基于GIS的典型黄土小流域边界线分形特征研究

流域边界线是影响流域发育的重要地形控制线,尽管它不具有特征标度区间,但在不同的尺度上都有着精细的空间结构特征,具有重要的地理意义.论文以分形理论为指导,在借鉴现有河流与水系分形特征计算方法的基础上,结合GIS研究了典型黄土小流域边界线的分形特征值计算方法.以5 m分辨率的高精度DEM数据为主要信息源,以陕西省绥德县韭园沟流域为典型研究样区进行了流域边界线的二维、三维分形特征值估算实验.实验结果表明流域边界线的三维分形特征值比二维分形特征值具有更好的区分度,可以较为客观地反映流域内部的地貌形态特征,今后应该进一步深化对流域边界线所蕴含的地学特征信息的科学认识.     

北江流域径流时间序列的分形特征解析

 径流时间序列具有非线性、复杂性和不确定性的特征,运用R/S分析法、多重分形方法对北江流域石角站1954-2006年的年平均径流量时间序列进行研究,解析其分形的特征。结果表明：北江流域石角站的Hurst指数远大于05,说明北江流域年平均径流时间序列具有明显的趋势性成分,即北江流域年平均径流量具有明显的持久性和长期记忆特性。结合V 统计说明,北江流域的年平均径流量的持久性经过15~20年之后会消失。根据多重分形方法,通过对幂谱和统计矩函数的分析,得出北江流域石角站年平均径流量时间序列的无标度性,借助分配函数、广义分形维数和多重分形谱对年平均径流量的研究,表明北江流域石角站多年平均径流量具有多重分形的特征,为北江流域径流的预测工作的做了重要的铺垫。     

长白山火山区水系流域地貌的多重分形研究

基于长白山火山区水系长度,对所得到的长白山火山区的卫星图像进行处理,采用多重分形对其水系流域地貌特征进行分析,提取了水系分布的特征参数,根据各项参数刻画流域内部地形的精细结构,突出异常局部的变化趋势,证实了长白山火山区水系流域地貌具有一定的多重分形特征.多重分形可以全面地对地貌形态的总体特征进行定量化描述,所得到的各项参数在研究长白山火山区水系的分布和特征产生积极意义,为进一步研究提供了新的方法和思想.     

武江流域洪水时间序列的R/S分析

该文证明了武江流域洪峰流量具有偏随机游动和分形特征,流域洪水时间序列具有明显的持久性和长期记忆特性.结合V统计,表明武江流域的年洪峰流量的持久性经过6年之后会消失;分析了武江流域53场洪水的持久性明显增加趋势的原因.     

分形分析法在汛期分期中的应用

在利用分形理论相对度量法计算容量维数进行汛期分期分析的基础上,提出采用绝对度量法计算容量维数进行汛期分期分析的方法,并将该方法应用于闽江上游流域建阳市的汛期分期分析,把汛期划分为前汛期、主汛期和后汛期.结果表明,分形分析法可揭示建阳市暴雨洪水发生的季节特性和分期规律,从而为汛期防汛指挥调度提供科学依据.     

作为流域山坡单元离散控制参数的河网阈值

对于基于山坡单元的GBHM模型,河网阈值的选取决定了模型模拟时的流域离散精度。该文以流域地形地貌分析为基础,提出了一种基于多重分形的河网阈值联合优选SD-MF法,该法首先根据传统方法确定河网阈值的选取范围,然后利用多重分形选取阈值范围内的相对最优值。SD-MF法在密云水库以上潮河流域及白河流域的应用结果表明:2个流域恰当的河网阈值均为0.675 km2,为流域GBHM模型的构建奠定了基础。     

分形分析法在汛期分期中的应用

在利用分形理论相对度量法计算容量维数进行汛期分期分析的基础上,提出采用绝对度量法计算容量维数进行汛期分期分析的方法,并将该方法应用于闽江上游流域建阳市的汛期分期分析,把汛期划分为前汛期、 主汛期和后汛期. 结果表明,分形分析法可揭示建阳市暴雨洪水发生的季节特性和分期规律,从而为汛期防汛指挥调度提供科学依据.     

泰山山地水系网特征研究

运用Horton定律以及分形分维理论与方法,对泰山(本部区)地区水系、流域的特征进行较为详细的分析研究,揭示了泰山水系的分布格局、结构特征,区内水系发育的差异性;分析影响研究区水系网特征形成的因素,并探讨其发育的状态.     

基于流域边界剖面线的陕北小流域分形特征（英文）

陕北黄土高原因其独特的地貌特征而成为重要的地貌研究区域.本文基于先进星载热辐射和反射辐射计(ASTER) 30 m空间分辨率的数字高程模型(DEM)数据提取的流域边界剖面线(CBP),评价了陕北黄土高原小流域的分形特征.通过对比盒计数法(BCM)、Higuchi法(HIG)和Hurst法(HUR) 3个分形维数估算模型发现,分维值计算结果略有不同.其中,BMC和HIG法计算结果更为接近.当HIG法在某些地方的分维数估值过高时,合计数法表现出更好的一致性和稳定性,适合于陕北黄土高原的分维值估算.研究发现分维值的大小与流域边界剖面线的复杂程度和谐波效应紧密相关,说明分维值对地貌特征变化敏感性与观测尺度无关.本文得到的陕北地貌分形特征与前人通过其他方法得到的结果一致,进一步证明了流域边界剖面线在地貌特征分析中的意义.该结果有望为区域土地利用规划、应用分形特征进行气候相关研究建模提供参考.     

基于GIS的河网分形研究

目的探讨在GIS支持下河网分维数的计算方法以及不同分维的意义。方法应用数字高程模型,在GIS支持下提取陕北黄土高原韭园沟流域的河网,利用空间分析方法、分形理论以及统计学知识进行计算、模拟。结果基于霍顿水系定律得到韭园沟流域河网分维数是1.662,基于分形基本定义得出的是1.589。结论①利用GIS计算河网分维数与传统方法相比,具有高效、简捷、检验性好的优点;②对同一河网,使用不同方法得到的分维数不同,表明河网分形性质丰富多彩;③分形维数对比时一般应满足计算方法一致,且在同一个无标度域内。     

蜿蜒河流平面形态的几何分形及统计分析

自然界中大型蜿蜒河流的平面形态是一种多尺度分形结构．笔者对蜿蜒河流平面形态进行了几何分形分析．计算了蜿蜒河流河道中心线的分形盒维数,并利用分形维数对大型河流的弯曲度和不规则程度进行了描述．另外,建立了对蜿蜒河流河弯形态进行识别、概化以及特征量统计分析的方法,并将其应用到黄河、长江等河流的几何形态统计分析中．河弯形态的统计结果能够为有关工程的建设、河流生态修复及理论分析等提供信息支持．     

基于分形理论的河床表面形态量化方法研究

提出以河床表面分形维数从整体上量化河床形态,并依据表面积—尺度法原理,在对现有面分维计算方法的表面积估算、边界处理及无标度区判断等方面进行改进的基础上,给出了适用于具有不规则边界的表面分形维数计算方法,该方法对河床表面分维计算具有较好的适用性.将典型河段的年内冲淤变化、局部河势、河型与河床表面分形维数变化结合起来,说明了河床表面形态具有一定的分形特征,河床表面分形维数可随着河床的冲淤变化而改变,河床形态冲淤起伏愈剧烈,则河床表面分形维数愈大,其能定量反映河床形态的复杂程度,可用于河势量化分析、河型判别以及河道形态阻力计算等相关问题研究.     

长白山火山区放射状水系分形特征研究

水系分维反映了水系的发育程度,体现了河道的复杂程度.以TM遥感数据和分形几何理论为基础,应用图像分析软件ENVI对长白山火山区水系进行了盒维数计算,经统计分析得到了该区四个子区域水系及整个区域水系的分维数.结果表明:长白山火山区水系分维数西部最大D=1.425,东部最小D=1.212;四个分区分维数的差异直接反映了其流...     

分形信息论及其应用

本文简述分形信息理论及其应用，解决了在分形几何学中悬而未解的问题，即什么是分形，什么是分形维数。本文所引进的分形示性数，分形维数与分形维谱统一与概囊了人们熟知的相信维数，容量维数、盒计数维数、信息维数与Ｒｅｎｙｉ维数。最后通过倍周期分支通向混沌之示例说明分形信息度量之应用，揭示分形信息论与分形几何学之间本质差别。分形信息论为复杂模式与图象之研究提供了新方法。     

二维河网系统分形动力学研究

河网系统是一个远离平衡态的、开放的复杂系统。现阶段认为河流的演变机理包括外在宏观形状表现以及内在微观动力学机制,而河流的演变也是二者之间的平衡转化。目前,使用分形理论对河流的特征及河床的演变发展研究已经成为一种重要的手段。鉴于分形理论运用的局限性,特别是算法有宏观形状而无微观机制的弊病,应用线宽和线面积这两个可以直接与河流动力学衔接的概念,推导了可以直接用绘制图形(河流)的线宽计算维数的线维数和线面积计算维数的面维数,实现了维数计算由点到线、面的突破,为河网分形发育程度与河流动力学及最小能耗等理论衔接提供了可能,即为构建河网外在形状和内在动力学的新理论,以及最终实现河流的宏观外在特征和微观内在特征的衔接提供了两种理论途径。     

世界油气田规模分布的分形研究

油气田规模分布对油公司及政府油气勘探策略意义重大.本文从数学规律的角度,应用分形理论对油气田规模与数量之间的规律进行研究.油气田规模分布的分数维D及分形拟合线可通过最小二乘法拟合得到.D定义为勘探成熟度,代表某区域勘探成效.其值越高,表明这个特定区域已发现的油气田越多而未发现的越少.分形拟合线包含有大量信息,包括:某一地区油气田的最大规模;大于某一储量级别油气田的累积总数等.这些信息将有助于分析某区域油气资源丰度、可能发现的油气田规模及其数目.通过对比世界不同地区油田规模分布的D值及分形拟合线,可以得出:美国勘探成熟度最高,新发现大型油气田的可能性也就最小;中东地区油气资源最为富集,发现大型油气田的可能性也最大:规模大于1000MMBoe的油田达50个,大于10000MMBoe的达12个(设定所有存在的油田都被发现).     

函数分形及其度量

本文依据分形信息论基本原理，给出函数分形的确切定义，考察分形函数的构造方法，导出函数分形示性数与函数分形维数的计算公式，讨论它们与经典维数之间的关系。     

储层砂岩孔隙分形性质的研究

根据统计特征体法测量分形维数的测试原理，用砂岩断面的扫描电镜图片半自动分析方法，对砂岩孔隙的分形维数和分形孔隙度进行了测试，得到了储层砂岩孔隙的分形性质与砂岩的成分、结构及成岩作用的关系。文章还对分形范围、分形维数、分形孔隙度及分形孔隙度与总孔隙度之比值作了评述     

基于分形维数的图像纹理分析

利用分数维能够把图像的空间信息和灰度信息有机结合起来的特性,提出了一种基于分形维数的图像纹理分析方法.为了更准确地描述纹理表面的粗糙度,该方法首先将纹理图像进行6种灰度变换并计算其相应的分形维数,同时采用H lder指数作为描述图像纹理的奇异性特征,然后利用提取的纹理特征对图像进行纹理分割.实验结果表明:采用该方法所分割的图像能很好地体现图像的纹理分布.