Selection of Less Biased Threshold Angles for SAM Classification Using the Real Value–Area Fractal Technique

The accuracy of classification of the Spectral Angle Mapping (SAM) is warranted by choosing the appropriate threshold angles, which are normally defined by the user. Trial‐and‐error and statistical methods are commonly applied to determine threshold angles. In this paper, we discuss a real value–area (RV–A) technique based on the established concentration–area (C–A) fractal model to determine less biased threshold angles for SAM classification of multispectral images. Short wave infrared (SWIR) bands of the Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer (ASTER) images were used over and around the Sar Cheshmeh porphyry Cu deposit and Seridune porphyry Cu prospect. Reference spectra from the known hydrothermal alteration zones in each study area were chosen for producing respective rule images. Segmentation of each rule image resulted in a RV–A curve. Hydrothermal alteration mapping based on threshold values of each RV–A curve showed that the first break in each curve is practical for selection of optimum threshold angles. The hydrothermal alteration maps of the study areas were evaluated by field and laboratory studies including X–ray diffraction analysis, spectral analysis, and thin section study of rock samples. The accuracy of the SAM classification was evaluated by using an error matrix. Overall accuracies of 80.62% and 75.45% were acquired in the Sar Cheshmeh and Seridune areas, respectively. We also used different threshold angles obtained by some statistical techniques to evaluate the efficiency of the proposed RV–A technique. Threshold angles provided by statistical techniques could not enhance the hydrothermal alteration zones around the known deposits, as good as threshold angles obtained by the RV–A technique. Since no arbitrary parameter is defined by the user in the application of the RV‐A technique, its application prevents introduction of human bias to the selection of optimum threshold angle for SAM classification.     

基于Budyko假设和分形理论的水沙变化归因识别——以北洛河流域为例

全球气候变化及人类活动深刻影响了区域水文过程,进行水沙变化归因识别对流域生态保护和高质量发展尤为重要。基于Budyko假设和分形理论,采用弹性系数法,对北洛河流域上（丘陵沟壑区）、中（土石山林—高塬沟壑区）、下游（渭北旱塬农区）3种不同地貌和植被类型区1959—2019年的水、沙通量变化进行归因分析。结果表明,北洛河上、中、下游径流量均显著减少,由20世纪60年代的35 mm、32 mm、34 mm,减少到21世纪10年代的19 mm、24 mm、6 mm,60 a减少率分别为0.3 mm a^-1、0.2 mm a^-1、0.4 mm a^-1。上游输沙量极显著减少,中游降低趋势不显著,下游显著减少,由20世纪60年代的99×10⁶ t、8×10⁶ t、3×10⁶ t,减少到21世纪10年代的10×10⁶ t、3×10⁶ t、0.3×10⁶ t,60 a减少率分别为1.5×10⁶ t a^-1、0.04×10⁶ t a^-1、0.1×10⁶ t a^-1。20世纪70年代以来,上游径流变化逐渐受人类活动影响,且影响程度逐渐增强,21世纪10年代人类活动贡献率达66.3%;气候变化是中游径流变化的主控因子,21世纪10年代降雨和潜在蒸散发的贡献率分别为77.0%和20.2%;下游径流减少主要为人类活动影响,21世纪10年代其贡献率为64.3%。对比20世纪60年代流域输沙量变化始终受人类活动主导,21世纪10年代人类活动对上、中、下游输沙量减少的贡献率分别为80.7%、59.2%和92.7%。上游人类活动对输沙量减少的贡献中,退耕还林等沟坡措施和沟道工程措施分别为39.0%、42.7%,中、下游人类活动贡献的估算结果反映出高植被覆盖区和农区汲水灌溉对区域水、沙的影响特征。     

全球超大城市空间扩张及分形特征研究

超大城市是全球经济、文化以及高科技产业发展的承载体和重要纽带,其形态结构特征和人口聚集效应是城市化影响的典型表现,然而当前对于全球超大城市形态特征及扩张模式的研究相对不足。基于2000—2020年全球城市土地利用/覆盖变化数据（GULUC-30）,利用城市扩张强度差异指数分析了超大城市用地的时空变化规律;而后运用面积—半径标度分析模型研究了超大城市的分形特征及扩张模式,最后基于城市用地面积和城市人口之间的线性关系评价城市用地效率。结果发现：① 2000—2020年东南亚和东亚的中国超大城市用地扩张最剧烈,城市用地面积分别扩张了3148.32 km²和5996.26 km²,城市扩张强度差异指数平均值大于3;② 2000—2020年超大城市的形态特征和扩张模式向着更加集约和紧凑的方向发展,径向维数平均值由1.54增加至1.56,分维差呈逐年减少趋势,城市内部结构一体化特征显著;③ 北美和欧洲的超大城市用地效率低,2020年城市用地面积与城市人口比值系数范围为0.89~4.11;南亚和非洲城市用地效率高,比值范围为0.23~0.87。超大城市空间扩张格局和形态变化的认识对于城市用地的集约利用和可持续发展具有重要参考价值。严格控制超大城市扩张规模,促进城市用地的均衡发展是建设韧性城市和实现城市地区可持续发展的必要条件。     

线状空间数据传输的几何相似性度量算法与实验分析

 同一地物在不同比例尺或者不同来源的地图上通常存在着相似性,对于图形几何形似性度量方法的研究有利于地图编制、查询、匹配、更新。线状地物要素在地图中占有很大的比例,因此,本文以线状空间目标为例,在前人的基础上给出了线状空间数据的几何图形相似性度量模型:(1)以差异距离作为相似性特征的位置相似度;(2)以分形维数作为相似性特征的形状相似度;(3)以长度或者周长作为相似性特征的大小相似度。相对于(3)大小相似度而言,(1)位置相似度、(2)形状相似度综合考虑了几何图形整体统计的方法和局部几何特征结构。完成多尺度传输的线状空间数据几何相似性度量实验,并对数据传输量与几何相似性度量方法进行比较,实验结果表明:基于广义Hausdorff距离模型的中位数Hausdorff距离的位置相似性对于空间数据渐进性传输具有稳定性和可行性。最后,总结了本文的研究成果,并展望了该方向进一步研究的若干问题。     

叠加变形有限应变分解及其应用探讨

本文提出了二维不同类型叠加变形的有限应变分解方法。只要测定有限应变及能代表各期主应变面的面理或剪切指向,就可以计算出各期构造应变。     

The method of a two-point conditional column density for estimating the fractal dimension of the distribution of galaxies

We suggest a new method for estimating the fractal dimension of the spatial distribution of galaxies: the method of selected cylinders. We show the capabilities of this method by constructing a two-point conditional column density for galaxies with known redshifts from the LEDA database. The fractal dimension of a sample of LEDA and EDR SDSS galaxies has been estimated to be 2.1±0.1 for cylinder lengths of 200 Mpc. A major advantage of the suggested method is that it allows scales comparable to the catalog depth to be analyzed for galaxy surveys in the form of conical sectors and small fields in the sky.     

地壳形变分形研究中的几个问题

本文针对地壳形变分形研究中实际存在的几个问题,包括1)分形研究是否避开了模式方法;2)地壳形变分形问题的性质和类属;3)地壳形变分形测算实施;4)形变参数时间序列Liapunov指数计算,开展了讨论,旨在促进地壳形变分形研究的进—步开展。     

基于GIS技术的莱州湾东岸河流分形研究

应用地理信息系统(GIS)技术提取了莱州湾东岸河流信息,在此基础上运用计盒方法对莱州湾东岸的黄水河和王河水系进行了分形分析,获得了两水系的主河道河长分维数和河网分维数,并以此探讨了分维数与流域地貌和地质构造之间的相互关系。分形分析为研究区流域地貌学与水文学研究提供了一种新的研究途经。     

形态参数下地表采动裂缝三维建模及可视化方法

实现对地表采动裂缝的三维建模及可视化能促进裂缝的形状、成因研究,并为开采沉陷监测和生态环境恢复提供科学支持。目前三维建模方法和软件主要面向建筑物、管道、地质体等地物地貌,若直接应用于地表裂缝的建模与表达会存在野外测绘工作量大、形态规律表达不准确、呈现不逼真等问题。本文结合三维地形建模、分形、空间插值等理论,提出了基于几何形态参数的地表裂缝三维建模方法,并利用ArcEngine平台实现了对裂缝的三维可视化;选取甘肃省东峡矿区为试验区,根据裂缝分布与形态预计参数,实现了对区域内裂缝的模拟,并通过与实测数据和高分辨率影像进行对比,验证了该方法能真实逼真呈现裂缝的形态、延伸与细节信息。     

顾及多尺度分割参数的FNEA面向对象分类

首先对分形网络演化（FNEA）算法做了介绍,通过试验对比4种分割方法棋盘分割、四叉树分割、多尺度分割、光谱差异分割的效果。此外,通过eCognition Developer 8.7分析软件对影像进行多尺度分割预处理,从5开始,以5为单位向上递增,共选取12组参数进行分割试验,采用面向对象CART分类器对分割后影像分类。对比分类效果图可知,小尺度分割参数对分类效果能有较好的提升;对比总体精度及Kappa系数可知,小尺度分割参数分类精度优于大尺度分割参数,且当分割参数Scale为10时,分类精度达到最好的级别。