The strength and fractal dimension characteristics of alum–kaolin flocs

Flocs generated by various shear forces exhibit different characteristics of size, strength and structure. These properties were investigated by employing a continuous optical monitoring and a microscope with CCD camera to directly monitor aggregation under six different shear intensities. The floc structure was characterized by the fractal dimension. The results showed that the flocculation index (FI) decreased from 1.16 at 20 rpm to 0.25 at 250 rpm and the floc size decreased from 550 μm to 150 μm, meantime, the FI value showed a good correlation with floc size. In order to determine the floc strength, two methods were used. One was the strength factor, ranging from 18.3% to 62.5%, calculated from FI curve, and the other was a theoretical value between 0.005 N/m² and 0.240 N/m², estimated by calculation. The floc strength increased with the G value in both cases. Furthermore, the fractal dimension increased with G and its value was between 1.30 and 1.63. The relation between fractal dimension and strength was also obtained.     

高速铁路地基黄土微结构的分形研究

基于分形理论,结合Photoshop等图像分析处理软件,在图像处理过程中选择适当的阈值,本文对郑州—西安客运专线地基黄土在动荷载作用下变形前后的孔隙微观结构进行分形研究。研究表明,黄土孔隙微观结构具有分形特征,揭示了黄土孔隙分形分维同孔隙比之间有近似直线的关系,且孔隙微结构分形分维越大,土体强度越大,反之越小。     

土石混合料剪切面分形特征试验研究

土石混合料因具有良好的工程特性而被广泛应用于道路、堤坝等工程，填筑体受力后往往沿薄弱面发生剪切破￡混合料的抗剪强度成为稳定和变形分析的重要力学指标。由于土石混合料物质组成的复杂性、结构分布的不规律性及采柠困难性，且受检测仪器的限制，确定其强度指标较为困难。应用改进的直剪试验仪进行了不同类别、不同最大粒径土石福料的室内大型直剪试验，在获得强度指标同时，再现剪切面的实际情况，量测剪切面的起伏特征。根据分形几何学原理，切面具有良好的分形特征，应用三角形棱柱表面积覆盖法编程计算了剪切面的分形维数。初步建立了剪切面分形维数与福料杭萌强度之间的关系，用来快速预测土石混合料的强度指标。     

pH值对红土粒度成分影响的分形几何研究

红土是一种特殊土,其成分和结构决定了红土本身具有不同于一般粘性土的工程地质性质。红土中游离氧化铁的存在使土颗粒之间产生胶结,是土具有“假粉性”和“假砂性”特征的主要原因。研究发现,游离氧化铁含量和形态的改变,将直接影响红土颗粒的粒度分布。通过对不同pH值红土试样的颗粒成分进行测试,借助分形理论得到不同pH值红土粒度成分分维值。计算发现,不管是否在测试过程中采用分散剂,土粒度分维曲线上都存在两个无标度区。pH值的改变引起了土粒度分维的变化,随pH值的增大,土粒度分维值也变大,反应出土的细颗粒含量增加,土颗粒所形成的集合体越分散。土pH值的大小与粒度成分分维、游离氧化铁含量之间的内在联系,揭示出了红土中游离氧化铁对土颗粒胶结的本质。     

利用三维GPR探测北极夏季海冰厚度及下表面形态特征分析

海冰在全球气候系统中扮演着重要角色。在中国第二次北极科学考察中，使用3D雷达探测结合冰钻进行海冰测量。雷达剖面上可清楚识别冰-水界面，与冰钻测量结果较好地吻合。雷达3D图像清晰显示了冰底界面在3D方向的起伏变化以及冰内构造的空间展布情况。对三维探测区域内海冰厚度统计显示，所测冰盘的平均厚度为4．15m，较厚的区域位于左下角，最大厚度约为6．4m，较薄的区域是在中央和左上角区域，最小的厚度小于3．0m。经过进一步计算可提供如海冰上下表面面积、海冰体积等参数，为遥感和数值模拟提供地面校核数据，也为海冰形成机制和动力作用过程研究提供佐证和依据。     

高光谱影像数据预处理技术评价

高光谱影像数据预处理是构建高效的影像数据库以及实现地理目标成分信息反演与地理目标识别的基础。本文从反射率演算、光谱微分技术以及高光谱影像数据的降维处理等三个方面对高光谱影像数据预处理进行了研究。实现了基于高光谱影像的反射率反演算法，针对高光谱遥感数据影像分辨率比较低的现状，提出了直方图均衡化、色调平衡、对比度调整等影像处理算法，并给出了实验结果。     

淮河流域洪涝变化吸引子维数研究

淮河流域洪涝序列的功率谱表现出了较好的混沌谱特征,这是序列呈分形结构的内在原因。洪涝序列及其不同平滑序列的关联维数表明,序列平滑程度越大,关联维数越小,关联维数反映了序列所在系统的层次,是系统结构复杂性的重要量度,是 系统建模所需独立变量的控制参数。要恰当地描述淮河流域洪涝发生系数,需构造至少５个状态变量的动力学系统。     

估算岩石断裂面粗糙度的一种分形模型

提出了一种更为简单的估算岩石断裂面粗糙度值的分形模型,可用来模拟岩石断裂面剖面线。断裂面愈粗糙,其分维值也愈大,并建立了分维值与ＪＲＣ值之间的经验方程。     

泛地图学理论研究框架

信息与通信技术的快速发展带动人类进入地理空间、人文社会空间和信息空间相融合的三元空间。地图制图的目的、人员、对象和环境等均发生巨大变化,地图的类型、空间对象、表达维度、地图角色等呈现出显著泛化特征,现有地图学理论无法引领和指导当代的地图实践。地图学理论亟待"突围"。从地图学研究的角度出发,重新梳理泛地图的对象空间理论、表达维度模型,以及表达机制与方法,构建适应新环境背景,满足地图新视角、新思维、新制图需求的泛地图学理论框架,以适应地图学在新时期发展的需要。     

北京城市下垫面的非均匀性度量研究

城市下垫面非均匀性度量研究对于改进中尺度数值模式、提高城市气象预报准确率具有重要意义.基于分形布朗运动理论和Landsat-TM卫星遥感图像,估算了2011年北京典型下垫面类型个例和整个空间区域的分数维,由此来度量北京城市下垫面的非均匀性特征.研究结果显示:分数维能有效度量北京城市下垫面的非均匀程度,典型下垫面类型的分数维高低顺序为商业区 >大型居民区 >城市绿地 >农田>林地 >水体;北京六环内区域及郊区城镇地表非均匀特征明显,分数维一般在2.50以上,北京城市中心(二环内)存在一个分数维相对低值区,二环—四环之间区域分数维普遍较高,在2.70以上,五环以外分数维则不断降低,反映出北京城市下垫面非均匀性从中心向外呈低—高—低的空间分布;下垫面类型中建筑用地、绿地、未利用地、农田、林地和水体的平均分数维分别为2.71、2.62、2.55、2.38、2.30和2.28,分数维值的高低反映了城市下垫面类型的非均匀程度大小,对定量描述城市边界层参数的复杂特征具有参考意义.