Simulating Some Complex Phenomena in Hydrothermal Ore-Forming Processes by Reaction-Diffusion CNN

Complexity phenomena like dynamic and static patterns,order form disorder,chaos and catastrophe were simulated by the application of 2-D reaction-diffusion CNN of two state variables and two diffusion coefficients transformed form Zhabotinksii meodel.They revealed somehow the mechanism of hydrothermal ore-forming processes,and answered several questions about the onset of ore forming.     

地理学基础理论研究的方法变革及其发展前景

西方科学赖以发展的两大基础可以归结为源于欧氏几何学的形式逻辑和通过系统实验寻找因果关系。地理学如果不将自身作为一门“例外主义”的学科，无疑也要借助形式逻辑和系统实验发展基础理论体系。遗憾的是，逻辑思想只有借助数学方法才能发挥理论演绎的威力，而传统数学不适宜于地理系统空间结构与功能的描述；另一方面，系统实验必须是可以重复的受控试验，由于地理系统的不可控性，地理研究无法利用常规的实验方法寻找因果关系。地理学的理论研究如今正在经历着方法的变革：一方面，分形等后现代数学理论为地理学提供了有效的定量描述手段；另一方面，细胞自动机等仿生科学理论为地理学提供了模拟实验工具。不仅如此，由于新方法的引入，传统的实证研究方法也重新焕发生机。将数学、实证和计算机模拟三种方法有效结合，地理学的基础理论体系必将建立起来，发展前景将十分广阔。     

基于GIS的细胞自动机模型与人地关系的复杂性探讨

探讨人地非线性关系可以揭示地理系统空间复杂性的许多简单本质 ,具有重要的理论意义和实践价值。以地理信息系统 (GIS)为技术支持 ,建立以细胞自动机 (CA)为核心的综合集成模型 ,将成为人地关系复杂性研究的主要方向。建议在CA GIS集成技术的基础上 ,一方面引入人工神经网络、进化算法、多重智能体系 (MAS)以及后现代数学分析方法 ,另一方面面向具体研究对象开发包括自然、人文地理要素在内的集成区域动力学模型 ,据此发展智能化综合集成模型体系 ,形成人地关系复杂性的模拟研究实验室。本文提出了开发智能化CA GIS模拟方法的初步设想。     

演化经济地理视角下的经济复杂度与区域经济发展研究进展

经济复杂度是近年来演化经济地理学的重要议题之一,其关注产业结构转型和内生增长路径,有助于理解区域经济结构转型过程,对经济地理学、发展经济学等理论深化具有重要作用。论文介绍了经济复杂度的理论背景,梳理了演化经济地理视角下经济复杂度的内涵、概念及理论框架,在此基础上回顾了经济复杂度的主流测度方法,并基于产业多样化与产品空间理论探究了经济复杂度与区域经济发展的作用机制,进而回顾了经济复杂度对区域经济增长、区域收入差异和创新等方面的实证研究进展,发现绝大多数文献证明了经济复杂度对区域经济发展的积极作用。区域可以从提升产品空间密度的思路出发,通过提升产业生产和创新能力促进区域经济复杂度提升。中国经济复杂度高于相同收入水平的其他国家,发展路径具有一定特殊性,这为经济复杂度理论研究提供了案例,且在实践中具有较强的政策含义。     

基于正六边形格网的最短路径算法

本文在分析了现有算法的一些不足之处的基础上,结合正六边形的特点及水流扩散思想,提出了基于正六边形格网的最短路径分析算法。该算法在最短路径搜索过程中,对同一正六边形格网而言,它至起点的累计代价值,不需要进行数据比较和修正。与经典的Dijikstra算法相比,该算法大大节约了搜索的时间。     

地理大数据为地理复杂性研究提供新机遇

大数据之风自2010年席卷全球,已在科学、工程和社会等领域产生深远影响。本文首先从地理大数据、第四范式以及非线性复杂地理系统3组基本概念出发,剖析上述3组概念之间的科学联系与相互支撑作用,提出大数据和第四范式为地理复杂性研究提供新机遇。其后,探讨如何利用大数据和复杂性科学的理论方法开展地理复杂性研究。基于地理大数据,可以通过统计物理学的系列指标描述现实地理世界的复杂非线性特征,同时,还可利用深度学习、复杂网络、多智能体等方法,实现复杂非线性地理系统的推演和模拟。上述方法对认知地理现象和过程的复杂性,对复杂地理系统的分析、模拟、反演与预测有重要作用。最后,提出地理大数据和复杂性科学相互支撑可能成为21世纪地理学的主流科学方法。     

On Growth and Form in Geomorphology

Perhaps surprisingly, geomorphology's relative failure to deliver meaningful process-based accounts of landscape development has not stimulated much in the way of procedural debate. Although most geomorphologists seem to agree that a problem exists — how best to make explicit the links between process and form? — this tends to be seen as a substantive problem only, the solution to which lies within the existing framework of geomorphic research, located broadly within the tradition of positivist scientific method. Here I argue that we need to ask a new type of question in a new way: one which gives priority to organizational/compositional relationships rather than to detailed process studies, within the revived context of space–time dynamics. Such a framework draws loosely on complexity theory and realist philosophy, and, in the first instance at least, suggests a return to conceptual, qualitative methods of research. © 1997 by John Wiley & Sons, Ltd.     

THE WEST COAST OF BRITAIN: STATISTICAL SELF-SIMILARITY VS. CHARACTERISTIC SCALES IN THE LANDSCAPE

Mandelbrot (Science, 1967, 156, 636–638) used the west coast of Britain as an example of a naturally occurring statistically self-similar fractal. Evidence from this study indicates that the west coast of Britain is not statistically self-similar over the range of scale of measurement, and that complexity reaches maxima at characteristic scales related to identifiable features on the coastline. A fractal analysis is conducted using the divider method, and although the resulting log–log plot of measured length against steplength appears linear, statistical tests for linearity strongly suggest that the coastline is not statistically self-similar. An angle measure technique (AMT) developed by the author to examine changes in line complexity with scale, shows that within the range of scale of measurement there are two peaks in complexity for the west coast of Britain, suggesting that two processes acting at different scales have influenced coastal development. The AMT is also used to identify differences in complexity between northern and southern sections of the coastline. Additionally, high r² values associated with regressions of log L(G) against log G are shown to be insufficient evidence of statistical self-similarity, and apparently linear segments (fractal elements) often found in Richardson plots may contain systematic curvature revealed only by more rigorous tests for non-linearity.     

Braess模型与城市网络的空间复杂化探讨

Braess交通网络模型是经典的图论模型,但该模型同时具有很强的地理学色彩。Braess借助一个简单的网络揭示了出人意料的地理现象:增加交通路线有时反而降低运输效率。从理论地理学的角度对Braess网络进行了数学抽象,然后利用规划理论、图论和微分方程解析等方法揭示出区域-城市地理系统的空间复杂化两个重要动因:空间相互作用和宏观对称破坏。     

地震预报的科学哲学与方法论探索——50年回眸与前瞻

地震预报是具高度复杂性的世界科学难题。以我国50余年实践中的问题为导向,以其揭示的自然现象为依托,从科学哲学及方法论视角,回顾经验归纳、还原论动力学、归纳-演绎和复杂动力系统等方法。通过汶川、唐山等震例探讨认识论因素在预测预报中的重要作用。进入地球系统科学新时期,建议以大陆变形复杂动力系统演化及其地震行为、经验与数值预测桥梁的图像（斑图）动力学作为地震预报的自然观和方法论。它们虽不完善,但更贴近大自然的整体性、进化性和非线性本质,又能包容连接多种思路与方法;既具前瞻性,又具可操作性;地震具可预测性,又具预测的不完全确定性;预测→预报→减轻灾害尚存在颇大的可创新空间。