草原地裂缝分布的分形特征研究

研究草原地裂缝分布结构的分形特征 ,揭示地裂缝对草原的扰动生态学作用。运用分形理论 ,计算草原地裂缝分布的分形维数。结果得出草原地裂缝是一种分形体 ,它的分布结构具有自相似性。运用计盒维数方法揭示了地裂缝的空间分布特征 ,所得计盒维数值在 1.0 2— 1.30之间。在分形维数较高的区域 ,地裂缝的平均宽度、总长度、总开裂面积均比分形维数低的区域高 ,植株的平均高度、密度、生物量比分形维数低的区域低 ,土壤<0 .0 0 1mm的粘粒含量较高。因此 ,维数值是地裂缝对空间占据程度的有效表征 ,维数值越大 ,表明其结构越复杂 ,对空间的占据程度越大 ,相应地对植被及土壤的扰动作用也越大。     

内蒙古城镇体系空间结构分形特征分析

总结城镇体系空间结构的三种分形维数:聚集维数、网格维数和空间关联维数,并采用此方法计算内蒙古城镇体系空间结构的特征.结果表明:内蒙古城镇体系具有以"双核"城市为中心发展的分形特征,内蒙古地区89个城镇除了东部地区呼伦贝尔市、通辽市、赤峰市等3个市和锡林郭勒盟的部分城镇以外,其余西部地区的城镇主要围绕呼包二市为中心向四周...     

吴起县退耕还林样地土壤粒径分布的单一和多重分形特征

利用马尔文2000激光粒度分析仪测定土壤粒级体积百分含量,并利用分形理论研究土壤颗粒组成的单一和多重分形特征,以说明陕西省黄土丘陵沟壑区退耕还林工程在减少土壤流失方面的作用。结果表明:荒地和林地土壤黏粒、粉粒体积分数和分形维数(D值)较梯田高,而砂粒体积分数较低。D与黏粒和粉粒体积分数极显著正相关,而与砂粒体积分数极显著负相关。土壤有机质含量与<0.05mm和0.05-1mm体积分数分别存在明显的正相关和负相关关系;与多重分形中的Dq(q≤0)和D1/D0不相关,与Dq(q≥1)显著负相关。林地和荒地土壤粒径分布的Rényi维数谱较梯田土壤的宽。退耕还林还草可使土壤细颗粒物质含量和分形维数增大。在该研究区,土壤细颗粒物质含量和单一分形维数可作为土壤物理性质改善的指标,而Rényi维数谱的相关指标还需进一步提取。     

农田土壤特性的空间变异性及分形特征

对24 m×24 m面积内的49个观测点进行了土壤含水量和坚实度的空间变异性研究.根据测定结果,用经典统计方法计算了均值、标准差、变异系数等统计特征值,认为该法不能定量的描述土壤特性的空间变异性.于是,用分形理论计算了含水量与坚实度的分形维数.结果表明,在一定范围内,土壤具有分形特征,分形维数可表示土壤特性在空间的不均一程度.     

内蒙古河套灌区不同土层有机质空间变异的分形

以内蒙古河套灌区解放闸灌域为研究对象,以区域内间隔4 km等间距112个取样点共448个样本为基础,通过多重分形及联合多重分形方法,对有机质含量在不同土层(0~20 cm、20~40 cm、40~70 cm与70~100cm)的空间变异特性及其相互关系进行研究。结果显示,有机质含量0~20 cm至70~100 cm土层的多重分形谱宽度依次为0.933、0.795、0.824、0.805,即在0~20 cm土层空间变异性最大,而20~40 cm土层空间变异性最小。不同土层多重分形谱曲线均表现为左钩状(Δf0),表明在灌域内土壤有机质的空间分布中,数值较大的数据占主导地位。同时从土壤表层到埋深1 m处D(1)/D(0)依次为0.983、0.980、0.973、0.965,其值逐渐减小,即空间分布逐渐由密集区域向稀疏区域转化。联合多重分形分析表明0~20 cm土层与20~40 cm、40~70 cm土层空间变异相关程度较高,而与70~100 cm土层空间变异相关程度较低。     

基于聚集分形维数的旅游地域系统空间优化研究

旅游地域系统是以旅游吸引物、旅游设施为基本要素的客观空间地域系统,其空间结构表现出开放性、自组织性等复杂性特征。文中首次运用分形理论对旅游景区、旅游酒店的聚集分维特征进行了研究,由此集成出旅游地域系统的空间分维特征。在对黑龙江省的案例研究中发现,黑龙江省的旅游地域系统具有显著的聚集分维特征,未来应完善旅游中心地的多元旅游集散功能,丰富旅游吸引物体系和完善旅游接待设施。总之,聚集分形维数分析为旅游管理者和规划者提供了一种实用、有价值的空间分析方法。     

基于分形理论的清代长城外侧城镇格局研究

分形是大自然优化的结构形式,分形城市群能最有效地占据空间。清代是长城外侧地区城镇迅猛发展时期,文中利用GIS空间分析功能和分形理论对清代长城外侧城镇体系的网格分维和聚集分维进行测定。结果表明:该区域78个治所城镇空间分布具有分形几何特征,且归绥和直隶地区分形发育度最好,围绕归化城和承德府为中心向周围密度衰减分布;伴随着点-轴系统的发展,城镇空间结构历经随机阶段、孕育阶段、发展阶段的三个演进过程。     

基于分形理论的车尔臣河流域中下游土地利用动态变化

土地利用变化是全球变化的重要内容和主要表现之一,该研究已成为全球变化研究的前沿和热点问题。土地利用变化一方面与自然环境演变相关,另一方面与人类活动的不断增强密切相关。文中以车尔臣河流域中下游为例,在遥感和地理信息系统的支持下,通过对1970年、1990年、2000年和2005年遥感图像的解译,获取研究区四个时期土地利用...     

基于经济区划视角的甘肃城镇体系结构分形研究

在分析甘肃城镇体系结构现状的基础上,根据区域经济、社会和自然环境的相似性将甘肃省划分为陇中、河西、陇南、陇东、甘临5大经济区域。通过计算各个经济区城市规模分形分布的分维数,分析了经济区城镇体系的规模等级结构特点;用关联维数分析了经济区城镇体系的空间结构,总结了目前各大经济区城镇体系的主要特征。在此基础上,提出了基于经济区划视角,未来甘肃城镇体系发展的相应对策。     

植物病害病斑形状的分形研究

应用分形理论中的周长面积法和曲线长度法分析了水稻纹枯病、玉米大斑病、玉米小斑病和桃细菌性穿孔病4种病害病斑形状的分形维数。结果表明 ,病斑形状具有明显的分形特征 ,其复杂性可以用分形维数的大小来表示 ,形状愈复杂 ,分形维数愈大 ,反之则愈小。周长面积法所得的分形维数分别是水稻纹枯病1.3385 ,玉米大斑病1.3799,玉米小斑病1.1633,桃细菌性穿孔病1.0470。曲线长度法所得的分形维数依次为水稻纹枯病1.3084,玉米大斑病1.2919,玉米小斑病1.0223,桃细菌性穿孔病1.0561。同一种病害中不同病斑之间分形维数变化范围表明了单个病斑之间形状差异。两种方法均可用于单个病斑或一类病斑分形维数的测算 ,但以周长面积法更好     

哈巴湖国家级自然保护区固沙林地土壤颗粒分形特征

为科学评价植被恢复促进沙漠化逆转对土壤质地的影响,以流动沙地(CK)、黑沙蒿林地(AF)、杨树林地(PF)及沙柳林地(SF)荒漠生态系统为研究对象,分析不同固沙林地土壤颗粒组成、土壤养分特征及其相关性。结果表明:固沙林地土壤颗粒组成主要以50～250μm的细沙粒为主,AF显著提高了0～10 cm土层土壤黏粉粒含量和土壤颗粒体积分形维数(P0.01),分形维数表现为AFPFCKSF,各固沙林地间分形维数差异极显著(P0.01);相关性分析表明,黏粉粒含量越高,分形维数越大,土壤物理稳定性越好;分形维数与土壤有机质、全氮和全磷含量极显著正相关,与细砂粒体积百分比极显著负相关,土壤颗粒分形维数D值每增加1,土壤有机质、全氮和全磷含量分别增加2.80、0.13 g·kg~(-1)和0.10 g·kg~(-1)。分形维数可以作为表征人工林固沙后沙丘土壤质地变化和沙丘土壤环境演变的敏感性综合指标。     

塔里木河中下游农户能流分析及生态经济分形特征

能流分析和分形理论是农业生态经济系统定性研究和定量分析的重要手段之一。把农户作为“分形元” ,以尉犁县兴平乡达西村 4 0个农户为研究对象 ,在绿洲农业生态系统能流分析基础上 ,对不同经营类型农户的生态经济特征进行分形研究 ,结果表明 :(1) 5类农户从总体上都显现生产经营结构单调 ,能量利用和转化链条短 ;牲畜养殖是唯一的次级生产系统 ,能量转化率低 ,增效不明显。 (2 )农田亚系统是农户生产力的主体 ,棉花生产现在和今后若干年内仍将是农户的支柱产业。 (3)基于农户分析的生态效益和经济效益之间没有相关关系 ;生态效益高 ,并不意味着经济效益也高 ,反之亦然。农户生产系统总体的生态经济协调发展水平不高。     

基于分形理论的塔克拉玛干沙漠腹地自然植物根系构型特征分析

采用全根挖掘法挖取塔克拉玛干沙漠腹地3种典型自然植物-塔克拉玛干柽柳(Tamarix taklamakanensis)、塔干沙拐枣(Calligonum roborovskii)、罗布麻(Apocynum venetum)成年植株根系,运用分形理论分析其构型特征。结果表明:(1)塔克拉玛干沙漠腹地3种植物根系均以水平分布为主,根系浅层化特征显著。(2)塔克拉玛干柽柳、塔干沙拐枣和罗布麻根系分形维数分别为1.31±0.05、1.22±0.06、1.14±0.07,分形维数的显著差异表明了3种植物根系分支状况的差异。(3)3种植物根系分支前后横截面积比分别为0.95,1.04和1.06,表明根系具有显著的自相似性和分形特点。(4)根系直径与根长、生物量之间存在很好的相关关系,基径、根系直径等较易测定的指标可以有效地对根长、生物量等构型指标进行预测估计。     

西北干旱区景观要素镶嵌结构的分形研究——以黑河流域为例

以黑河流域为区域背景，运用分形理论，定量化地研究西北干旱区景观镶嵌结构的复杂性与稳定性。研究结果表明：（1）各景观要素，按照镶嵌结构的复杂性程度（分维值D）排序，依次分别为：高山草原＞河滩地绿洲＞漫灌戈壁绿洲＞高山寒漠＞土质平地盐漠＞土质平地荒漠＞中山森林＞低滩地绿洲＞中山草原＞高山草甸＞草原化荒漠＞河湖滩地盐漠＞冰川和永久性积雪＞平沙地沙漠＞固定沙丘沙漠＞低平滩地盐漠＞人工绿洲＞荒漠草原＞居民点（城市）＞荒漠戈壁＞荒漠剥蚀戈壁＞高山草甸沼泽＞半固定沙丘沙漠＞流动沙丘沙漠＞丘陵山地荒漠＞高山灌丛草甸＞中山灌丛草原＞中山草甸草原。（2）各景观要素，按照镶嵌结构的稳定性程度（SK）排序，依次分别为：高山草原＞河滩地绿洲＞中山草甸草原＞中山灌丛草原＞高山灌丛草甸＞丘陵山地荒漠＞漫灌戈壁绿洲＞高山寒漠＞流动沙丘沙漠＞半固定沙丘沙漠＞土质平地盐漠＞土质平地荒漠＞中山森林＞低滩地绿洲＞高山草甸沼泽＞中山草原＞荒漠剥蚀戈壁＞高山草甸＞荒漠戈壁＞居民点（城市）＞荒漠草原＞草原化荒漠＞人工绿洲＞低平滩地盐漠＞固定沙丘沙漠＞平沙地沙漠＞河湖滩地盐漠＞冰川和永久性积雪。（3）在各景观要素的镶嵌结构中，高山草原是最复杂，同时也是最稳定的；自然绿洲的复杂性和稳定性都大于人工绿洲。镶嵌结构最为简单的是中山草甸草原。最不稳定的景观要素，恰恰就是维系绿洲生存的关键－冰川和永久性积雪。（4）在沙漠和荒漠化景观中，固定沙丘和平沙地沙漠的复杂性虽然高于半固定沙丘、流动沙丘、荒漠戈壁、荒漠剥蚀及壁及荒漠草原，但是其稳定性却低于半固定沙丘、流动沙丘、荒漠戈壁、荒漠剥蚀戈壁、荒漠草原及草原化荒漠。这就是说，固定沙丘并不稳定。（5）在草原景观中，荒漠草原的稳定性最差。     

露天矿排土场不同土地利用状况下土壤分形维数特征研究

利用激光粒度分析仪测定了阜新海州露天矿3个不同土地利用方式下27个土样的粒径分布状况,运用土壤体积分形模型计算土壤颗粒体积分形维数(D),并分析土壤养分与D值之间的关系。结果表明:3个样区内有客土覆盖的草地、耕地,其土壤颗粒粒径分布呈现两极化,无客土覆盖的榆树人工林地的粒径分布呈逐渐减小的趋势,3个样区D值在1.689~2.894之间变化,平均D值关系为:耕地(2.706)草地(2.563)榆树人工林地(2.414),差异显著。D值与土壤养分的相关性随土地利用方式的不同各异,与人工林地全氮和土壤水解氮显著相关,而与其他所测定的养分相关不显著或不相关。     

陕北神木矿区土壤颗粒体积分形特征及意义

土壤由母质风化而成,土壤的颗粒组成继承了母质的许多特征,分形特征便是其中之一.土壤颗粒分形特征不仅影响土壤的水力状况和肥力特征,而且与土壤侵蚀和退化状况直接相关.利用MS 2000激光粒度分析仪,测定神木矿区凉水井煤矿、四道沟煤矿和红碱淖原生态保护区3个样区60个土样的粒径分布状况,运用土壤体积分形模型计算土壤颗粒体积...     

短花针茅荒漠草原建群种空间分布的多重分形研究

短花针茅荒漠草原建群种和优势种不仅具有相对较高的地上现存量,也具有特定且复杂的空间分布区域,其在维护草地植物群落结构和功能的稳定具有重要作用。为探讨建群种空间分布特点及其随放牧强度的变化规律,引入多重分形理论,揭示短花针茅荒漠草原主要植物种群空间分布形式、生态位变化和种内个体关系。结果表明:建群种短花针茅在各放牧强度处理的空间分布均存在特有的多重分形特征。短花针茅空间分布主要受低密度分布区影响,随放牧强度的增加,高密度分布区的作用在加强,其生态位宽度增加,空间分布均匀性增大,个体间的竞争强度增加。多重分形不仅可用于植物种群空间分布研究,其在揭示不同植物种空间分布特异性的同时,能够给出较为丰富的种群生态学信息。     

黄河乌兰布和沙漠段两岸地表沉积物多重分形特征及其指示意义

为了揭示黄河乌兰布和沙漠段两岸风沙沉积环境差异性与东岸沙物质来源,运用多重分形理论分析了两岸不同下垫面地表沉积物粒度多重分形特征。结果表明:除草地外,两岸沉积物众数粒径范围西岸为189. 13～212. 20μm,东岸为133. 89～168. 56μm,东岸地表颗粒整体较细,风能环境较弱。多重分形参数(D_0、D_1、D_2、Δ_α、Δf)均表现为东岸西岸,东岸沉积物粒径分布范围大、局部叠加程度强,进一步表明东岸沉积物颗粒属性差异大、颗粒来源范围广、沉积过程复杂、沉积环境多样。多重分形各参数与2～50μm、100～250μm粒径颗粒含量存在显著相关,据风沙颗粒运移规律,结合两岸地形地貌,初步揭示上风向乌兰布和沙漠为黄河东岸2～50μm悬移颗粒的主要源区之一。     

砂砾质戈壁沉积物分形维数计算及其对风沙作用的指示意义

传统分形理论在多峰态分布的砂砾质沉积物分形计算中存在局限性,且物理学意义不明确。文中利用分段式加权平均技术对传统分形维数计算方法进行修正,并计算了阿拉善高原北部砂砾质戈壁地表不同组分沉积物的分形维数值。结果表明:对传统分形维数计算法进行分段式加权平均修正能正确反映多峰态沉积物的分形特征且物理意义明确。砂砾质戈壁地表沉积物分形维数值介于2.0-3.0之间,并随跃移组分含量的增大而增大(R~2=0.723),随蠕移及风蚀残余组分含量的增大而减小(R~2=0.723);富砂组分戈壁地表沉积物分形维数值偏大(2.53-2.82),富砾组分戈壁地表沉积物分形维数值偏小(2.31-2.65)。