基于分维的多尺度植被空间格局分析

植被是一个地区植物群落的总体，是对于生态环境因素的综合反映。植被在空间上的分布是典型的分维数体，它在空间所有尺度上都有细节。在许多情况下分维数具有某种形式的自相似性，即它不随尺度的增加或缩小而变化，它独立于尺度。因此比较不同尺度上树种的空间格局与其对应的分维数值，可以对不同尺度上的空间格局有一个全面的了解。通过变异函数计算出的格局的分维数值可以描述不同尺度上空间格局的拓扑学性状和自相似性，可以很好地揭示植被的空间异质性。     

基于三维激光扫描成像系统的树木干曲线的分形特征

树木干曲线具有分形的结构,文章应用分形方法对甘肃小陇山地区86棵不同树种的单木以及解析木干曲线进行研究,通过计算得到干曲线的分形维数介于2-3之间,研究结果表明同一树种树木干曲线的生长趋势是一致的。经过对单木干曲线和标准解析木干曲线分形维数的测定以及比较分析,可以发现同一树种不同径阶的树木干曲线具有统计意义上的自仿射分形特征,表明分形方法在对树木及其组成部分的形态上的描述作用极大。文章针对立木的测量,采用三维激光扫描成像系统,不仅获得了丰富的测树因子信息,更以此为基础对森林计测学研究进行了扩展,是一项非常有意义的工作。     

不同风沙土壤颗粒的分形特征

应用土壤颗粒的重量与粒径分布原理来描述了古尔班通古特沙漠地风沙土壤颗粒的分形特征。通过对10种样品颗粒的机械组成进行分析,分别计算出了它们的分形维数(D=2.3237～2.9347),并分析了其与流动风沙土、半固定风沙土和固定风沙土之间的关系。分析结果表明,风沙土壤结构具有明显的分形特征,其粒径分布分形维数为2～3。土粒表面分形维数与2～0.2mm间的土粒含量存在显著的负相关;而与0.02～0.002mm和<0.002mm的颗粒含量存在显著的正相关,表现为随着土壤质地从流动风沙土、半固定风沙土到固定风沙土的变化,其土粒表面的平均分形维数呈依次增高。土粒表面分形维数与三种典型风沙土壤有机质含量为极显著正相关,而与其硬度为显著负相关。     

基于加权随机森林的番茄氮元素缺乏分级模型研究

基于叶面颜色特征建立番茄氮元素缺乏分级模型判别准确率可达08以上。夏季定植的番茄叶片表面会覆盖粘质腺毛,粘质腺毛利于番茄吸收水分和营养元素,相同营养液氮离子浓度下叶片黄化过程异于未覆盖粘质腺毛的叶片。故仅基于叶面颜色特征建立分级模型,其准确率降至0.65。覆盖粘质腺毛番茄其叶片周长和叶面积两个形状特征均小于未覆盖粘质腺毛的番茄叶片,本文将番茄叶片两个形状特征结合原有叶面颜色特征共同作为模型输入,建立新的番茄氮元素缺乏分级模型。搭建图像采集系统,该图像采集单元由树莓派和其相机模块构建,使用WiFi或4G网络完成智能手机、图像采集单元、本地计算机之间无线数据传输。智能手机通过Web界面可远程控制采集图像并将图像传输到云平台存储。本地计算机对图像进行预处理提取叶片形状、颜色特征后输入模型进行预测,并输出预测结果。试验结果表明,图像采集系统春季和夏季平均温度在19.7~28.3℃范围内,光照在1.125~9.543lx范围内均可正常使用,采集的图像经预处理分割后降低了环境光线的影响。使用优化后的加权随机森林模型,基于形状特征和颜色特征相结合的叶片氮元素缺乏分级判别准确率可达0.83。     

形状指数的变动及树干几何体变化规律的研究

用Kunze M.曲线模型的形态指数公式,对桦树、山杨和落叶松树干形态指数的变动及树干几何变化规律进行研究,为森林资源管理、培育优良木材提供理论参考。研究结果表明:桦树、山杨和落叶松树干中抛物线体部分占绝大部分,其中桦树为65.7%、山杨为59.7%、落叶松为65.7%。     

基于随机分形的树木(枫树)可视化研究

为了更好地发挥森林效益,提高森林的管理效果,需要虚拟不同树木生长过程的形态,建立相应的可视化系统,从而寻找树木生长规律,用来指导实践。本文首先介绍了虚拟单棵树木的两种分形方法:L系统和迭代函数系统。在此基础上对其进行改进,考虑到气候、温度、阳光和风向等因素对树木生长形态的影响,在生成规则和仿射变换、树木初始角度、树木主干与枝干的夹角、树枝的粗细和长度等五个方面分别引入随机因子,用Matlab软件进行编程,实现了枫树不同形态的绘制。此方法可以推广到虚拟不同植物的形态等,在虚拟农业研究、虚拟场景、景观设计、动画制作等方面有广泛的应用。     

驻极体对大肠杆菌的影响研究

为了有效防止空气中的大肠杆菌附着在食物等表面对人和动物造成腹泻等肠道疾病。以聚四氟乙烯制作的驻极体薄膜为试材,用控制变量法与理论分析和试验研究相结合的方法测得带负电和带正电的驻极体薄膜对大肠杆菌的影响数据。结果表明：带负电的驻极体薄膜对大肠杆菌的正常生长具有抑制作用,最高抑制率达到70.82%;带正电的驻极体薄膜促进了大肠杆菌的生长,最高促进率达到54.65%。进一步用光学显微镜观察到在带正电的驻极体薄膜下处理后的大肠杆菌菌落生长密集,带负电的驻极体薄膜处理后的菌落生长稀疏。驻极体薄膜对大肠杆菌生长造成影响的机制主要是静电场影响了大肠杆菌分子的膜电位,进而影响大肠杆菌的生长。带负电的驻极体薄膜对大肠杆菌具有良好的抑制作用,可为生产与驻极体灭菌有关的材料提供理论依据。     

青土湖干涸湖底2种典型固沙植物群落土壤粒径分布分形特征与养分关系研究

以石羊河流域下游青土湖干涸湖底人工梭梭林和白刺灌丛沙包土壤为研究对象,通过分析2种植物群落5种立地条件土壤粒径分布和分形特征及其与土壤养分的关系,揭示了湖底2种典型植物群落土壤粒度的分布特征。结果表明:1）研究区固沙植被0~10 cm土壤颗粒以细砂粒为主,没有粗砂粒,其中白刺灌丛沙包表层极细砂含量、土壤颗粒物分形维数较梭梭林和对照区高。2）土壤颗粒分形维数与各粒级颗粒百分含量的关系差异较大,分形维数与黏粒、极细砂含量呈显著正相关,与细砂、中砂含量呈显著负相关,但是与粉粒含量关系不显著。土壤颗粒分形维数越大,土壤所含的细粒物质越多。3）土壤分形维数D值、黏粒、粉粒含量与有机质（SOM）、全N（TN）呈正相关性,土壤颗粒物的分形维数越大、土壤黏粒、粉粒含量越高,则土壤有机质、全N含量越高。综合分析,固定白刺灌丛表层土壤沙化程度相对较低,其他类型风蚀严重,因此,应积极采取生物措施和工程措施开展生态修复防治风蚀和盐尘暴的发生。     

景观要素的分维数与其形状参数的二元线性回归模型

利用方格网法研究了景观要素的分线数（FD）与其形状参数的关系,并建立了分维数（FD）与长宽比（L／W）和面积周长比（A／P）的线性回归模型,讨论了该模型的景观生态学意义。     

小叶章种群地上生物量与株高的分形特征

小叶章（Ｄｅｙｅｕｘｉａａｎｇｕｓｔｉｆｏｌｉａ）为三江平原的代表植物,也是优良的饲用植物,文章应用分形理论的方法,探讨了三江平原典型草甸小叶章种群地上生物量与株高的关系,揭示其地上生物量的积累和空间分布规律及生长过程。结果表明：两者之间存在分形特征,具有自相似规律。在６～９月其分形维数Ｄ值分别为１１６９、１６７４、２０６５、１８４３;在整个生长季其Ｄ值为１７３０。说明小叶章种群生物量积累及其空间分布是一个分形生长过程,服从Ｄ值规律增长。其成熟植株可看做是生长初期植株经生长放大而形成的。