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。     

旅游行为本质的信息论探讨

运用信息理论，结合分形和混沌的有关思想，从人类旅游的原动力和旅游景观的美学实质两个角度对旅游行为的本质进行探讨。地表的时空差异性导致了地理信息流，人类需要负熵，因而需要地理信息，旅游实则摄取地理信息的过程；旅游景观的美学实质在于混沌过程创造的分形结构蕴含着大量信息，使人能够得到负熵的体验。风景区的开发，应该遵循有序与无序综合协调的原则。     

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。     

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。     

分形理论及其在地貌学中的应用──分形地貌学研究综述及展望

本文简介了分形的有关基本概念,回顾了分形理论在海岸、流水、喀斯特地貌等多种地貌类型和流域地貌发育的形态研究中,以及在地貌过程研究中的应用的新近成果,并提出了今后分形地貌学研究的五个主要方面.     

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。     

旅游行为本质的信息论探讨

运用信息理论，结合分形和混沌的有关思想，从人类旅游的原动力和旅游景观的美学实质两个角度对旅游行为的本质进行探讨。地表的时空差异性导致了地理信息流，人类需要负料，因而需要地理信息，旅游实则摄取地理信息的过程；旅游景观的美学实质在于混沌过程创造的分形结构蕴含着大量信息，使人能够得到负熵的体验。     

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。     

陕西关中地区城镇等级规模结构分形研究

文章从分形理论在城镇体系研究中的应用入手,根据豪斯道夫（Hausdorff）维数,运用Zipf公式,对陕西省关中地区的城镇等级规模结构进行了分维测算。结果表明,该区域城镇体系具有分形特征,说明分形理论适合关中地区城镇等级规模结构的测算分析。并在分形研究的基础上分析了该区城镇规模结构的分布特点及其存在的问题。最后基于分形理论的测算与分析结果,提出了关中地区城镇体系结构和功能优化的建议。     

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。     

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。     

福建省城镇体系分形研究

应用分形理论对福建省城镇体系进行了规模和空间结构研究,验证了福建省城镇体系得规模分布和空间布局均符合局部的分形特征,同时得出以下结论:第一,福建省城镇体系规模分布还处于初级的首位型阶段,城镇体系规模等级发育不成熟;第二,福建省城镇体系在空间分布上存在区域、地方两个不协调的现象;第三,福建省地区城镇体系交通网络的通达性较高,城市间联系较为紧密,但也注意到区域城镇网络的均衡性还有待提高。最后,通过自然、社会及历史等原因对成因进行讨论,据此提出福建省城镇体系结构优化的建议。     

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。     

关中经济带空间结构形态分形研究

分形理论的提出,为研究复杂的区域空间结构形态演变提供了有力的理论和方法。以分形理论为基础,以典型的西陇海兰新经济带东段——关中经济带为例,运用分形研究量化模型对其空间结构形态的分维值研究表明：该经济带空间结构形态也具有分形现象,而且交通网络分布的空间形态的稳定性远比城镇分布的空间形态的稳定性差;交通网络的复杂性和通达能力比较强;城镇节点分布相对比较集中;从点一轴到网络是关中经济带空间系统分维演化的一般趋势。     

中国沙漠化土地类型的分形研究

根据分形理论,对中国沙漠化土地类型进行了分形研究。基本结论为：①沙漠化土地斑块面积和形状指数的标度频度分形关系客观存在,不受统计时所使用的标度影响;②沙漠化土地类型的斑块周长面积分形关系客观存在,具有分形特征;③计算出沙漠化土地类型的分维,其中：潜在风移沙地分维最大,为1.5148,其图斑镶嵌结构最复杂;流动沙丘分维最小,为1.2422,其图斑镶嵌结构最简单;④计算出沙漠化土地类型的稳定性指数,其中：流动沙丘稳定性指数最大,为0.2578,其图斑镶嵌结构最稳定;潜在风移沙地稳定性指数最小,为0.0148,其图斑镶嵌结构最不稳定;⑤由于潜在风移沙地、潜在沙漠化土地稳定性差,所以,在防治沙漠化过程中,特别是要注重和加强对潜在风移沙地、潜在沙漠化土地的生态保护与恢复,防止人为作用的进一步破坏。     

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。     

南京市旅游景区景点系统空间结构分形研究

应用分形理论,以南京市旅游景区景点系统为例,测算出其聚集维数、网格信息维数和空间关联维数三种分形维数,对景区景点系统的空间结构进行研究。通过对维数值和分维数坐标图进行了分析,认为南京市景区景点体系的空间结构是分形的,系统的有序度高,空间结构紧致,具有景点体系空间结构演化自组织优化的趋势,南京市景区景点的空间分布集聚性很强,且是沿着某些方向上的集聚,自组织优化趋势受到无序因素的干扰而打断,空间结构需要进行调整。     

干旱区不同土地利用类型的时空分形特征研究——以塔里木河干流区域为例

以新疆塔里木河干流1990年、2000和2007年土地利用数据为例,应用分形理论来分析干旱区内陆河流域土地利用空间结构复杂性、稳定性以及动态变化性,通过建立距离河道不同的缓冲区范围来变化空间尺度,研究分形的空间尺度变化效应。结果表明,各种土地利用类型都具有空间分形特征,1990年土地利用分形维值由大到小的顺序是其它用地>牧草地>耕地>林地>居民及独立工矿用地>未利用地,2000年和2007年土地利用分形维值大小顺序为其它用地>牧草地>耕地>林地>未利用地>居民及独立工矿用地;通过空间结构稳定性指数分析得到天然植被(林地、牧草地等)的空间结构稳定性比较小。随着空间尺度的逐级扩大,各土地利用类型的分形特征依然存在,但分形维数减少,土地利用空间结构总体趋于简单状态下稳定。