衡碳消耗和碳分配采取不同的干旱适应策略,进而导致不同生长阶段干旱适应能力的差异;(3)不同林龄多枝柽柳根系拓扑结构参数无明显差异,均接近鲱鱼骨状分布,但根系连接长度差异显著,体现了其干旱适应能力的差异。     

吉林省中部地区中心地空间关系分析

利用分形理论中的回旋半径法分别对吉林省中部地区4 个级别的中心地进行分维测算和分析, 得到不同级别中心地的不同结构特征:一级中心地长春市功能和地位明确、稳定, 二级中心地等级模糊且功能缺失, 三级中心地结构紧致合理, 四级中心地量大但联系松散。进一步通过空间构图的方式, 以城镇居民点矢量化数据为基础, 构建吉林省中部地区中心地原始空间图景, 通过对原始图景的修补和模型抽象化处理, 得出结构相对完整的中心地六边形网络体系。进而将其与传统中心地模式进行对比分析可以看出, 修补之后的吉林省中部地区中心地属于克里斯塔勒K=3 体系。但是从现实发展来看, 吉林省中部地区形成合理的中心地体系, 需要加快部分三级中心地的发展, 并促其部分升级为二级中心地, 解决区内二级中心地空间缺失问题;同时, 还须解决四级中心地结构松散问题。     

土地利用类型结构的多尺度转换特征

尺度一直是LUCC到GLP研究所关注的重要问题。以不同比例尺的辽宁省土地利用数据为例,以贵州省土地利用数据进行验证,系统探讨了土地利用类型结构在不同尺度间可能存在的转换特征。结论如下:(1)辽宁省土地利用的分形结构跨1 ∶ 10万、1 ∶ 50万、1 ∶ 100万这3个比例尺客观存在;(2)对不同比例尺的同一区域不同土地利用类型而言,各土地利用类型分维在不同比例尺之间存在的响应关系并不一致,某些土地利用类型的分维随着比例尺由1 ∶ 10万向1 ∶ 50万再向1 ∶ 100万的变小,分维呈现变大趋势,而某些土地利用类型的分维随比例尺的变化并不如此,所以,对于不同的土地利用类型而言存在一定的差别,不可一概而论;(3)不同尺度间的土地利用类型结构只能够在两两连续间隔的两种比例尺土地分维之间建立起关系显著的定量关系模型。所得结论对科学认知土地结构空间配置的多尺度特征以及建立相应尺度转换模型具有积极的参考意义。     

准噶尔中南部沙尘暴源区地表沉积物粒度特征

对准噶尔中南部沙尘暴源区——艾比湖地区、克拉玛依农业开发区和古尔班通古特沙漠地表沉积物粒度组成、传统粒度参数及分维值进行了分析计算,结果表明:艾比湖流域及克拉玛依开发区广泛分布的沙质、粘土质、盐土荒漠区,特别是春季翻耕的大面积裸露农田地表物质含有大量小于0.063mm的粉砂和粘土,且粒度分维值较高,是沙尘暴的丰富物源。古尔班通古特沙漠风成沙粒径较粗,分维值较低,加之较好的植被状况,沙尘暴发生频数相对较低。粒度参数C-M图、M_z-S₀散点图和粒度分维值可以有效地表征地表松散物质的搬运-沉积特征,是描述沙尘暴发生地表条件的重要指标。     

西藏安多剖面沉积物粒度特征及环境意义

对西藏安多剖面的3个层位沉积物与两个现代流动沙丘表层沉积物粒度组成、传统粒度参数及体积分维值进行了对比分析,探讨其粒度特征以及环境指示意义。结果表明：安多剖面的3层代表了3个不同的气候阶段,第一层（0～172 cm）沉积动力为风,其中在0.44～1.08 m深度处是一次风力加强的阶段,第二层（172～224 cm）、第三层（224～232 cm）均在6 Φ附近出现次峰,悬浮组分明显增加,推断为远距离输送的粉砂级颗粒沉降,表明这两个阶段风力有所减弱;安多剖面颗粒比研究区现代流动沙丘颗粒细,表明剖面可能为固定或半固定沙丘沉积;本研究区样品的体积分维值在0.215～1.77,虽然没有实际的物理意义,但作为粒度参数指标,在指示环境变化上是有效的,并且与粘粒、粉砂含量呈现明显的正相关关系,与细砂呈现明显的负相关关系。     

快速城市化地区水系结构变化特征——以深圳市为例

为了探讨城市化对水系结构的影响,应用深圳市1982、2002年的二期水系详查图,定量分析了水系长度、密度、分枝比、分枝能力和分维数等参数的变化特征。结果表明: 快速城市化过程中, 深圳市的河道总长度减少、密度减小, 河道数目减少, 特别是低级别的支流减少较多; 河道的分枝比和分枝能力都有不同程度的弱化, 单个水系片区和全市的河流分维数都下降,河流具有简单化的趋势, 河流的多元化特征削弱; 对于不同水系片区来说, 其变化速度不同, 表明城市化过程对水系结构的干扰存在空间差异性。建议强力推进河流的蓝线规划和滨水区的开发管理, 将水网的保护和规划纳入到城市规划的管理范围; 注重在开发利用中的保护, 减少各类新建城市用地、农用地整理过程中对水系的破坏; 加大水土保持力度, 减少因水土流失导致河流淤塞; 加强管理, 严禁向河道中倾倒垃圾。     

红砂根系构型对干旱的生态适应

 对西北干旱、半干旱区不同生境条件下红砂（Reaumuria soongorica）根系构型参数进行了分析,以探讨红砂根系构型对干旱的生态适应性。结果表明:①不同生境条件下红砂根系的拓扑指数均较小,根系分支模式接近叉状分支模式,但在干旱的河西走廊风沙区和戈壁区红砂根系拓扑指数均逐渐增加,表明干旱有使红砂根系分支向鱼尾分支模式发展。②干旱的河西走廊风沙区和戈壁区红砂根系分形维数均较小,分别为1.1778、1.1169,分形特征不是很明显;而半干旱的黄土丘陵沟壑区分形维数较大,根系具有很好的分形特征。③干旱的河西走廊红砂根系总分支率均比半干旱的黄土丘陵沟壑区要小,表明在半干旱的黄土丘陵沟壑区红砂根系分支能力相对较强,随着干旱的增加其分支能力有所减弱。④不同生境条件下红砂根系的连接长度都较大,但不同生境却表现出明显差异,其中干旱风沙区根系平均连接长度最长。红砂为适应干旱的环境通过减少根系次级分支和根系的重叠、增加根系连接长度,使其根系的分支模式向鱼尾分支模式发展以降低根系内部对营养物质的竞争,提高根系对营养物质的吸收效率,保证植物有效的营养空间,从而在资源贫瘠的环境中吸收足够的水分和营养来保证其正常生理需求。     

中国大陆山系、断层系与水系的空间维数及其关系

根据分形理论,应用网格法系统地探讨了中国大陆山系、断层系与水系的空间分形结构,并计算出中国大陆以及三大自然区山系、断层系与水系的空间维数,在此基础上还探讨了山系、断层系与水系空间维数在三大自然区的变化情况。得出的基本结论为：(1)中国大陆山系、断层系与水系的空间分形结构是客观存在的;(2)中国大陆山系的空间维数值为1．1513,中国大陆断层系的空间维数值为1．2507,中国大陆水系的空间维数值为1．4169;(3)在三大自然区中,山系、断层系空间维数值均以青藏高原区相对为最大,而以西北干旱区相对为最小,山系与断层系空间维数值的变化在空间上有着一致的对应关系,山系空间维数值较大,则断层系空间维数值亦较大,而水系空间维数值的大小依次为东部季风区水系、青藏高原区水系与西北干旱区水系;(4)中国大陆山系、断层系空间维数响应的关系为DF＝0．6884DM 0．4446(式中：DM为山系的空间维数,DF为断层系的空间维数)。该式不仅为山系、断层系关系的定量化研究提供了全新的手段,而且还为山系、断层系内在密切关系的证实提供了全新的分形理论的证据;(5)整个中国大陆山系、断层系与水系的空间维数值并不等于三大自然区相应要素空间级数值的简单加和平均值;(6)进行山系等地貌现象的分形研究,应遵循相同的分维计算方法,否则将失去进行分维数横纵向比较的意义。     

基于分形的城市体系经济规模等级演变研究

利用区域城市体系经济规模等级分形理论,选取长江三角洲1995~2009期间4个年份的县级以上行政单位经济发展数据,计算了经济规模等级分形维数。以该地区城市体系经济规模等级分形维数的演变特征为载体,探讨了长江三角洲地区城市体系经济规模等级演变规律。结果表明:①虽然当前长三角地区各城市的经济社会发展水平差异较大,中心城市垄断性仍然较强,但其均匀化趋势明显。②经济规模等级的空间梯度特征明显,经济规模等级的均匀性随着距离区域核心城市距离的扩大而降低。③产业空间布局层次化逐步分明,中心城市的第三产业比重不断提升,区域控制能力不断增强,与以第二产业为主导的中小城市形成有机整体,区域经济竞争力整体得到提升。