基于分形理论的滨海新区土地利用空间格局变化研究

[目的]探讨基于分形理论的滨海新区土地利用空间格局变化。[方法]利用遥感和地理信息系统技术获取滨海新区1993～2008年城市土地利用现状数据,运用分形理论分别计算了各类用地的边界维数、半径维数、信息维数这3种分维,并对它们所揭示的土地利用空间格局变化特征予以分析。[结果]滨海新区各土地利用类型的空间分布具有明显的分形特征,而各地类3种分维值的大小和变化有效揭示出了研究区土地利用空间格局的复杂性、向心聚集性和均衡性的变化。未利用地、盐田的边界维数不断上升,表明其边界日趋复杂。港口码头、滩涂的边界日趋简单。耕地的半径维数大于2,表明其面积从中心到四周逐步增长;盐田、水域则在距城市中心的不同半径空间中较为均匀的分布;其余地类则从中心向四周分布逐步衰减。林园地、未利用地、滩涂信息维数值较小,呈现较为明显的集中分布;耕地、盐田的空间分布逐渐向外围集中;港口码头则在原有基础上建设面积不断向四方扩展;水域和居民点与工矿用地的空间分布较均匀。[结论]将分形理论运用于城市土地利用空间格局变化研究中能很好地弥补以往城市空间格局研究中定量论证的不足,具有较高的实践价值。     

基于GIS的土地利用景观格局分析——以湖南省保靖县为例

以湖南省保靖县为研究区域,结合遥感数据和GIS空间分析功能,利用分形理论的多种维数计算方法分析了该区域的土地利用景观格局.结果表明:保靖县林地、耕地的盒维数最大,且均大于2,该区域以耕地和林地为主要特征;水域的分维数最小,为1.963,体现了保靖县的水系比较集中.斑块形态分维数中维数最大为水域,1.674,园地最小,为1.177 6,总体上体现该区域的景观破碎度不大,自然保护较好.以保靖县的行政区域为半径维数的测算中心,计算出未利用地分维数为2.208 1,其他土地利用分维数均小于2但接近于2,说明未利用地从中心向外密度递增、其他用地从测算中心向周边用地均匀变化的景观格局.     

贵州雷公山秃杉种群空间分布格局和分形特征研究

[目的]研究贵州雷公山秃杉种群空间分布格局和分形特征。[方法]采用相邻格子法的取样数据,以贵州雷公山秃杉种群为研究对象,运用传统的格局研究方法和分形理论中的计盒维数法,对雷公山秃杉种群的分布格局进行了对比研究。[结果]结果表明:雷公山秃杉种群的分布格局具有很好的线性关系,种群具有分形特征,不同的种群计盒维数的大小不一致,表明该地区秃杉种群的空间占据能力不同。雷公山秃山所处的环境条件不同,种群的分布格局不一样,秃杉种群的分布格局总的趋势是聚集分布趋向随机分布,并且每个种群聚集程度不同,这主要与种群的数量和大小有明显的关系。雷公山秃杉种群同样遵循计盒维数随聚集度的下降而下降的现象,但在秃杉数量少,幼树幼苗多,并且以斑块状出现的情况下,随机分布类型的计盒维数大于聚集分布类型的计盒维数。[结论]反映了贵州雷公山秃杉种群的空间分布特征和空间的占据能力,为进一步研究奠定了基础。     

香料植物桂花野生种群分布格局的分形分析

采用分形理论中的计盒维数、信息维数和关联维数对长汀县石峰寨桂花野生种群分布格局的多尺度分布规律进行比较分析.结果表明,桂花野生种群的分布格局具有分形特征,其计盒维数为0.8622～1.0058,信息维数为0.8670～0.9849,关联维数为1.0037～1.0757.桂花种群的计盒维数、信息维数、关联维数相差不大,表明该种群的分布格局强度相对复杂,局域空间占据较强,具有集聚分布的趋势.     

1995-2015年三峡库区土地利用变化分形研究

运用分形理论从空间形态视角基于分形维数模型对1995-2015年三峡库区土地利用变化进行分形研究.结果表明:①1995-2015年研究区土地利用斑块分形维数均小于临界值1.5,分形维数平均值由1.162 1下降至1.126 6,整体空间形态随时间变化趋于规则,空间结构趋于稳定;②1995-2015年,耕地斑块分形维数呈增加趋势,空间形态趋于不规则,空间结构趋于不稳定,林地、水域和草地分形维数呈降低趋势,空间形态趋于规则,空间结构趋于稳定;③建设用地和未利用地分形维数呈"先升后降"趋势,由于上升幅度均小于下降幅度,因而建设用地和未利用地空间形态整体趋于规则,空间结构趋于稳定.     

关中东部人工花椒林土壤孔隙的分形特征

用分形几何学研究了关中东部人工花椒林地土壤孔隙的分形和分布特征.在莱卡显微镜下观察和采集土壤孔隙图像,通过SISC IAS V8.0软件提取土壤孔隙的有关参数,用计盒维数法计算了土壤孔隙分形维数.在A-Ap2-Bc-Bt构造的BMC土壤剖面中,土壤孔隙平均分维值依次为1.78277,1.6847,1.66781和1.67955,总体分布呈下降渐上升趋势,孔隙维数与孔隙率、孔隙的面积和周长呈明显的相关性,相关系数(R)依次为0.93983、0.92693和0.84545.孔隙分形维数能够较好地描述土壤孔隙结构的空间变异特征,孔隙分形与土壤孔隙的空间分布、形态变化、孔隙大小、孔隙边缘等因素密切相关;BMC剖面孔隙分形分布反映了花椒林这种特殊土地利用方式下土壤孔隙的变化规律.     

基于分形理论的西安市高陵区土地利用空间格局变化研究

为了增进对土地利用空间格局变化的理解,在地理信息技术的支持下,以分形理论为指导,利用"二调"数据库,定量计算西安市高陵区2008和2015年各土地利用类型的分形维数和稳定性指数。结果表明,2008—2015年,全区的水田、水浇地、园地、沟渠、交通用地、城镇用地、农村居民点分形维数减低,稳定性指数提高;林地、设施农用地、工矿及特殊用地分形维数提高,稳定性指数降低;河流水面、水工建筑、未利用地基本保持不变。针对这一结果,分析了各土地利用类型随时间和空间的变化原因,为区域土地规划及其土地资源合理利用提供一定的参考。     

陕西栓皮栎种群分布格局的分形特征

为了揭示种群空间分布的非均匀状况,应用分形理论和方法,分析了黄龙山区、秦岭北坡以及巴山北坡栓皮栎种群空间分布格局的计盒维数与信息维数。结果表明从北到南,在海拔900 m左右,栓皮栎种群分布格局的计盒维数和信息维数变化规律为低—高—较低;在秦岭北坡海拔600-1 300 m内,2种分形维数在800-1 100 m最大,表明这一地域栓皮栎种群占据生态空间的能力、聚集程度、种群密度等都是最大的,最适合栓皮栎种群生长和演替。西北林学院学报22卷第6期丁惠萍等陕西栓皮栎种群分布格局的分形特征     

砂砧薹草和假牛鞭草种群空间分布格局的分形特征

 利用分形理论中的计盒维数、信息维数探讨了浙江省舟山市桃花岛砂砧薹草Carex kobomugi与假牛鞭草Parapholis incurva种群的分形特征。结果表明：砂砧薹草和假牛鞭草种群分布格局存在分形特征;假牛鞭草种群分布格局计盒维数为1.454 2～1.745 6;砂砧薹草样地种群空间格局的计盒维数为1.318 1～1.614 1;两者均值均大于1.500 0,具有较强的占据空间的能力,而且前者比后者具有更强的占据空间的能力。砂砧薹草样地种群空间格局的信息维数为1.027 0～1.263 4,假牛鞭草种群分布格局信息维数为1.022 7～1.381 2,假牛鞭草种群信息维数均值大于砂砧薹草,表明假牛鞭草种群空间格局更复杂,群聚指数更高。研究结果对进一步探讨分形理论在草本植物种群空间结构中应用具有重要意义。图3表2参14     

龙井市城市空间形态研究

采用定性与定量相结合的研究方法对龙井市城市形态进行研究,基于GIS平台,利用2006,2011年2期龙井市土地利用现状图、城市规划图等资料,直观展现了龙井市城市空间形态变化及城市形态的类型,并采用分形维数和紧凑度指数分析了2006,2011年龙井市城市空间形态的特征。结果表明,龙井市城市空间分形维数由2006年的1．196增加到2011年的1．218,说明城市边界形状变得复杂,城区周界变得不规则。而城市紧凑度指数由0．283降低到0．260,说明城市形态变得离散。因此,为提高城市的紧凑度,应增加城市南部和北部已开发土地的利用效率,以及提高城市东北部与中部的联系程度。     

海涂围垦区不同土地利用类型土壤颗粒分形特征

土壤颗粒分形特征是表征植被与土壤环境相互作用的重要因子。本研究以江苏沿海条子泥垦区长期撂荒地和水稻田两种土地利用类型为研究样地，探讨了土壤颗粒分形维数及其与土壤粒径分布、土壤理化性质之间的关系。结果表明：海涂围垦区土壤颗粒分形维数在2.16～2.21之间，不同土地利用类型间分形维数存在显著差异，表现为荒地土壤大于稻田土壤，农业垦殖降低了海涂垦区土壤颗粒分形维数。土壤颗粒分形维数与土壤黏粒、细粉砂粒和粗粉砂粒的颗粒含量呈极显著正相关，与极细砂粒、细砂粒和中砂粒的颗粒含量呈极显著负相关。粒径0.05 mm是影响海涂围垦区土壤颗粒分形维数变化的临界粒径。荒地土壤电导率和可溶盐阳离子含量均高于水稻田土壤，水稻种植有利于降低围垦区土壤盐分含量。土壤颗粒分形维数与土壤有机质含量和粒径>0.25 mm水稳性团聚体含量均呈显著正相关关系。土壤颗粒分形维数可以较好地反映土壤理化性质特征及变化过程，可以作为评价海涂围垦区盐渍土发育和演变规律的定量指标之一。     

海河流域土地利用变化图谱分析(英文)

[目的]定量探求海河流域土地利用类型转换、变化强度与空间分布规律,以期为该地区土地利用的科学管理提供依据。[方法]在遥感技术与地理信息技术支持下,解译并绘制了研究区 40 年(1970~2010 年)5 期(1970 年、1980 年、1990 年、2000 年和 2010 年)的土地利用图,并以此为基础进行空间叠加构建了土地利用变化图谱、过程图谱、涨势图谱和演变模式 4 种图谱,分析了土地利用格局变化规律。[结果]整体上看,耕地转化为建设用地是40 年来海河流域最主要的土地利用变化特征;非稳定区域面积占到 35%,海河流域土地利用变化剧烈,加强土地科学管理十分必要;1980～1990 年期间各土地利用类型新增转化均最小,形成了增量波动低谷,表明在此时期土地利用类型之间转化最为平缓。[结论]该研究结果表明与常规转移矩阵法相比,地学信息图谱方法在土地利用变化分析方面有着明显优势,能够展示兴趣区的空间位置分布,表现出多维空间信息。     

基于RS／GIS的阜康市土地利用类型分形研究

以阜康市为例,在遥感和地理信息系统技术的支持下,利用土地利用类型结构的分形模型,计算了阜康市各土地利用类型斑块的分维数和稳定性指数。结果表明：阜康市各土地利用类型斑块的面积-周长双对数关系显著,即阜康市土地利用类型空间分形结构客观存在;各土地利用类型图斑的分维数存在差异,分维数最大的是城乡工矿居民用地,为1.4096,最小的是耕地,为1.0986;在各土地利用类型的稳定性指数中,耕地的稳定性指数最高,为0.4014,城乡工矿居民用地的稳定性指数最低,为0.0904;各土地利用类型的平均分维数为1.2403,偏离随机运动值较大,说明土地利用类型总的趋势是比较稳定的。     

海河流域土地利用变化图谱分析

[目的]定量探求海河流域土地利用类型转换、变化强度与空间分布规律,以期为该地区土地利用的科学管理提供依据。[方法]在遥感技术与地理信息技术支持下,解译并绘制了研究区40年(1970～2010年)5期(1970年、1980年、1990年、2000年和2010年)的土地利用图,并以此为基础进行空间叠加构建了土地利用变化图谱、过程图谱、涨势图谱和演变模式4种图谱,分析了土地利用格局变化规律。[结果]整体上看,耕地转化为建设用地是40年来海河流域最主要的土地利用变化特征;非稳定区域面积占到35%,海河流域土地利用变化剧烈,加强土地科学管理十分必要;1980～1990年期间各土地利用类型新增转化均最小,形成了增量波动低谷,表明在此时期土地利用类型之间转化最为平缓。[结论]该研究结果表明与常规转移矩阵法相比,地学信息图谱方法在土地利用变化分析方面有着明显优势,能够展示兴趣区的空间位置分布,表现出多维空间信息。     

基于聚气释压实现厌氧干发酵自搅拌的模拟试验

[目的]为解决干发酵传质限制和搅拌能耗高等问题提供新思路。[方法]提出基于"周期聚气增压,瞬时释气泄压"实现自搅拌。采用空气为模拟气源,以盒子分形维数为搅拌效果定量评价指标,研究了聚气压力、释压时间、聚气空间分布对搅拌效果的影响。[结果]分形维数随聚气压力的增加而增大,当压力逐步升至0.70 MPa时,反应器纵截面分形维数相对搅拌前增加了12.06%,搅拌效果明显增加;当释压时间为0.60~0.80 s,聚气压力为0.30~0.40 MPa时,分形维数变化率达最大值0.158 4,搅拌效果最佳。[结论]聚气释压可实现干发酵自搅拌。     

四川甘孜藏族自治州植被景观格局分析研究

为实现高海拔区少数民族聚居地的土地利用优化配置提供理论依据。[方法]基于四川甘孜藏族自治州2007年1∶25万林相图及土地利用类型图,在地理信息系统软件ArcGIS和景观结构分析软件Fragstats支持下,从景观总体特征、斑块面积、斑块周长、斑块数和分形维数等角度对甘孜藏族自治州景观格局和破碎化程度进行了较深入的分析和评价。[结果]结果表明,各景观组分中高寒草甸及常绿阔叶灌丛面积较大;温性、寒温性草丛及沼泽面积较小,呈零散分布;落叶阔叶及其混交林景观破碎化程度较高;整体上看,森林类型的破碎化程度高于草甸及灌丛类型;各景观组分的分形维数均较小,趋向于1,表明各景观类型的边界褶皱程度均较小。