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。     

基于MapInfo的文山州人口地理研究

应用Maplnfo Professional对文山州及8县的扫描栅格地图分别进行配准与数字化,关联了1953-1995年及2000年和2005年文山州人口普查与统计数据,在县级与乡镇尺度上建立了人口空间数据库;使用二次开发语言MapBasic设计了文山州人口地理信息系统用户界面,制作了各类人口专题地图,分析了文山州人口地理特征;应用分形理论计算了该州城镇体系结构的空间关联维数,显示人口趋于河流与公路线成点轴分布;对1953年来文山州人口重心的移动进行了分析,最后应用logistic模型对文山州人口进行了预测。     

不同岩石破裂全过程的声发射序列分形特征试验研究

通过对不同岩性的岩石进行单轴压缩声发射试验,获取岩石破裂全过程中的载荷-轴向变形曲线及声发射参数,观察试件破裂失稳时的破坏情况,分析破坏过程的载荷变化关系。着重对比了不同岩石的不同力学性质、岩石声发射序列的时域特征和声发射序列的分形特征。研究结果表明,采用声发射率、能率可以很好地描述岩石破裂损伤的整个阶段;计算岩石声发射率、声发射能率的关联维数,可得出岩石破裂过程的声发射序列具有分形特征;岩石破裂过程的声发射分维值D反映了岩石内部微裂隙的统计演化规律;不同岩性的岩石破裂过程的声发射参数序列的分形特征具有一定的共性;归纳总结出岩体声发射序列分维曲线的演化模式,即波动→持续下降演化模式,提出可以将分维值的持续下降作为岩体破裂失稳的前兆。     

海堤地基固结系数反演与工后沉降分形模型预测

海堤工后沉降分析预测对工程维护和灾害防治具有重要意义。以海堤工后初期监测资料为基础,运用分层总和法和太沙基一维固结理论反演了土层固结系数,并通过对固结系数变化规律的分析,提出采用改进变维分形预测模型对具有较强趋势性的固结系数进行预测,进而对海堤工后可能发生的长期沉降进行预测。以浙江省洞头县北岙后二期东围堤工程的海堤监测数据作为研究对象进行了验证计算,结果表明,该方法反映了实际土体的固结沉降机制,能够较好地预测海堤工后沉降趋势,具有一定的工程实用意义。     

多重分形方法在铀矿化探数据处理中的应用

化探勘查数据的分布规律十分复杂,具有多重分形的特征,可用分形理论研究符合化探数据的分布规律。针对不同类型铀矿床的化探特征,选取分形理论中的部分方法进行研究并与传统方法对比。用含量-面积法处理某碳硅泥岩型铀矿区的水系沉积物数据,可以缩小异常区范围而且不遗漏矿点,减少勘查工作量;用分形趋势面法处理某砂岩型铀矿区的活性炭测氡数据,能够有效地强化弱异常信息,提升找矿效果。     

基于分形理论的沙漠化土地空间结构——以内蒙古多伦县为例

借助RS和GIS技术提取内蒙古多伦县不同时期和不同程度沙漠化土地的空间分布信息,运用分形理论的原理与方法,通过计算斑块周长—面积关系、分维数和稳定性等指数,揭示了不同沙漠化土地类型相互转化的内在机制。结果表明:内蒙古多伦县各时段的土地沙漠化类型具有分形结构,不同沙漠化土地的平均分维数在1.3988~1.5635之间,接近于随机运动值,有潜在的流动趋势。在轻度沙漠化土地、中度沙漠化土地、重度沙漠化土地和严重沙漠化土地等4种类型中,轻度沙漠化土地的分维数在所分析类型中总体上呈波浪式增加,说明其空间结构越来越复杂,稳定性趋于减弱,而重度沙漠化土地空间结构从1987年以来稳定性逐渐变好,且稳定性相对较高。通过对区域沙漠化土地空间结构分析,可以为政府治理沙漠化土地提供支持。     

珠三角城市群空间效应的分维测度

引用分形几何学的相关理论,通过研究城市群中心城市和其周边城市的相对位置和大小等级,从分维的角度研究城市群的空间效应。结果显示：广东省城市空间分布以珠三角城市群的中心城市广州为核心,呈现集聚分布形态;随着与中心城市距离的扩大,城市的规模逐渐变小;在所选取的3个年份中,2008年的集聚程度最强,2000年的集聚程度较强,2004年的集聚程度较弱。从而说明了广东省城市空间分布是一种分形结构,珠三角城市群的集群化效应是广东省城市发展的主导力量,并且2000年～2004年城市群的涓滴作用占主导地位,而2004年～2008年城市群的极化作用占主导地位。     

Seismicity pattern of the Betic Cordillera(southern Spain) derived from the fractal properties of earthquakes and faults

Several studies on earthquake occurrence and associated faulting have demonstrated that both phenomena have a scale-invariant behavior which can be analyzed by means of a set of non-integer dimensions(Dq) describing their fractal properties and the calculation of multi-fractal spectra.It is the case that the behavior of these spectra is asymptotic at the ends of the variation interval of q,which is a real number that enters into the definition of the partition function of the dataset.The difference between the extreme values,called multi-fractal spectrum slope,is used to investigate the heterogeneity of the spatial distribution of earthquakes and fault systems.In this paper we focus on the Betic Cordillera,southeastern Spain,which is commonly considered the contact between the Eurasian and African plates and has an important seismic activity in the context of the Iberian Peninsula.Some of the most conspicuous Iberian earthquakes,such as the 1829 mb6.3 Torrevieja and the 1884 mb6.1 Alhama de Granada earthquakes occurred in this mountain range and both reached intensity X.The present work implies a new analysis based on the slope of multi-fractal spectra and referred to the historical seismicity of the region,specifically b-value(frequency distribution of earthquakes respect to magnitude),epicentral location,seismic energy and faulting.On this basis we propose a seismotectonic zonation that is contrasted with the stress state and the geodynamical evolution of the Betic Cordillera.     

Wavelet and Neuro‐fuzzy Conjunction Approach for Suspended Sediment Prediction

Simulation approaches employed in suspended sediment processes are important in the areas of water resources and environmental engineering. In the current study, neuro‐fuzzy (NF), a combination of wavelet transform and neuro‐fuzzy (WNF), multi linear regression (MLR), and the conventional sediment rating curve (SRC) models were considered for suspended sediment load (S) modeling in a gauging station in the USA. In the proposed WNF model, the discrete wavelet analysis was linked to a NF approach. To achieve this aim, the observed time series of river flow discharge (Q) and S were decomposed to sub time series at different scales by discrete wavelet transform. Afterwards, the effective sub time series were added together to obtain a useful Q and S time series for prediction. Eventually, the obtained total time series were imposed as inputs to the NF method for daily S prediction. The results illustrated that the predicted values by the proposed WNF model were in good agreement with the observed S values and gave better results than other models. Furthermore, the WNF model satisfactorily estimated the cumulative suspended sediment load and produced relatively reasonable predictions for extreme values of S, while NF, MLR, and SRC models provided unacceptable predictions.