中国地震分形研究的进展

80年代中期以来地震分形研究在中国兴起,并发展为一个十分活跃的科学分支。本文综述了近年中国地震分形研究的概况,及取得的重要进展,并提出了急需解决的主要问题。     

四川西部地区地震活动的空间分维特征

本文采用多分形的方法研究了四川西部地区20年来的地震活动的空间分布特征.对D_q谱与D_(-1),D_(-2)曲线结合震例进行分析,指出其变化与强震活动有密切联系。并结合空区理论,认为D_q(q<0)主要描述了地震空区的情况,该方法在地震前兆信息提取有中重要意义。     

基于分形维度法的都市区城市蔓延分析——以广佛为例

根据1957与1982年两个时期的地形图并结合1995与2008年的遥感卫星影像提取城镇建设用地专题信息,利用ArcGIS建立广佛都市区城镇建设用地数据库,采用分形维度的计算方法,对广佛都市区城市蔓延的情况进行测度和分析.结果表明广佛都市区三个发展阶段城镇建设用地面积增长速度并不均匀,具有加速发展的特点.四个测度年份的分形维数分别为1.6454,1.6285,1.5586和1.5270,均在1～2之间,分形维数呈递降趋势,总体下降了0.1184,城市发展模式由紧凑型逐渐向松散型演变,存在城市蔓延情况,而且城市发展模式以年均0.14％的速度从紧凑型向松散型演变.广佛都市区城市蔓延的地域分异较为明显,具有较强的空间集聚性和中心向心性,广州和佛山毗邻地区以及中心城区是城市蔓延的活跃区和集中区,1982-1995年间研究区内蔓延速度比1995-2008年间要快.通过深入分析发现,经济快速发展、城市人口的持续增长、交通道路网络的建设是广佛都市区快速扩张和城市蔓延的基本动力因素之一,开发区土地扩张,进一步加剧了无序扩张和城市蔓延.     

长江口九段沙潮沟系统分维研究

以长江口九段沙为研究区,采用2013年8月13日的Landsat-8遥感全色波段得到的九段沙潮沟分布图,利用Horton-Strahler原则将九段沙潮沟进行了分级。然后使用网格法对各个等级的潮沟进行了分维研究,计算了九段沙不同等级的每个潮沟左右两侧的维数值,并结合潮沟的宽度大小,对其维数值进行了比较和分析。研究结果表明,九段沙相同等级潮沟中,潮沟左侧维数的变化范围大于右侧,即潮沟左侧发育的复杂程度大于右侧;不同等级潮沟宽度的最小值变化幅度不大,但潮沟宽度的最大值变化幅度较大;不同等级潮沟宽度的变化和其潮沟左右两侧维数差值变化的相关性较小;不同等级潮沟,无论左侧还是右侧,潮沟维数大小随着潮沟的等级数和潮沟的平均宽度的增大而增大。     

地表的分形测量及其大地构造学意义

以湖北红安地区为例,采用投影覆盖法(projectivecoveringmethod)对地表进行了二维分形测量,结果表明,地表面积具有双分形(bifractal)关系,即具有小尺度的结构分形(texturalfractal)和大尺度的构造分形(structuralfractal),分叉点(breakpoint)的尺度为3610m,分维值都在2～3之间且结构分维值大于其构造分维值。可见,地表形态具有分形性质,分维值可以指示地表形态的复杂程度。构造分维值可作为构造活动强度的一个指标,可为大地构造单元的划分提供定量依据。复杂地表形态主要是由构造活动(内营力作用)和各种复杂表生地质作用(外营力作用)引起的,前者主要控制大尺度的地形起伏,后者则塑造小尺度的地表形态。地表分维值可以指示地表的发育成熟度,该地区小尺度的结构分维值大于大尺度的构造分维值表明其处于地表形态的发育晚期。此外,地表的分形尺度可以来用确定构造活动尺度,从而指导构造地质与找矿勘探研究。     

Spatial structure of central places in Jilin Central Urban Agglomeration,Jilin Province,China

Using the radius of gyration from fractal theory, this paper describes the calculation of fractal dimensions for the four tiers of central places in the Jilin Central Urban Agglomeration(JCUA), Jilin Province, China and the structural characteristics of each tier: 1) the 1st tier central place, Changchun Proper(not including Shuangyang District), provides the most service functions and has the most stable primate position; 2) the 2nd tier central places, Jilin Proper, Siping Proper, Liaoyuan Proper and Songyuan Proper have unclear statuses and do not provide certain functions; 3) the 3rd tier central places comprise 23 county-level cities, counties and urban districts(including Shuangyang District of Changchun), exhibiting a dense spatial structure that agrees with theory; 4) the 4th tier contains the largest number of central places(248 designated towns), but they are loosely distributed. In this study, a spatial image of the JCUA was created, based on vectorized data of the urban settlement distribution, which was then modified and abstracted to create a hexagonal network covering the JCUA. Compared to the traditional central place model, the modified spatial image conforms to the K = 3 principle. In reality, however, the growth of some 3rd tier central places should be increased with the cities being upgraded to the 2nd tier so as to overcome that tier′s functional deficiency. The loose distribution in the 4th tier should also be changed. This apparent anomaly can be explained by the fact that the classic hexagon model used to describe the way market areas layout does not exist in the real world. However, this should not be viewed as an obstacle to using central place theory. If its assumptions are properly applied, it can still assist research into the spatial structure of regions.     

基于分形维数测算的西安古城道路网研究

基于人类尺度营建的古城道路网经过历史演化具有分形结构.在汽车成为道路设计导向的背景下,立足于分形连接的古城道路网应回归人性化出行的视角,应用Hausdorff维数简化分析法,长度--半径维数分析法及分枝数目--半径维数分析法,对1735年,1893年,1949年及2014年四个时期西安古城道路网进行了分形维数的测算,揭示了道路网分形演化趋势和不同时期的分形特征,探讨了演化原因并确定了分形演化过程中的三个阶段(不断向更高层次演化阶段;演化到较高等级,但外部因素对道路网产生逆向扰动;处于较高层级,但交通方式变革使基于人类尺度的道路网在结构和功能上发生局部蜕变),指出目前西安古城道路网在结构和功能上的局部蜕化趋势不容忽视,并针对问题提出应推崇适宜步行和自行车出行的模式典范,对古城道路网保护乃至整个古城的可持续发展具有重要意义.     

地学数据的分形插值与成图

本文将分形几何学的思想和方法引进对地学数据的插值处理与计算机成图的研究中，建立了适合于具有随机形特征的地学数据的“局部分数布朗场”数学模型，在讨论和分析了Ｖｏｓｓ提出的“逐次随机添加”与Ｂａｒｎｓｌｅｙ提出的“分形插值函数”这两种可用于分形插值法，并将它们应用到对地貌，化探，物探等地学数据进行插值，网格化和计算机成图上。     

广西膨胀土的孔隙结构特征

对冻干法制备的广西膨胀土不扰动样进行了微结构测试研究。通过压汞试验结果对膨胀土的孔隙分布进行分形研究表明其具有多重分维特征。对孔隙分布曲线拐点的物理意义进行了探讨,并用扫描电镜照片加以印证,认为可将膨胀土的孔隙划分为大、小、微3类,其中微孔隙为蒙脱石类晶层之间的宽度可变间隙。说明压汞试验无法提供微孔隙的信息,建议今后应重视膨胀土全孔隙分布的研究。     

金矿脉分形特征及找矿意义研究

各种类型的金矿脉常呈不规则的几何形状产出,对它们用欧几里德方法进行描述和分析,不仅难以精确地说明其几何形态特征,有时甚至无法作出实际测量,因此也就很难掌握其产状变化的准确趋势,给金矿床的定量定位预测造成了困难.分形理论为获得有关隐伏矿床(脉)分布的更为准确的信息提供了有利工具.通过对招远灵山和河东两个典型金矿床矿脉分维数、几何丰度和有效紧密度等研究,讨论了分形理论在紧密结合地质特征条件下,客观准确揭示不规则矿脉变化规律及在找矿预测等方面的应用前景.