不同稳定性群落下飞机草种群格局的分形特征

为揭示桂西南喀斯特区域不同群落的稳定性对飞机草种群入侵、定居、生存和发展能力的影响,笔者运用分形理论中的计盒维数和信息维数研究了不同稳定性群落下飞机草种群的格局分形特征。结果表明,不同稳定性群落的飞机草种群格局分形特征不同。稳定性强的群落飞机草分布格局计盒维数和信息维数均较小,种群占据空间的能力较弱;稳定性中等的群落飞机草的格局分形特征存在计盒维数较大和较小2种情况,反映了飞机草在剧烈的种间竞争中所处的地位强弱状况,信息维数较小则说明飞机草种群聚集强度较弱,个体分布均匀;稳定性差的群落飞机草格局计盒维数较大,飞机草种群空间占据能力较强,信息维数存在较大和较小2种情况则隐含飞机草种群聚集强度随着群落的演替发展而变小。     

贵州雷公山秃杉种群格局的分形特征——信息维数

应用分形理论中的信息维数探讨了贵州雷公山秃杉种群格局的分形特征。结果表明:秃杉种群的格局具有分形特征。5个样地的秃杉种群的信息维数大小依次为:Q5(1.428 0)>Q4(1.002 7)>Q3(0.828 3)>Q2(0.772 5)>Q1(0.715 9),这种差异反映了秃杉种群在各群落中更新状况的差异。信息维数揭示了秃杉种群格局强度的尺度变化程度和种群个体分布的非均匀性,适用于秃杉种群分布格局分形特征的定量描述。     

长苞铁杉种群空间格局的分形特征

种群格局关联维数是种群个体空间关联尺度变化规律的反映,表明了种群个体的空间相关程度。采用关联维数对福建省天宝岩国家级自然保护区珍稀濒危植物长苞铁杉种群格局的分形特征进行了研究。结果表明,不同样地长苞铁杉种群个体空间关联的无标度区介于1-32 m,种群格局关联维数值1.032 4-1.580 1,不同样地种群关联维数的大小为Q5>Q1>Q2>Q4>Q6>Q3,从而揭示出长苞铁杉在不同样地中个体空间关联尺度变化的差异。     

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。     

分形维数计算方法研究进展

分形理论作为描述自然界和非线性系统中不光滑和不规则几何形体的有效工具,如何将其应用到林学与水土保持等学科中去,是目前学术界正在研究的热点问题.为此,该文在对分形理论进行概述的基础上,列举了描述分形维数的一般形式及计算分形维数的主要方法,包括标尺法、半方差法、PSD法,以及根据测度关系、相关函数、分布函数等方法求分维.对每一种方法的含义、基本模型及在相关领域的应用进行了阐述,并对分形理论的应用前景做了简单的评述.     

基于关联维数的内燃机故障诊断系统的研究

内燃机工作状态的正常与否直接关系到整个系统的安全性和可靠性,对内燃机的燃气系统进行快速无拆卸故障诊断在生产实际中具有重要意义。采用美国NI公司虚拟仪器开发平台LabVIEW,组建了一套基于关联维数的内燃机状态监测与故障诊断系统。用490BPG发动机分别在怠速、1 200 r/min2、400 r/min无负荷时进行了测试,结果表明:缸盖振动信号在正常工况时的关联维数最高,漏气故障的关联维数次之,断油故障的关联维数最低,且不同工况下的关联维数区分显著。该系统以关联维数作为特征参量,能快速准确地对内燃机的工作状况进行连续、在线监测与故障分类。     

庞泉沟流域土壤粒径分形维数特征

对庞泉沟流域不同海拔人工油松(Pinus tabulaeformis)林、天然油松林、人工华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)林、天然华北落叶松林、油松-辽东栎(Quercus wutaishansea)混交林、山杨(Populus davidiana)林、白桦(Betula platyphylla)林、云杉(Picea asperata)-华北落叶松混交林等林种10个典型林分共39份土壤样品的质地、分形维数以及土壤养分进行了研究。结果表明:研究区的土壤质地主要砂质壤土、粉砂壤土、壤质砂土及砂土,其比例分别为46.15%、25.64%、23.08%、5.13%。流域内砂粒、粉粒和黏粒含量平均值分别为62.34%、36.58%、1.08%,粉粒和黏粒变异程度高于砂粒。分形维数介于1.773 3~2.778 9,均值为2.509 0,标准差为0.192 5,土壤质地越粗,土壤粒径分形维数越小。土壤粒径分形维数与土壤砂粒含量呈极显著负相关关系(P0.01),与粉粒含量和黏粒含量均呈极显著正相关关系(P0.01)。流域内不同林分土壤pH值在6.25~8.09,天然林土壤表层有机质、全氮、速效钾含量显著高于人工林,碱解氮含量人工林显著高于天然林,所有林分土壤表层均缺乏有效磷。土壤粒径分形维数与pH呈极显著正相关关系(P0.01),与有机质呈极显著负相关关系(P0.01),与全氮、碱解氮、速效钾呈显著负相关关系(P0.05),与有效磷相关性不显著。分形维数越大,土壤pH越大,土壤肥力越小。因此,土壤粒径分形维数可以作为判断庞泉沟流域土壤质地差异与土壤养分差异的重要指标。     

岩溶山区白刺花种群格局的分形特征分析

采用计盒维数、信息维数和关联维数对贵州岩溶山区白刺花种群空间分布格局进行研究。结果表明,岩溶山区不同样地白刺花种群分布格局的计盒维数值较低（1.049～1.512）,信息维数样地间差异较大（0.933～1.741）,关联维数中等（1.375～1.664）。表明整体上岩溶山区白刺花种群个体空间占据能力不强,较大植株个体分布趋于均匀性或随机性,较小植株个体呈聚集性分布且植株间竞争激烈,岩溶山区白刺花种群的空间分布格局特征是其对生境长期适应的结果。     

大兴安岭森林-湿地交错带群落生物量的分布格局

采用样带网格、树干解析和经验模型方法,研究了大兴安岭毛赤杨、白桦—沼泽群落和白桦—沼泽群落生物量分布格局。揭示了群落建群种生长过程、群落生物量水平分布和垂直分布规律性。结果表明,毛赤杨和白桦在生长过程及适宜生境方面存在差异。毛赤杨生长速度随环境梯度趋于旱化,其生长呈减缓趋势,而白桦生长呈加快趋势。因此,白桦是耐水湿树种,毛赤杨是喜湿树种。群落生物量沿着沼泽到森林方向的交错区水分环境梯度,呈现出显著的线性递增趋势。     

基于数字图像的水果分形维数特征

为了定量描述仿球形水果表面轮廓间的差异,用周长-面积法研究水果的分形维数特征.取大小不同的温州蜜柑20个、麻阳冰糖橙17个和红富士苹果18个,设置3种水果花萼面和侧面2个方向上数字图像红色或蓝色分量阈值,将水果区域内外的红色、绿色、蓝色分量分别置为0和1,得到水果二值图像.以水果区域细化后的边界像素数和区域内像素数分别作为水果的周长和面积,以周长-面积法求得3类水果2个方向的分形维数.结果表明,3种水果花萼面的分形维数均比其侧面的分形维数小,花萼面分形维数间差异不明显,但侧面分形维数差异明显,表明仿球形水果的外形特征可用花萼面分形维数和侧面分形维数反映,但主要指标是侧面分形维数.     

不同测度指标对莲花山森林植物群落α多样性指数的影响

对莲花山国家级自然保护区主要森林植物群落,分别以个体数、重要值、总和优势度为测度指标计算了9种物种多样性指数,并进行了对比分析。结果表明:对于该区森林群落的乔木层和灌木层,以重要值为测度指标优于以个体数和总和优势度为指标测度的群落物种多样性指数;乔木层丰富度指数(R1、R2)对测度指标比较敏感,灌木层和草本层Alalato均匀度指数(Ea)对测度指标最敏感;灌木层以重要值测度的Shannon-Winener多样性指数(H)大于其它指标测度的H值,草本层以盖度指标测度的Shannon-Winener多样性指数(H)大于以重要值为指标计算的H值。     

甘肃省屈吴山自然保护区不同森林群落类型的种群分布格局

以甘肃白银屈吴山不同森林群落中不同种群为研究对象,通过测量方差/均值比(S2/x)、负二项参数(k)、Monisita扩散型指数(I)、丛生指数(I)、Cassie指标(CA)、平均拥挤度(m*)和聚块性指标(m*/m)等6项指标来研究其种群空间分布格局,结果表明:山杨、云杉、华山松、白桦纯林的分布格局呈聚集分布;混交林中的白桦、山柳、油松、刺柏的分布格局呈均匀分布或呈随机分布。     

林木空间分布格局研究方法综述

林木空间分布格局的研究包括空间自相关和空间异质性两大方面。文章重点阐述了林木空间分布格局的影响及其在林业上的主要统计方法,且分析了不同方法在应用中的优势和存在的局限性,指出当前的林木分布格局研究主要是针对林木分布格局的检验、描述和模拟,而并未在森林经营活动中发挥作用。最后,对林木空间分布格局研究方法的发展方向提出了看法。     

武夷山米槠林群落优势种群空间格局的研究

应用6种典型聚集度指标和2种频次分析法（Poisson分布和负二项分布）的X^2拟合检验等方法测定了武夷山来槠林群落优势种群的空间分布格局并分析格局形成原因。结果表明，武夷山米槠林群落10个优势种群从幼树时期到成树时期大多为聚集分布，这主要与物种本身的生态和生物学特性以及物种的竞争排斥作用有密切联系。研究结果可为米槠林群落的保护和经营管理提供科学指导。     

长白山不同林型空间格局及树种多样性多尺度分析

物种空间分布如何影响群落多样性格局目前还不清楚。以长白山针阔混交林、椴树红松林和云冷杉林3 个 5.2 hm2 样地为基础,采用Ripley爷s K 函数分析了树种的空间分布,在种群水平上检验了不同树种对局域多样性格 局的影响。研究结果显示:1)针阔混交林、椴树红松林和云冷杉林样地中绝大多数树种在小尺度上呈聚集分布;针 阔混交林样地中簇毛槭、色木槭和蒙古栎在大尺度( 30 m)上呈现随机或均匀分布;椴树红松林和云冷杉林样地 中树种空间分布受研究尺度影响较小,在不同空间尺度上树种空间格局基本一致。2)在物种组织水平上,同一树 种对不同林分的多样性格局影响存在差异。但在群落组织水平,针阔混交林、椴树红松林和云冷杉林却具有一致 的多样性格局组建规律。多样性促进种比例随着空间尺度的增加而减少,中性种比例随着空间尺度的增加而增 大。中小尺度上多样性促进种在群落构建中起主导作用,而在大尺度上中性种决定了群落多样性格局。3)绝大多 数树种的空间分布与其多样性维持作用之间没有明显关联性。少数针叶树种臭松、红松和鱼鳞松在空间聚集分布 的尺度范围越大时,其对局域群落多样性呈非促进效应的尺度范围相对也越大。建议未来从物种聚集效应角度出 发进一步探讨群落多样性的形成和维持机制。      

北京明长城森林景观空间结构的分形特征及稳定性

为了从整体上了解北京明长城沿线森林景观空间结构的分形特征及稳定性状况,基于分形理论,以北京市长 城普查数据和近期森林资源调查数据为主要数据源,以北京境内明长城两侧3 000 m 范围内的森林景观为研究对 象,在对研究区各景观类型的周长和面积统计的基础上,又对各景观要素类型斑块形状指数及周长-面积的标度和 频度关系进行了定量分析,并结合分维数以及稳定性指数对各景观要素类型的分形特征和稳定性进行研究分析。 结果表明,研究区内各景观要素类型斑块形状指数以及周长-面积的标度和频度关系是客观存在的。周长和面积 统计表明,研究区以有林地和灌木林地为主,二者面积比重之和达83.38%,而疏林地和无立木林地景观面积比重 较少,分别为0.76%和0.36%。平均斑块形状指数、分维数以及稳定性指数分析表明,农地和其他用地景观的斑块 形状最为不规则,复杂程度最高,空间占据程度最大,稳定性最低,而疏林地斑块形状最规则,稳定性最高。其中, 农地景观稳定性指数为-0.086 7,表现为在其复杂形态下的一种稳定性。从整体上看,研究区自然景观斑块形状 较人文景观更为规则,稳定性更高。地形地貌和人为干扰是影响景观斑块形状和稳定性的主要因子。      

戴云山罗浮栲林群落主要树种空间分布格局

采用样方法对戴云山罗浮栲林群落进行调查,分析了罗浮栲林群落主要树种空间分布格局。结果表明,罗浮栲林群落乔木层主要树种中,小径阶(胸径≤10cm)林木占总株数的56.9%,其中云山青冈、树参呈随机分布,其它主要树种均呈集群分布,与林分总体分布格局一致;中径阶(10cm<胸径≤30cm)林木占总株数的35.7%,其聚集程度降低;大径阶(胸径>30cm)林木占总株数的7.4%,除罗浮栲呈集群分布,其余树种趋于随机分布,其分布格局主要与物种生物学特性和种群间的竞争排斥有关,且与物种的生境有密切联系。灌木层主要树种均呈集群分布。     

基于分形理论的晋中城镇化体系和经济发展区域差异研究

应用分形理论,以山西省晋中市为研究区域,结合统计分析软件和GIS技术,测算了晋中市农村城镇化体系的分形规律,并利用经济发展盒子维数和关联维数,讨论和分析了晋中市内各县(市)城镇化和经济发展的分形特征和规律。结果表明,农村城镇化体系呈现了自然科学所特有的分形特征——城市规模分形;农村的经济发展速度与地域分布高度相关,也具有分形特征,且城镇体系规模与经济发展相辅相成、互相促进;区域经济发展快慢受地形、地貌等自然条件的影响仍然比较大,并指出要消除自然条件的影响,不仅要依靠区域内经济的带动、国家经济开发项目的支持及其力度的增大,而且还要加快经济结构调整,开展区域之间的合作交流,进一步发挥区域条件互补的优势,提高区域经济收入。