基于Zipf定律和分形理论的碳储量分布研究

运用Zipf定律和分形理论对江西省森林土壤有机碳储量及植被碳储量规模分布特征进行了定量研究。结果表明:1森林土壤碳储量和森林植被碳储量规模分布均符合Zipf定律,通过Zipf定律把握碳储量规模的分布是可行的;2在等级-森林0~20 cm土壤有机碳储量规模分布中,出现了双分形特征,存在2个次级结构子系统,系统Ⅰ中Zipf维数q1,分形维数(D)较大,说明各地区之间土壤碳储量规模差异不大,分布相对集中,分形形态表现较好;系统Ⅱ中Zipf维数q1,分形维数(D)较小,说明各地区之间土壤碳储量规模结构差异较大,分布相对分散,分形特征形态表现较差。0~100 cm土壤有机碳储量规模分布规律与0~20 cm土壤有机碳储量规模分布相似;3在等级-森林植被碳储量规模分布双对数图上也存在2个子系统,表现出明显的双分形特征。综合结果分析表明,在江西全省范围内,无论是土壤碳储量,还是森林植被碳储量,在资源规模分布上都存在着极大的不均衡性,其空间结构差,优化程度不高,亟待进一步完善。     

基于改进数学形态学滤波的农产品图像处理

提出了一种针对农产品图像的改进数学形态学滤波算法(improved mathematical morphology filtering algorithm,IMMFA)。该算法首先在充分结合数学形态学开启-闭合,闭合-开启滤波器特点的基础上,引入了图像加权融合机制,构建了一种新型基于加权融合的数学形态学滤波器。然后,针对噪声的随机特性,设计出3类不同尺度的"棱形"结构元素,以实现对噪声的多尺度梯次滤波。最后,引入噪声判别机制融入了图像灰度值因素,通过对图像中噪声强度进行判别,根据判别结果来自适应选择参与滤波的数学形态学结构元素尺寸并对滤波后图像采用自适应同态滤波进行对比度增强处理,一方面在有效滤除噪声的同时尽量保持图像边缘的连续性,另一方面避免图像被"过滤波",提高滤波后图像视觉效果。理论和试验分析结果表明,该算法的性能较优,这说明这一改进思路对于农产品图像的处理具有一定的效果。     

中国农产品期货价格的分形和多重分形特征

为了探索中国农产品期货价格中存在的非线性特征,根据大连豆粕等农产品期货价格的时间序列数据,应用R/S分析方法,分析了上述价格系统中存在的分形特征,得到了不同时间标度下农产品期货价格的Hurst指数,从而发现了系统对信息的长期记忆性;跟踪了不同时延下Hurst指数的演化轨迹,并根据系统不同的动力学行为将其划分为不同阶段;引入多重分形分析研究了该分形系统中分形结构的不规则性。研究结果显示：在豆粕期货价格的短期收益率接近随机游走,系统中含有较强的噪声干扰,价格行为难以预测;豆粕期货价格的中长期收益率呈现出正向趋势性,具有对历史信息的长期记忆;系统中的噪声干扰较小,具有更强的稳定性。长期收益率具有高稳定性特征,反应出市场供需的基本面特征;豆粕期货价格分形系统均具有非平凡的多重分形特征。     

基于分形理论的和田地区城镇体系空间结构特征分析

城镇体系结构是城市化格局及演化的基本框架。以新疆维吾尔族自治区和田地区7县1市为例,运用分形理论和引力模型分析和田地区城镇体系空间结构的时空变化特征,得出和田地区城镇空间结构由于受到地形的影响,城镇沿国道呈条状分布,城镇之间联系较紧密的结论;和田地区城镇体系空间结构以和田市为中心,城镇间的经济联系强度也以和田市最强,其周围城镇的经济联系强度随着与和田市距离的增加逐渐减弱,但随着社会、经济的发展,和田地区城镇间的联系强度在逐年增加,其中2012年1级、2级城镇的数量已达到4个,分别是和田市、和田县、墨玉县、洛浦县。     

分形理论及其在土壤物理学上的应用

综述了分形理论及其在土壤物理学上的应用,并对今后的应用前景作了展望。     

基于分形理论和地质统计学的表层土壤颗粒大小分布变化特征

【目的】探究多角度、多尺度全面揭示土壤颗粒大小分布特征的方法体系,探索更加简单而又可综合定量分析评价土壤质量及其演变过程的手段。【方法】以计算的土壤颗粒体积分形维数（Dv）作为分析对象,建立集分形理论、传统统计学、分离土壤颗粒Dv的双对数图和地质统计学等理论和方法为一体的表层土壤颗粒大小分布变化特征分析方法体系,并基于此从点和区域2个尺度系统全面地研究表层土壤颗粒大小分布变化特征。【结果】粒径＜10 μm的土壤颗粒累积体积百分含量与Dv呈显著正相关,相关系数为0.46,而＞50 μm以内的土壤颗粒累积体积百分含量与Dv呈显著负相关,相关系数为0.63,土壤颗粒Dv值越小,土壤颗粒越粗;最大和最小Dv的双对数拟合图主要变化靠近拟合的直线,R2值均在0.9以上,拟合结果理想,分离的Dv能够包含整个土壤颗粒大小分布变化的程度。不同土壤有机质含量组之间土壤颗粒Dv存在一定差异性,土壤颗粒Dv能够客观地表征农田土壤质量的变化;随着高程增加,Dv表现相对比较复杂;褐土土壤颗粒Dv均值最大,潮土均值最小;粮田、园地和草地之间的土壤颗粒Dv差异性不明显。基于土壤颗粒Dv与环境因素关系分析的回归克里格法预测结果较为准确,区域和样点土壤颗粒Dv空间分布格局一致,较客观地反映了区域表层土壤颗粒大小分布变化特征。【结论】建立的方法体系能够从多角度、多尺度全面地反映土壤颗粒大小分布特征,分析结果符合实际,土壤颗粒Dv可以作为定量化分析评价和表征土壤质量及其演变过程的手段。     

分形理论在植物根系结构研究中的应用

根系结构是影响植物生长的重要因素，本首次探讨了分形模型在植物根系结构研究中的应用，并以马尾松为例分析了马尾松根系结构与分形维数的关系，结果表明：马尾松细根含量越低，根桩含量越高，生长越好，分形维数越小，根系结构的各级含量，根桩量以及胸径，树高与植物根系结构分形维数之间存在显的回归关系，分形模型可以应用于植物根系结构特征的研究，从而为植物根系结构研究提供新方法。     

分形与形态学在原木漏节图像边缘检测中的应用

采用X射线无损检测系统透射被检测的原木,根据检测透射物体后射线强度的差异,得到漏节图像。将图像分割成若干子区域,应用最小盒计数法计算每个子区域的分形维数,将图像从空域描述变换到分形域描述。进而应用数学形态学对得到的分形维数图进行有效的边缘检测,以确定原木缺陷的种类。检测结果表明：将分形理论和数学形态学结合起来的边缘检测方法,可以快速、准确地检测出原木漏节图像边缘。     

基于分形理论的平面磨削粗糙表面接触刚度的研究

为了更加准确地预测平面磨削表面的接触刚度,本文提出一种基于分形理论接触刚度的计算方法。采用分形表面对砂轮的表面形貌进行表征,结合机床运动学与切削理论,实现了平面磨削表面形貌的仿真,并采用有限元方法对平面磨削仿真表面进行接触分析。最后探讨了砂轮表面形貌参数分形维数与尺度系数对平面磨削粗糙表面接触刚度的影响。仿真结果显示,平面磨削表面接触刚度的数值随着接触压力的增大而逐渐增大,两者之间呈现非线性关系并且不同分形参数下的变化趋势相同;在相同接触压力的条件下,平面磨削表面接触刚度随分形维数的增大而逐渐增大,随着尺度系数的增加而逐渐减小。     

基于分形理论与双核结构的江西城市体系研究

通过对江西近20年的城市体系等级规模分布分维值的测算,得出江西处于城市体系的低端均衡阶段,尚未形成自身强有力的区域经济增长中心的结论。通过构建昌九双核结构模式,提高江西城市体系的首位度并促进城市体系转型,最终实现江西城市体系高端均衡状态。     

基于分形L—系统的植株形态模拟

根据植株形态的分形特征及其自相似性，阐述了应用分形L－系统理论模拟植株形态的方法，从而为植株形态的三维计算机模拟提供参考。     

分形参数理论在动物CT影像处理中的研究

将分形参数理论和现代图像处理技术结合起来,对动物CT影像进行分析和处理,根据在动物骨骼的成像交界处,分形的规律性将会被破坏的基本特征,获取边界处的分形参数值H,从而判断出该处为CT图像的边界。从实验结果看,结合分形理论的分形参数算法对CT图像的处理效果优异,对家庭宠物犬和其它动物疾病的正确诊断和有效治疗提供必要的技术支撑。     

基于全变分方法的非线性图像去噪研究

研究了全变分最小化模型在图像去噪中的应用,用变分法推导出与之相应的偏微分方程,并用差分法对该方程进行了数值仿真。仿真试验结果表明,该方法在去除噪声的同时,能更好地保持图像边缘细节,具有较好的处理效果。     

基于分形特征的图像边缘检测算法

基于分形图像的自相似特征,提出了一种新的图像边缘检测算法,实验结果证明该算法能有效提取图像边缘,具有较强的抗噪声性能。     

基于小波阈值去噪方法的一种改进方案

利用Donoho D．L．和Johnstone I．M．提出的小波阈值去噪方法,构造了一个新的阈值函数。与传统的硬、软阈值函数相比,其具有不可比拟的灵活性。该阈值函数克服了硬阈值函数不连续的缺点,同软阈值函数一样具有连续性,便于进行各种数学处理;同时还克服了软阅值函数中小波系数估计值与分解小波系数间存在恒定偏差的缺陷。仿真结果表明,新阈值函数的去噪效果有效抑制了在信号奇异点附近产生的Pseudo．Gibbs现象,无论在视觉效果,还是在信噪比增益方面均优于传统的硬、软阈值方法。     

自适应的全变分图像去噪应用研究

针对传统基于全变分图像去噪中存在的阶梯效应问题,引入2个用于处理阶梯效应的检测算子,在此基础上,提出一种具有自适应特性的全变分图像去噪方法。实验证明,该方法在坡道图像和强噪声环境中表现出了良好的去噪能力,又有效地避免了阶梯效应的产生。     

基于相关性阈值的NSCT图像去噪方法研究

利用非下采样Contourlet变换（NSCT）平移不变性、多分辨率、多方向的优点，提出一种基于尺度相关与阈值去噪相结合的非下采样 Contourlet变换图像去噪方法。首先对噪声图像进行非下采样Contourlet变换，得到各个尺度各个方向子带的系数，然后采用相关系数归一的方法，结合Bayesian自适应阈值来达到更好的去噪效果。仿真实验表明，该方法在提高去噪后图像的峰值信噪比的同时，有效保留了图像的纹理信息，避免伪吉布斯现象，改善了图像的视觉效果。     

运用分形理论定量识别储集层裂缝

濮城油田东区沙二下亚段是一个裂缝性特低渗的层状砂岩油藏.储层裂缝发育并分布全区,裂缝是油水流动的主要通道.尝试用分形原理及FMI成像测井响应特征对油田储层中的裂缝进行识别分析,结果显示成像测井的分形识别结果与岩心裂缝反映一致.证明分形原理识别裂缝效果较好,从而有助于解决裂缝识别的困难.