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.     

松花江流域地表水系分形维及其影响因素分析

应用分形理论,以DEM数据为基础数据,给出了以ArcGIS 9.2为研究平台的分形雏数计算方法,并将该方法应用于松花江流域地表水系的研究.结果表明松花江流域地表水系均处于发育的壮年期,针对分形雏数影响因素的复杂性,探讨了松花江流域地表水系分形维数的影响因素,认为地貌、土壤、植被和降水量是分形维数的主要影响因素,且部分地区降水量的影响作用被地形作用所屏蔽,并讨论了线性拟合过程中无标度区间数据选择问题,认为选在栅格尺寸大小水平即可得到较好的结果.     

地图综合中的地图目标自相似性分形衰减研究

分形衰减是指在地图综合中,地图目标随着比例尺的变化其结构形态随之发生改变,其自相似程度是递减变化的,反应到分维数的变化上,称之为分形衰减。本文以分形分析方法作为工具,分维值作为度量参数,分析地图综合中地图目标的分形衰减现象。以扩展分维作为理论基础,从变维分析的角度出发,研究地图目标的自相似程度随比例尺变化而衰减的规律,进一步研究地图目标的尺度指标与分形衰减之间的关系。     

On the quest for chaotic attractors in hydrological processes

Abstract

In the last two decades, several researchers have claimed to have discovered low-dimensional determinism in hydrological processes, such as rainfall and runoff, using methods of chaotic analysis. However, such results have been criticized by others. In an attempt to offer additional insights into this discussion, it is shown here that, in some cases, merely the careful application of concepts of dynamical systems, without doing any calculation, provides strong indications that hydrological processes cannot be (low-dimensional) deterministic chaoti. Furthermore, it is shown that specific peculiarities of hydrological processes on fine time scales, such as asymmetric, J-shaped distribution functions, intermittency, and high autocorrelations, are synergistic factors that can lead to misleading conclusions regarding the presence of (low-dimensional) deterministic chaos. In addition, the recovery of a hypothetical attractor from a time series is put as a statistical estimation problem whose study allows, among others, quantification of the required sample size; this appears to be so huge that it prohibits any accurate estimation, even with the largest available hydrological records. All these arguments are demonstrated using appropriately synthesized theoretical examples. Finally, in light of the theoretical analyses and arguments, typical real-world hydrometeorological time series, such as relative humidity, rainfall, and runoff, are explored and none of them is found to indicate the presence of chaos.     

基于GM(1,1)等维新息模型的矿山沉降预测

介绍了GM(1,1)灰色模型的建立过程及模型的精度评定方法,采用等维新息模型对某矿工业广场的沉降趋势进行了预测,并用残差序列建立GM(1,1)模型进行修正,通过与实测的结果对比表明,模型的预测具有较高的精度,模型可靠合理。     

面状空间要素相似性度量方法研究

不同尺度、来源的地图上同一要素通常具有一定的相似度。地图空间要素相似度在GIS领域具有广泛的应用。论文在总结前人相关成果的基础上分别从位置(距离)、形状、大小三个方面给出了面状空间要素相似性度量模型:以分形维数和面积/周长(紧凑度)作为相似特征的形状相似度;以中值距离作为相似特征的距离相似度;以面积或周长作为相似特征的大小相似度。最后,以多尺度面状空间要素为实验数据,通过比较分析验证了本文提出的相似性度量模型可行性。实验结果表明:以中值距离、分形维数作为相似度指标的度量模型综合考虑了面状要素局部结构和整体分布,在面状空间要素相似性度量方面具有很好的稳定性。     

云南省大关县滑坡灾害特征分析

介绍该县堆积面滑坡和层面滑坡两种典型滑坡的发育特征,分析其形成条件和机理.在此基础上,利用分形分维理论,分析研究区水系特征对滑坡分布和发育特征的影响.     

散粒体斜坡运动堆积特征试验研究

散粒体斜坡俗称“溜砂坡”,对其运动和堆积特征的研究是溜砂坡防治的关键.在斜坡模型架上模拟碎块石的运动过程和堆积过程,探索其颗粒大小、形态与斜坡角的关系.通过堆积体纵剖面取样发现,溜砂坡堆积呈现分形结构,其颗粒质量粒径分布分维数随黏粒含量的增大而增大.     

分形几何在岩土力学研究中的过去、现在与未来

首先简略地介绍了分形几何理论及其方法。从岩土材料结构的定量描述、流体在岩土体中的渗流问题、岩土材料强度的分形模型和分形空间的力学特征四个方面叙述了分形理论在岩土力学研究中取得的成果及应用。指出只有将岩土力学系统在欧氏空间的各种基本变量、原理和方法向分形空间推广和拓展,才能产生对岩土材料非线性力学行为的新认识,这也是分形理论在岩土力学研究中进一步深化的基础。     

攀西地区月降水时序非线性特性分析

在介绍相空间重构理论的基础上,以攀西地区4个站点47 a的月降水时间序列为例,研究了该地月降水时间序列的非线性特性。首先,运用定量的G-P关联维方法,探讨了非线性分析的主要定量指标,具体而言有,饱和关联维数D2和柯尔莫哥诺夫熵,计算表明攀西月降水时间序列具有一定的非线性混沌特性。其次,结合定性的功率谱分析方法,进一步验证了攀西月降水时序具有非线性特性。除此之外还应用Cao方法检验,从而排除了月降水时序为随机序列的可能性。本文为进一步研究月降水时序数据的复杂性及其演化规律奠定了基础。