根据分形理论与五指标评价体系构建NDVI连续空间尺度转换模型

针对目前基于统计或物理模型方法的升尺度转换研究中存在的不足,以归一化差分植被指数NDVI为研究对象,基于分形理论提出一种连续空间升尺度转换模型CSSM(Continuous Spatial Scaling Model)构建方法。所构建的模型尺度适用范围更广,且具有一定的物理意义。针对已有研究尚未解决的模型构建的最合理尺度层级确定问题,结合原有的统计学四指标评价体系(r、p、rlo、rup),融入了真实性检验应用效能评价指标(Max_of_abs(Error)),建立了一个基于五指标评价体系的模型构建最合理尺度层级确定方法。以北海市沙田半岛Landsat ETM+影像为实验影像,设定r≥0.8,p0.05,rlo≥r≤rup及Max_of_abs(Error)≤0.05为评价体系的边界条件,从追求模型尺度适用范围更大的角度考虑,确定出该影像模型构建的最合理尺度层级Level=267,则该模型最高可对30 m×267即8 km分辨率遥感影像进行NDVI验证。通过动态调整此评价体系的边界条件,实现了最合理尺度层级取值的敏感性分析。这些工作使得基于分形理论的NDVI's CSSM构建研究更为系统。     

灰岩拉伸过程中细观结构演化的分形特征

岩石损伤演化的本质在于内部微细观结构发生了不可逆的劣化,它会在岩石表面体现出来。通过带扫描电镜的伺服试验机对岩石进行了拉伸试验,实时采集了岩石变形破坏过程中表面细观形貌的SEM照片。试验表明岩石在变形破坏过程中表面形貌将发生不可逆的演化直至最终出现宏观拉伸裂纹。针对SEM照片,借助数字图像处理的方法进行了阈值分割及边缘检测,计算出SEM数字图像的分形维数作为描述岩石表面细观形貌的参数。研究表明,随着载荷的增大,岩石表面的分形维数也逐渐增大,岩石的损伤程度加剧。     

多孔介质渗透率的分形描述

针对土壤、岩石等多孔介质结构的复杂性,从其结构形成的物理机制和达西定律出发,利用分形几何理论,将土壤等作为在统计意义上具有分形特征的多孔介质来研究其水力参数与结构之间的关系,建立了饱和多孔介质渗透率与其分维数之间的定量化的函数式。试验应用扫描电镜法研究了多孔介质断面微结构并算出分维数。试验结果表明:利用该模型预测的多孔介质渗透率与实测值基本吻合,能够比较精确地预测多孔介质水力参数。     

自然水系的计算机处理与分维计算

自然水系的分维值能够反映某一地区一定的地质构造和地壳运动性质,但目前的分维算法大都采用人工完成。本文通过VB编程实现了自然水系的计算机处理与分维计算,并以中国三大水系为例,求得黄河、长江、珠江水系的分维值以及各水系主河道的分维值。该方法快速精确,并能适用于各种线性构造。     

山东省城市人口-城区面积的异速生长特征探讨

基于不同的城市定义标准,对山东省城市体系的城市人口和城区面积进行分析,发现只有地级市明确地服从异速生长定律,而县级市的关系则不够明朗。研究表明,山东省城市人口-城区面积异速生长的标度因子均小于1,而且定义的城区越小则标度因子越大。由此可见,山东省城市体系的城区扩展速度整体上比较合理,不过在中小城市郊区地带的土地利用比大城市郊区地带要浪费一些。山东城市人口-城区面积异速生长关系的状态不是很好,这暗示城市体系的发展存在许多不协调的因素,借助数学模型变换揭示了其中结构退化的实质所在。文章指出,只有通过自组织方式在城市之间形成一种自下而上式竞争-合作关系,才能进一步完善城市体系的时空结构。     

多视几何理论辅助的无人机低空摄影测量空三加密

为降低无人机飞行姿态较差对后续空三数据处理的影响,将计算机视觉多视几何理论引入传统摄影测量,将其三维数据处理结果作为摄影测量空三加密的初始数据,以提高空三加密的精度和可靠性。不同地面分辨率和不同地形特征的多个测区试验证明了所提方法的正确性,为实际应用提供了理论和实践参考。     

Wavelet analysis of the hydrological time series of Dalai Lake, Inner Mongolia, China

An important new development in hydrological data analysis in the last decade is the application of wavelet analysis. Here, wavelet theory is used to study the complexity and multi-scale periodicity of the hydrological time series of the Dalai Lake Basin in Inner Mongolia. Two large rivers, the Kelulun and the Wurxun, are the main inflows to Dalai Lake, which is currently shrinking. The annual and monthly flows of the Kelulun River are shown to vary more than those of the Wurxun River, and the monthly flows of the two rivers vary much more than their annual flows. Db5 wavelets are shown to be more suitable for annual flow calculations, whereas Db4 wavelets are more suitable for monthly flow calculations. Multi-scale wavelet analysis of the annual and monthly flows of the Kelulun and Wurxun rivers shows that the variation of the two rivers is similar and has a 25-year cycle, 12 years of wet and 12 years of drought periods, and our results show that both rivers are expected to transition into a wet period beginning in 2012. Therefore, the Dalai Lake Basin, which has been in a drought period since 2000, is expected to gradually transit into a wet period from 2012 onward.     

城市化:相变与自组织临界性

城市化的本质是一种自组织临界相变过程 ,在时间和空间上分别联系着自组织临界性(SOC)和空间复杂性。城市化过程作为SOC有 3个方面的标志 :时间方向的 1/ f涨落、空间方面的分形结构和等级方式的Zipf定律 ,其共性是无标度性。分形中心地景观和位序 -规模分布分别是城市化自组织临界过程在空间和等级两个领域的实证判据。在城市化的临界相变过程中 ,城市体系通常演化为无标度网络 ,而位序 -规模法则乃是空间领域的无标度性在等级领域的结构性“投影”。基于SOC思想研究城市化过程有助于理解自组织城市网络的复杂空间动力学 ,从而为发展城市演化的模拟实验方法提供理论思路     

伊洛河流域不同地貌类型区的景观空间结构对比分析--以洛宁县为例

运用景观生态学原理,借助遥感和地理信息系统技术,选取斑块密度、边缘密度、分维数、景观多样性、景观优势度和破碎化指数等指标,对比分析了伊洛河流域的洛宁县不同地貌类型区的景观空间分布和空间格局特征,探讨了该地区不同地貌类型区人类活动与景观结构之间的关系。结果显示从南北中山区向内到南北低山区到南北塬陵区再到川涧区,斑块破碎化指数从0.0190到0.3225到0.4378再到0.1794,总体呈增加趋势,破碎化程度增大,川涧区则由于遥感影像解析精度问题,使得破碎化指数低于塬陵区;景观多样性指数从0.1828到0.3586到0.2983再到0.3634,总体也呈增大趋势;平均斑块分维数从1.1148到1.3854到1.2263再到1.3680,呈两低两高分布。