土壤表面不平度分形特性的图像分析方法

研究了分形几何理论和图像处理技术在土壤表面不平度分形维数计算方法中的应用。利用分形几何的相关理论针对图像预处理后的表面形貌的图像数据建立数学模型,得到可以表征土壤表面不平度的分形参数。为此,共选择了3种不同耕作方式的土壤表面作为研究对象,运用自行设计的程序进行了表面分形维数的计算。结果表明:不同类型表面的分形维数相差较大,利用分形维数能够进行土壤表面不平度的有效表征,同时能对不同类型的土壤表面进行准确分类。     

土壤地面不平度及接触分形模型

采用均方根法计算对实测土壤地面不平度数据进行分形维数值的计算。结果显示,土壤表面不平度具有典型的分形特征,可以利用W-M分形函数进行土壤表面的模拟。根据分形接触模型理论,建立车轮与土壤表面接触发生弹、塑性变形时的分形模型。     

土壤地面不平度的三维分形模型

为获得土壤表面不平度的三维模型,本文提出利用分形布朗模型进行构造的方法,首先对实测土壤表面不平度数据,利用均方根法计算出土壤表面的分形维数与方差。通过改变参数构建粗糙度不同的三维地面。结果表明,该模型可以作为车辆仿真测试的激励输入模型。     

活塞销表面分形维数与传统参数模糊逻辑关系

用表面轮廓仪测量磨削加工的活塞销轴,得到各试件粗糙轮廓算术平均偏差、轮廓微观不平度平均间距数值。采用功率谱密度法计算各轮廓的分形维数,应用模糊数学理论,求出分形维数与高度及间距参数的模糊逻辑关系。该方法可望用于磨削加工表面的微观几何形状误差的识别与分类。     

基于分形理论的树木图像分割方法

提出用分形维数和颜色对树木图像进行分割的方法，分割时用双毯法计算分形维数，用颜色、强度、局部分维、边界边缘等特征组合的方法进行区域生长。试验表明，基于分形理论对树木图像进行分割是一种非常有效的方法。     

活塞销表面分形特性研究

分形理论在许多工程技术领域得到了应用,对机械加工金属表面轮廓的研究表明：分数维可用于表征粗糙表面,应用分形理论,通过实验及计算,求出活塞销外圆表面的分数维和特征长度,为精加工表面特性研究提供了新途径。     

滚动轴承故障诊断的分形特征研究

针对滚动轴承振动信号的特点,从分形原理出发,利用分形维数的理论,详细讨论了盒维数的计算方法,并对由滚动轴承故障产生的非平稳振动信号进行了分形维数的定量描述.实验结果表明,由于滚动轴承不同状态动力学机理不同,其分形维数明显不同.利用分形维数可以准确地诊断出滚动轴承的工作状态,为非平稳信号故障诊断提供了一种有效的新技术.     

基于分形理论的设施土壤水分特征曲线研究

采用现场调查取样与室内分析相结合的方法,研究了设施栽培条件下原状土壤和扰动土壤分形维数及其与水分特征曲线的关系,结果表明:在相同质地的情况下,分形维数随土壤容重的增大而增大;设施土壤水分特性曲线原状土分形维数与扰动土分形维数具有良好的线性关系;通过原状土与扰动土分形维数的关系来预测的原状土水分特征曲线在整个含水率范围内预测结果与实测值一致性较好,表明根据土壤扰动土分形维数来预测原状土水分特征曲线是可行的。     

杨凌包气带深层黄土颗粒分形特性的实验研究

通过对包气带深层黄土土壤样品颗粒组成的分析,研究了土壤颗粒体积分形维数与土壤各粒级含量的关系.同时利用实测的土壤水分特征曲线,拟合得到其分形模型中的孔隙大小分形维数,最后对颗粒体积分形维数与拟合的孔隙大小分形维数的关系进行了对比研究.结果表明:体积分形维数介于2.577～2.748之间,且随包气带层深度的增加分形维数呈减小趋势;体积分形维数与0.5～0.25 mIn、0.02～0.002 mm颗粒含量呈显著负相关,与0.25～0.05 mm、＜0.002 mm颗粒含量呈显著正相关,所建立的多元回归方程拟合的体积分形维数相对误差限为0～0.42%,具有较高的精度;同一质地的颗粒体积分形维数与土壤水分特征曲线分形模型中的孔隙大小分形维数呈良好的线性关系.     

基于分形的柴油机故障诊断技术

实测了S195型柴油机正常状态及处于不同故障状态的缸体表面振动信号，利用分形理论对数据进行分析，计算了不同工况下振动曲线样本的分形维数，将其用于描述缸体在不同状态时表现的非线性行为。结果表明，当柴油机处于不同状态时缸体振动信号的分形维数是不同的，可以将其作为故障分析与诊断的依据之一。     

耕作土壤地表不平度的分形特性

利用激光式不平度测试仪测定犁耕耕地、圆盘耙耙地和驱动耙耙地地表的不平度，测定沿着3个方向进行，即平行、倾斜和垂直方向。通过对各种分形计算方法进行比较，对每一种地表不平度的RMS高度和分形维数进行了分析。结果表明：RMS高度和各种地表的相关性不如分形维数明显，而且两者间存在一定的关系。最后提出利用地表不平度指数可以较好地表征随机地面的特性，地表不平度指数越大，地表不平度越大。     

吊杯式移栽机作业时地表不平度的测量分析

为了研究吊杯式移栽机作业时所栽植土壤的地表不平度,采用超声波测距传感器,对吊杯式移栽机作业时的土壤表面不平度进行了测量分析。将超声波测距传感器垂直于地面安装到移栽机上,连续测量地表高低的变化,采用Lab VIEW编程控制超声波传感器的参数设定,由NI USB-6343 X系列数据采集卡采集数据,并可实时显示和存储在笔记本电脑上。计算分析所测数据,得出了试验田地土壤表面不平度的一些参数值,即地表不平度的RMS高度、轮廓微观不平度的平均间距和分形维数,为研究土壤特性对吊杯式移栽机性能的影响提供了一定的基础数据。     

犁耕土壤表面的三维分形插值重构

利用非接触式激光地面不平度仪测量三维犁耕地面不平度,采用不同的剔除率,对剔除后的犁耕地面不平度数据进行了三维分形插值重构,使用统计特性参数及分形特性参数对原始测量的犁耕地面不平度与插值重构后的犁耕地面不平度进行对比分析。研究结果表明:在剔除率小于80%的前提下,使用三维分形插值方法可重构出三维犁耕土壤表面,真实表达了原始的三维犁耕表面;并可得出犁耕土壤不平度的纵向无标度区间为459 mm,横向无标度区间为23 mm。这对三维犁耕地面不平度的最小测量间距提供了理论依据,为三维犁耕地面不平度重构提供了实用方法。     

基于分形理论的地下滴灌灌水器水力特性研究

为了研究滴头工作压力和土壤物理特性对地下滴灌灌水器流量的影响,采用分形理论分析各种级配土壤的分形特征;以土壤颗粒质量分形维数、灌水器工作压力、土壤容积密度、土壤初始含水率为试验因素,运用混合水平均匀设计方法进行试验。结果表明,粘粒含量大小是土壤分形维数的主要影响因素,土壤分形维数随着粘粒含量的增加而增大;PLASSIM公司地下滴灌灌水器流量随土壤分形维数的增大而减小,即土壤质地越细地下滴灌滴头流量就越小;通过试验所建立的包含有土壤分形维数因素的地下滴灌灌水器流量计算经验公式的普适性较高。     

正转旋耕土壤破碎情况的研究

测量了不同工况下的正转旋耕机耕作后土壤的质量百分比，获得了对应的土壤破碎的分形维数。结果表明：耕后地表土块尺寸的分布是一种分形，此分形维数可作为评估旋耕碎土质量的一项重要指标。     

深圳不同植被类型城市土壤团聚体组成与分形特征

采用干筛法和湿筛法测定了深圳市乔木、灌木、草地植被绿地土壤团聚体粒径质量分布,并基于分形理论研究了土壤团聚体分形特征。结果表明,①乔木、灌木、草地之间土壤>0.25mm粒级团聚体、平均质量直径及土壤分形维数均差异显著;土壤团聚体稳定性总体表现为草坪绿地>乔木绿地>灌木绿地。②土壤非稳性团聚体分形维数、>0.25mm粒级团聚体以及平均质量直径之间均极显著相关;水稳性团聚体分形维数、>0.25mm粒级团聚体、破坏率以及平均质量直径之间均极显著相关。植被类型显著影响城市绿地土壤团聚体分布及其分形特征。     

麦秸预处理方式对黄绵土结构及低吸力段持水性的影响

通过土柱模拟培养试验,对比研究秸秆经过粉碎、氨化预处理及与无机土壤改良剂(硫酸钙)混合配施对黄绵土结构及低吸力段持水特性的影响。结果表明,秸秆经粉碎、氨化预处理及与土壤改良剂配施后能显著提高土壤结构稳定性,降低土壤结构分形维数。其中粉碎氨化秸秆对提高土壤稳定性具有一定的迟效性。秸秆经过不同预处理后施入土壤使土壤孔隙连通性降低,并随着秸秆的分解得到改善。其中长秸秆对土壤孔隙连通性改善作用较粉碎秸秆差。试验表明,土壤团聚体分形维数与土壤结构评价指标均呈极显著负相关关系(P<0.01),土壤团聚体分形维数FD与低吸力段土壤孔隙分形维数Dp之间呈极显著直线相关关系,相关系数为-0.80。FD与Dp两者结合分析可定量描述不同预处理秸秆对土壤结构、低吸力段持水特性的动态影响过程。