计盒维数在种群空间分布格局中的应用研究综述

计盒维数是分形维数的一种,能揭示种群空间占据程度及其尺度变化规律。本文综述了计盒维数在种群空间分布格局中的应用,重点讨论了计盒维数与传统方法的结合在濒危植物种群空间分布格局中的应用,用于群落演替过程的研究以及与周围环境因素的响应等。认为计盒维数是种群空间分布格局研究的重要手段。     

村落景观形态实验性分形研究——以云浮大田头村为例

采用分形方法研究村落建筑空间的布局形态,以云浮南盛镇大田头村为例,应用计盒维数的方法测出该村落景观中的建筑布局形态的分形维数为1.034,并采用逆转盒维数的方法生成新的分形形态,以此得到模拟村落景观空间布局的实验性结果。     

毛竹无性系种群空间分布格局及其分形特征

毛竹(Phyllostachys heterocycla cv.pubescens)是主要通过地下茎无性繁殖的散生竹类,研究其种群空间分布格局,可以揭示毛竹种群的空间生长特性和生态适应机制。本文利用分形理论中的计盒维数和信息维数,对毛竹无性系种群空间分布格局的分形特征进行了研究,结果表明:种群空间分布格局存在分形特征,种群计盒维数在1.449 4-1.596 6之间,信息维数在0.432 2-0.468 7之间。毛竹无性系种群的计盒维数值接近最大理论值2,总体对生态空间的占据能力较强。毛竹种群格局分布类型表现为随机分布,其信息维数与种群分布格局的聚集强度不相关。运用扩散系数法分析也表明,毛竹种群格局的分布表现为随机性,但各样地之间的聚集强度指数仍存在一定的差异,种群格局聚集强度与分株种群的斑块特征和水平空间分布情况有关。     

两种百合种群空间分布格局对高温干旱气候的响应

将分形分析与方差均值比率及聚集强度指数相结合,比较分析了南川百合与泸定百合种群在高温干旱影响下的空间分布格局及其分形特征.研究表明:分形分析同方差均值比率及聚集强度指数测定得到的结果基本一致,说明分形维数不仅可以很好地反映种群的空间分布格局,也能很好地反映种群动态;两种百合种群的聚集强度均受到2006年高温干旱的影响,但南川百合种群所受影响比泸定百合大;两种百合的平均计盒维数和平均信息维数与2005年相比均减少,但南川百合种群平均计盒维数的减少比例(13.00%)约为泸定百合(9.04%)的1.44倍,平均信息维数的减少比例(22.71%)约为泸定百合(3.43%)的6.63倍,高温干旱天气对这两种百合的生长均有影响,泸定百合的抗热抗旱能力要高于南川百合,南川百合更易受高温干旱天气的伤害.与泸定百合相比,南川百合是一个比较脆弱的物种,在高温干旱等异常气候的影响下更易导致濒危,应尽快加以保护.     

黄河三角洲柽柳种群在水深环境梯度下分布格局的分形分析

利用计盒维数和信息维数两种分形方法分析了黄河三角洲湿地柽柳种群的空间分布特征及其水深梯度的变化。结果表明,不同水深梯度下柽柳种群分布格局的计盒维数均较大,随着水深的增大而逐渐减小,但变化幅度较小,反映了不同水深梯度下柽柳种群的对水平空间的占据程度均较大;信息维数总体上随水深的增大而减小,在水深低于-1.50m范围内,信息维数较大,柽柳种群的微观结构较为复杂,格局强度较高,水深高于-1.50m时,信息维数较小,柽柳种群的微观结构较为简单,格局强度较弱。从柽柳种群分布格局的信息维数来看,黄河三角洲柽柳种群的适宜水深应低于-1.50m。     

分形理论及分形维数的应用

本文从几个典型的分形例子出发，简要介绍了分形的理论及分形的定义，并对分形维数进行了研究，最后阐述了分形理论及其分形维数的应用。     

西藏昌都地区云杉群落空间分布格局的分形分析

基于分形几何的计盒维数研究了西藏昌都地区天然云杉群落空间分布格局，结果表明，云杉群落空间分布格局均具有统计自相似性，在不同的尺度范围内具有不同的空间分布格局；而计盒维数定量地表征了云杉群落占据空间程度及其尺度变化规律，其个体聚集尺度为2.0m；各类云杉群落空间格局具有较低的计盒维数（均＜1.3），表明其空间占据程度较低，这与其所处高寒的自然环境有关；云杉群落空间占据能力依次为云杉－桦类＞云杉－杨类＞云杉－柏类＞云杉－栎类＞云杉纯林。     

暖温带石灰岩山地森林种群格局的分形特征研究

从空间占据的角度入手,计算了研究区域内4种主要林分共6块样地的计盒维数。计算结果表明6块样地均存在贯穿于研究尺度的自相似规律,其中赤松林样地的计盒维数最大,而刺槐林样地的计盒维数差异较大。计盒维数的大小和不同植被的生态学特性和立地条件有关。最后从空间占据的角度对区域生态安全格局的维持和生态恢复提出了建议。     

南川百合与泸定百合种群格局分形特征的分析

本文应用计盒维数和信息维数比较分析了南川百合与泸定百合种群的空间分布格局及其分形特征。研究显示，南川百合与泸定百合种群的计盒维数和信息维数均较小（〈1．5，远离2），说明其占据生态空间的能力和格局强度都不大，体现其在群落中的劣势伴生地位。在2006年，南川百合各种群的平均计盒维数（0．7232）比泸定百合（0．7734）小0．0502，而其平均信息维数（0．4179）却比泸定百合（0．2381）大0．1798，这些数据表明，南川百合种群占据生态空间的能力比泸定百合弱，但其种群格局强度要比泸定百合种群大得多。在高温干旱的2006年，这两种百合的计盒维数与2005年相比都有所减少，信息维数都有所增加，但南川百合种群计盒维数的减少比例（13．87％）大于泸定百合（8．97％），约为泸定百合的1．54倍，其信息维数的增加比例（6．830%）却小于泸定百合（33．02%），泸定百合种群信息维数的增加量是南川百合种群的4．98倍，这些数据表明，高温干旱天气对这两种百合的生长均有影响；泸定百合的抗热抗旱能力要高于南川百合，南川百合更易受高温干旱天气的伤害。由于人为干扰和气候等环境因子的变化，南川百合和泸定百合均出现濒危迹象，此外，因南川百合抗热抗旱性能不强、占据生态空间能力弱等，导致其更加处于濒危状态，应尽快加以保护。     

基于分形维木材表面粗糙度的研究

应用分形维对木材表面粗糙度特征进行研究。首先，对Sarkar和Chaudhuri提出的分形维计算方法做了改进：其次，以60个树种为研究对象，提取和分析木材表面的分形维数。得出结论：分形维数能够反映木材表面的粗糙程度，可作为木材表面粗糙度的一种度量？     

城市公园人工生态岛营造模式探讨——以昭通市望海公园为例

指出了从古典园林中的一池三山到如今城市公园人工生态岛的营造,中国园林习惯于在水域开阔地带营造岛屿,人造岛也一直成为了园林中重要的设计要素。当代人造岛营造加入了生态的概念,在城市水系修复、生物栖息地营造方面发挥着重要的作用。基于此,探讨了当代城市公园在人工生态岛营造中的类型、模式,将城市公园人工生态岛营造分为3种类型:修复型、生境型、混合型。在营造模式上将景观美学与生态学相结合进行了分析,并以昭通市望海公园作为实例,提出了改进方案,以期能丰富风景园林在城市公园人工生态岛方面的研究。     

对于我国古典园林中正投影与类型学研究及设计方法的质疑

对由西学传来的正投影与类型学的研究与设计方法在我国古典园林研究与设计领域的应用进行了质疑,认为应该加入更多的贴合古典园林本身的政治、文化、地理、环境以及运动的体验过程等视角来看待我国的古典园林研究,避免将我国古典园林的研究引入一种僵化的视角与体制。     

豫西石质丘陵区不同土地利用方式下土壤颗粒分形特征

运用分形理论,以豫西石质丘陵区土壤为供试材料,分析了天然次生林、荒草地、混交林、杨树林、耕地等5种土地利用方式的土壤颗粒分形特征及其与土壤各粒级含量、理化性质之间的关系。结果表明:1)研究区土壤细粒化较明显,具有一定的水土保持效应;2)5种用地方式分形维数平均值介于2.510～2.629之间,分维值大小依次为天然次生林>耕地>杨树林>混交林>荒草地,可以在一定程度上反映石质丘陵区水土流失的程度;3)土壤颗粒分形维数与土壤颗粒含量存在较强相关性,即土壤中黏粒含量越高,尤其是0.002～0.001 mm粒级含量越高,分形维数越大;4)研究区土壤颗粒分形维数与速效钾含量呈显著正相关,与其它理化性质的相关性均不明显。     

竹炭孔隙性状的探索

将竹炭横切面与纵切面的扫描电镜照片放入计算机进行处理,得到竹炭两个切面的轮廓图像和二值化图像.运用Autocad软件,观察到竹炭孔隙形状极不规则,为曲线型,孔隙表面为非平滑表面.依据分形理论,竹炭孔隙非平滑表面具有分形特征,以盒计数法测定竹炭孔隙表面分形维数D =2.2723.对竹炭两切面的二值化图像进行像素扫描,计算出竹炭横切面孔隙率为56.26％,纵切面孔隙率为62.37％.以直观图像为研究对象,得到竹炭孔隙的基本特征,对表征孔隙结构有一定参考价值.     

中国古典园林滨水植物景观综述

我国古典园林有着优秀的传统,通过研究各个历史时期的滨水植物景观,总结其应用的主要植物种类、应用形式、景观特征、文化内涵,以期对我国现代滨水植物景观的建设提供借鉴意义。     

管窥分形在林业科学中的应用

针对土壤多孔介质结构的复杂性，从其结构形成的物理机制和Katz定律出发，利用分形几何理论，将土壤作为在统计意义上具有分形特征的多孔介质来研究，建立了分形维数定量化的函数式；试验应用扫描电镜法研究了土壤多孔介质断面微结构并算出分形维数。理论计算和试验测量结果都表明：不同经营模式人工林、天然林及混交林的土壤团粒结构分形维数对林地土壤性质变化均有影响，土壤大于0．25mm的团聚体与水稳性团聚含量越大，团粒结构的分形维数越小，土壤肥力越高，土壤团粒结构的分形维数与土壤团聚体、水稳性团聚体之间存在显著回归关系。分形理论为林地土壤科学管理提供了理论依据。     

铀尾矿库茅草植物根系发育的分形特征

研究了非线性科学中的分形几何理论,并将其应用到植物根系发育的结构上,对铀尾矿库上采集的茅草（Lemongrass）植物根系分形特征进行了研究。用FractalFox软件计算了植物根系的分形维数,结果发现：这种植物根系分维数都介于1．3305～1．5214之间,说明这种植物根系分形特征明显。实验中还发现生长在水环境旁的根系分维数明显高于在干燥环境下的根系分维数,说明湿润的环境能促进植物根系发育。     

杉木马褂木不同混交比例土壤团粒结构的分形特征研究

应用分形理论、弹性分析及边际分析法,建立了土壤团粒结构的分形维数与土壤团聚体含量、土壤结构体破坏率之间的回归模型,研究不同杉木、马褂木造林模式的土壤团粒结构分形维数对林地土壤结构性质变化影响的效应。结果表明:土壤>0.25 mm的团聚体及水稳性团聚体含量越大,团粒结构的分形维数越小,土壤结构越好,在不同杉木、马褂木造林模式中,以杉木和马褂木混交比例(3∶1)的土壤结构性最好;土壤团粒结构的分形维数与土壤团聚体、水稳性团聚体之间存在显著回归关系。土壤团粒结构分形维数对土体性质的变化产生较大的效应,为林地土壤科学管理提供了理论依据。     

唐河国家湿地公园景观设计中“天人合一”思想的体现

唐河国家湿地公园是现代城市公园的典型代表,通过文献查阅与实地调研方法,分析该湿地公园山石、植物、水体、建筑小品等造园四要素的特点,及其景观设计对中国古典园林“天人合一”造园思想的体现,讨论“天人合一”思想应用在现代园林建设中所具有的意义。     

应用分形维数研究狗牙根根系边坡固坡效应

植物根系形态非常复杂,很难定量确定根系对边坡土体的防护作用。笔者选择常见护坡植物狗牙根为研究对象,根据自主研发的分形维数计算软件确定狗牙根根系分形维数,提出基于根系分形特征的固土机理数值分析方法,将根土复合体当作由土体、根系所联系起来的有机体,研究在雨水侵蚀力和坡面径流侵蚀力作用下,不同根系分形特征对土体位移场的影响。根据根系分形维数与表层位移关系曲线,建立分形维数与边坡土体稳定性的相互关系,明确边坡植入狗牙根根系对表层土体稳定性影响,研究结果表明,分形维数与数值计算相结合,能够反映植物根系形态对边坡表层土体位移的影响,对于植物生态边坡的设计与施工具有现实的指导意义。