基于TM影像的闽江口湿地信息提取及其动态变化研究

以分形理论为基础,借助GIS和RS技术,利用1986年和2002年两期TM遥感影像,提取获得了这两期闽江河口湿地资源的空间信息,根据分形理论中分形维数和稳定性指数的物理意义,揭示了闽江河口湿地资源动态变化情况.研究表明,1986～2002年间,闽江河口区有大量湿地转变为非湿地,总体上看,各湿地类型斑块的形状较为复杂,稳定性差,并且未来有加快演变的趋势.福州市在实施"东扩南进"的城市发展战略过程中对湿地资源的直接占用,是导致闽江口湿地减少,稳定性差的主要原因.今后在闽江南、北港的开发过程中,需要在积极发展经济的同时,加强湿地生态保护.     

地震断裂系统的分形和在地震预报中的应用

本文基于地震断层具有自相似结构,从分形概念出发,依据地震资料提出了适合于前震和余震的分形模型,在此基础上讨论了前震和余震的b值特征,提出了地震矩不均衡度的概念。本文还探讨了利用分数维和地震矩不均衡度进行地震预报的可能性。研究发现,正常情况下,地震矩不均衡度呈现低值,大震发生前出现高值异常,震后降低;在空间上,震前2—4年其异常范围大,震前一年异常区逐渐缩小,大震发生在异常集中区内或其边缘。     

分形理论在汶南煤矿红层微孔隙结构特征定量评价中的应用探讨

运用分形理论对汶南煤矿红层的微孔隙发育规律进行了研究,结果表明,该岩层的孔隙分布具有自相似性,分维值是真实地反映孔隙特征的一个综合指标,分形统计方法是岩石孔隙定量描述的有效途径。有关方法、结论等可供进一步探讨。     

苏锡常地区地裂缝分形的初步研究

利用分形理论对苏锡常地区地裂缝的空间分布特征进行了初步探讨,计算出该区地裂缝的分维值在0987～0996之间。分析认为,该区地裂缝在地质作用过程中自组织程度一致性较强,并具局部与整体的自相似性,这种自相似性,对研究该区地裂缝的进一步发展可能有一定的预测意义     

土壤湿度对不规则起伏地表雷电垂直电场传播影响的研究

本文采用二维fractional Brown motion(f Bm)随机分形界面模拟不规则起伏地表,基于Longmire-Scott提出的土壤电参数等效模型(L-S模型),分析研究不规则起伏地表的土壤湿度对地闪回击垂直电场传播的影响。结果表明:(1)地表的不规则起伏程度主要会引起垂直电场峰值的衰减和上升沿时间的滞后。随着地表不规则起伏程度的增大,垂直电场峰值衰减越明显,且波形上升沿时间增长。(2)无论地表不规则程度如何,随着土壤湿度的增大,垂直电场的衰减反而减小。(3)总的来说,地表的不规则程度越大,土壤湿度越小,垂直电场的峰值衰减越大,波头上升沿时间越长。     

Modeling aggregate size distribution of eroded sediment resulting from rain-splash and raindrop impacted flow processes

Soil susceptibility to detachment and transport sub-processes of erosion is generally controled by the aggregate breakdown mechanism. Measuring particle size and aggregation to the estimate erodibility potential of soils is important under erosive rainfall conditions. The Aggregate Size Distribution (ASD) is one of the most important determinants of soil structure along with soil organic matter content for describing the efficiency of applied, sustainable management strategies. This study aimed to compare the performances of three different aggregate size distribution models to predict the characteristic aggregate size parameter (median diameter, D50) for eroded sediment from interrill erosion processes of Rain- Splash Transport (RST) and Raindrop Impacted Flow Transport (RIFT). The ASDs of 1143 collected sediment samples from the RST and RIFT processes were measured and modeled by the Log-normal, Fractal, and Weibull approaches. The D50 value, as a characteristic parameter for aggregate size distributions, derived from the cumulative ASD curve was compared for soils from different land use types and different slope and rainfall intensity conditions. The performance of each model was evaluated using the Mean Square Error (MSE) and Coefficient of Determination (R^2). The Weibull approach was the most accurate model showing the best fit with the lowest MSE values (0.0002 ≤MSE≤ 0.0048) and having the greatest R2 values (0.936≤ R^2≤ 0.998) when compared with the Log-normal and Fractal models. Herewith, for semi-arid land use and soil, specific shape and scale parameters for the Weibull distribution, the respective ASDs were successfully re-generated for modeling the eroded sediment of the simulated RST and RIFT interill processes.     

五大连池老黑山火山钾质玄武岩结晶动力学研究

本文模拟了五大连池地区老黑山火山钾质响质碱玄岩熔岩在不同降温速率下从1150℃冷却到700℃橄榄石的结晶动力学过程,并从晶体粒度、晶体数量和晶体形态三方面研究了晶体结晶特征与降温速率之间的关系。结果表明:(1)晶体粒度分布(CSD)显示七组不同降温速率下的晶体粒度与布居密度均呈现较好的幂率关系,且幂律指数相近,斜率范围在3.69～4.42之间,这说明了晶体粒度分布对降温速率的依赖性并不显著。(2)随着降温速率由快变慢,晶体数量总体增长。当降温速率为0.0468℃/min时,晶体数量达到峰值。随后,结晶进入以退火合并为主的晶体粗化过程,直至结晶动力学达到平衡。(3)各降温速率下晶体形态呈现出分形特征,分形维数界于1.39～1.62之间,反映了新生晶体生长的自组织临界性。不同降温速率下的晶体边界复杂程度出现较大无规波动,显示出晶体形态对降温速率的高度敏感性。当降温速率为0.1℃/min时,晶体边界形态最复杂,当降温速率变慢到0.0468℃/min后,晶体边界形态的复杂程度趋于稳定。本项动力结晶实验对于深入了解五大连池新期火山熔岩流的运动机制以及动力结晶过程有重要的科学意义。     

典型地形SAR回波模拟与SAR图像仿真

SAR成像算法的验证需要相应的回波数据, 同时SAR图像目标识别算法的检验需要大量的SAR图像, 针对这一要求, 提出了一种典型地形SAR回波模拟与图像仿真的方法。首先分析了分形布朗曲面及其水平集的特征。在此基础上, 运用中点位移法生成了描述山脉地形的数字高程数据, 提出了生成海岸地形(“归零法”)及河流沟壑地形(“归零取反法”)的新方法。引入电磁散射模型, 计算了每个分辨单元的后向散射系数。给出了基于二维快速傅立叶变换的SAR回波模拟算法的推导过程及相应的仿真结果, 并对结果进行了分析和讨论, 证明了该方法的正确性。     

分形理论在地震学中的应用研究

分形理论是现代非线性科学中一个非常重要的研究领域,它的思想和方法已经渗透到自然科学的各个领域.在过去的二三十年间,分形科学已经有了很大的发展.它在数学、物理学、材料学、地质勘探、股票预测以及计算机和信息科学等各个自然科学领域,都得到了广泛的应用,同时也给地震学的发展注入了巨大的活力.本文首先简要回顾了分形理论的发展历程,然后就其在地震学各领域的应用进行了概括阐述,最后给出了分形理论在地震学中应用前景的展望.     

ULF geomagnetic anomalies of possible seismogenic origin observed at Teoloyucan station, México, in 1999–2001: Intermediate and short-time analysis

The analysis of ULF geomagnetic field measured at Teoloyucan station (Central Mexico, 11′35.735″ W, 19 44′45.100″ N, 2280 m height) is presented in an intermediate (± 15 days) and short time scale (the day of the EQ occurrence) in relation to 7 major earthquakes occurred in Mexico in 1999–2001. Local changes in the fractal dynamics of the magnetic field are found to be important: a pronounced fall of the fractal index is frequently observed prior to the main shock. The study of the ULF resonant structure recently discovered in the frequencies f_R1 = 10.2−11.1 mHz and f_R2 = 13.6−14.5 mHz reveals changes in their character probably related to the processes of the earthquakes preparation. The success of the observation of the mentioned anomalies (specially the fractal index decrease) strongly depends on how close is the station from the epicenter, and what is the magnitude of the earthquake.