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基于GIS和DEM的水系三维分形计盒维数的计算 总被引：3，自引：0，他引：3
实现具有三维立体特征的河网水系分形维数的准确计算,是目前分形地貌学面临的主要问题之一.该文依据三维分形计盒维数的基本原理,提出基于DEM和ArcGIS的水系三维分形计盒维数的计算方法,并以湖北省恩施市境内水系为例,验证了方法的可靠性,说明三维计盒维数比二维计盒维数更能反映水系的空间分布特征和内部结构. 相似文献
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地貌演化是地貌学研究的重要内容之一。通过选择若干反映地貌演化特征综合性较强的指标,以30 m分辨率的DEM数据为基础,对内蒙古十大孔兑流域的地貌演化格局进行了研究。在借助灰色GM（1,1）模型对研究区地貌演化特征的空间变化规律进行分析的同时,进一步结合构造活动、岩性特征及气候演变对孔兑流域地貌景观的成因机制及形成效应进行了探讨。结果表明：十大孔兑各流域目前除罕台川为接近壮年期的幼年地貌以及壕庆河为老年期地貌之外尚处于壮年期演化阶段,孔兑流域在未来较长时期内产沙潜力仍然巨大,其入黄泥沙中来自上游砒砂岩区的粗砂及库布齐沙漠沙分别在长短期尺度上扮演着重要角色;孔兑区所受的内外营力对抗作用或侵蚀强度以西部大于东部、中上游区表现突出为特点,其原因主要与西侧地表隆升程度较高有关,而降雨的空间差异对地貌演化效应的影响相对较小;与之相反,主沟纵剖面却以东部流域演化程度较高为特点,这主要与东部地表本身抬升程度低而慢有关,其次与东部降雨量略多以及岩性特征可能也存在一定关系。此外,从地貌景观的西高东低格局的形成时间考虑,其演化和发育时间主要集中在第四纪以来,期间由于气候变化可能经历过若干次“慢-快”发育的交互变化过程。 相似文献
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陕北洛河流域地貌演化阶段的定量分析 总被引：1，自引：0，他引：1
根据洛河流域地貌南北纵向区域分布规律,并参考张宗祜先生(1986)编制的"中国黄土高原地貌类型图",将洛河流域由南至北依次划分为洛川黄土塬区、甘泉一志丹黄土梁状(为主)丘陵沟壑区及吴起黄土峁状(为主)丘陵沟壑区3个地貌区。借助于GIS的空间分析功能,对洛河流域3种不同地貌绘制了Strahler曲线,采用高程积分法、信息熵法、侵蚀积分值法进行计算。结果表明:3种地貌区均属于壮年期地貌发育数量特征值范围,说明洛河流域总体的发育状态已经开始进入壮年期,但不同地貌分区的发育阶段不尽相同;洛河流域不同地貌的面积-高程积分曲线的S值大小排列顺序为:吴起黄土峁状(为主)丘陵沟壑区< 洛川黄土塬区< 甘泉一志丹黄土梁状(为主)丘陵沟壑区,与理论情况不相符。分析认为,这可能是由于近年来洛川黄土塬区侵蚀强度增加对洛川黄土塬区的地貌发育产生了一定的影响。 相似文献
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喀斯特流域水系分形, 熵及其地貌意义 总被引：11，自引：3，他引：11
把分形理论和熵有机地结合起来，系统地研究了喀斯特流域和非喀斯特流域的干谷水系、常流水系和地下水系的分形结构及其熵的地貌意义，初步揭示了流域水系的形成与地貌发育演化之间的关系，认为仅利用水系的分维值来分析地貌演化是不够的，还应考虑流域水系的熵值变化． 相似文献
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不同比例尺下中国水系分维数关系研究 总被引：7，自引：1，他引：6
应用分形理论,再次验证整个中国水系及各流域水系分形特征的客观存在;通过比较1:450万及1:1200万比例尺计算的分形维值大小及变化规律,表明单一尺度的分形规律在其它尺度下依然存在;大比例尺条件下计算得到的分形维值也大,且各层次不同流域的分维值在不同比例尺条件下的变化也呈现相同的趋势,表明图源比例尺对分维计算值的影响。 相似文献
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河南省城镇体系空间结构的多分形特征及其与水系分布的关系探讨 总被引：24，自引：2，他引：22
基于河南省城镇体系空间结构的多分形性质及其与水系的分维关系的实证探讨发现如下地理规律:①在较大标度范围内,河南省城市体系的空间结构为简单分形,但在较小标度范围内,系统已经具有明确的多重分形特征;②多分维谱在参数q≈-4处出现标度间断,从而城市体系的空间结构发生对称破缺。③城市体系空间结构的分维小于水系空间结构的分维。由此证明:第一,多分形是由单分形演化而来,城镇体系的多分形结构是基于地球表面的分形支体由测度集中区向测度疏散区渐近发育的。第二,城市体系的分形发育与水系的分维结构具有一定的数理关系,城市体系的分维理当小于水系维数。 相似文献
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水系的分形维数及其含义 总被引：66，自引：6，他引：66
在分述水系分维数的几个计算方法基础上，对两上试区采用地图照相缩小后扫描以及图象处理的方法提取河流信息，以计盒方法计算水系的分维数，并据此提出划以域地貌侵蚀发育阶段的方法。 相似文献
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2015年12月召开的中央城市工作会议提出“在中西部地区培育发展一批城市群、区域性中心城市,让中西部地区广大群众在家门口也能分享城镇化成果”。黄土高原是我国水土流失最严重和生态环境最敏感的地区之一,地貌水系特征对其城镇化建设尤为重要。从黄土高原独特的分形地貌入手,以无定河流域为研究对象,探究城乡居民点与地貌水系的耦合关系。分形维数上,通过盒维数法测算出19处小流域沟道水系分形维数,并分析城乡居民点的数量、等级与沟道分形维数的内在联系。空间上,采取缓冲区分析居民点与沟道水系的临近关系并探究水系与居民点等级对应特征。研究发现：在数理分析上,（1）各小流域的分形维数越高,单位面积的居民点数量越多;沟道分形维数一定时,高等级居民点的出现会降低沟道内单位面积低级别居民点数量。（2）河谷沟道的分形维数达到1.223是沟道内出现县城的必要而不充分条件。在空间分析上,（3）城乡居民点分布与分形沟道水系相临近,并且居民点等级分布规律具有自相似性、层级迭代性。基于以上特征探索具有地域特色的镇村体系布局模式,以期为该地区城镇建设提供理论依据。 相似文献
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基于三维计盒法的城市空间形态分维计算和分析 总被引：3，自引：1，他引：2
将城市形态分形维数的二维盒维数方法扩展到三维空间,提出了一种三维盒维数计算方法;并且针对以往城市分形研究中人工判定无尺度区不精确的问题,借鉴了二阶导数的方法进行分形无尺度区的自动识别;以扬州市中心城区2003年与2012年两期数据为例,详细介绍了城市三维空间形态分维计盒法的计算过程。实验结果显示,通过二阶导数方法能够有效的自动识别无尺度区;2003年与2012年数据无尺度区线性拟合确定系数R2均在0.996以上,扬州市三维空间形态具有明确的分形特征;2012年较2003年三维分维值的增加表明扬州市城市三维空间利用总体上趋于有效与紧凑。 相似文献
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沙漠化的分形特征研究 总被引：21，自引：11，他引：10
在国内外有关学者研究的基础上,运用分形理论研究沙漠化的分形特征。结果表明:①作为风沙地貌形成的物质基础──沙粒,其粒径分布具有分形特征,其分维值的大小差异体现了沙物质分布的区域差异性。②风沙地貌是一种典型的分形几何实体,沙丘分布具有分形特征,其分维值体现了风沙地貌的自相似性规律。③风沙流结构不但是分形,而且是多重分形,其分维值与风速有着极大的关系。④荒漠绿洲景观镶嵌结构具有分形特征,各景观要素的分维值大小代表着该要素镶嵌结构的复杂性和稳定性程度。在黑河流域,自然绿洲的镶嵌结构最具复杂性,也最具稳定性。⑤沙漠化过程具有多重分形特征,如果用降水和风速为标度度量沙漠化过程,都表现出某种不规则性。 相似文献
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典型黄土地貌类型区的地形复杂度分形研究 总被引：9，自引：0，他引：9
黄土高原地貌形态与地形复杂度自南向北有序变化,构成了举世瞩目的独特的地理景观。选择陕西省南北剖面六个典型黄土地貌样区为基本实验区,以其1∶1万栅格DEM为数据源,探讨典型黄土地貌类型区的地形复杂度分形与空间分异特征。首先提出的元分维模型方法,以计算得到的DEM元分维值作为特征指标,研究样区的地形复杂度问题。这种通过滑动窗口的扩展分维分析方法,既可以用于分析该区域不同尺度下的地形复杂度变化情况,也可以探讨区域的局部单元复杂程度及其空间分布,从而不再局限于对全区域的单一分维评价。以此为基础,进一步应用元分维谱方法,研究地貌网格单元的元分维分级分布情况。实验结果表明:以绥德和延川为代表的黄土峁状丘陵沟壑区最为复杂,以宜君和甘泉为代表的梁状丘陵沟壑区居中,而以淳化为代表的黄土塬区和以神木为代表的风沙黄土过渡区最为平缓。实验进一步证明了扩展分形方法在黄土地貌研究中的可行性。 相似文献
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中国大陆山系、断层系与水系的空间维数及其关系 总被引：2，自引：0，他引：2
根据分形理论,应用网格法系统地探讨了中国大陆山系、断层系与水系的空间分形结构,并计算出中国大陆以及三大自然区山系、断层系与水系的空间维数,在此基础上还探讨了山系、断层系与水系空间维数在三大自然区的变化情况。得出的基本结论为：(1)中国大陆山系、断层系与水系的空间分形结构是客观存在的;(2)中国大陆山系的空间维数值为1．1513,中国大陆断层系的空间维数值为1．2507,中国大陆水系的空间维数值为1．4169;(3)在三大自然区中,山系、断层系空间维数值均以青藏高原区相对为最大,而以西北干旱区相对为最小,山系与断层系空间维数值的变化在空间上有着一致的对应关系,山系空间维数值较大,则断层系空间维数值亦较大,而水系空间维数值的大小依次为东部季风区水系、青藏高原区水系与西北干旱区水系;(4)中国大陆山系、断层系空间维数响应的关系为DF＝0．6884DM 0．4446(式中：DM为山系的空间维数,DF为断层系的空间维数)。该式不仅为山系、断层系关系的定量化研究提供了全新的手段,而且还为山系、断层系内在密切关系的证实提供了全新的分形理论的证据;(5)整个中国大陆山系、断层系与水系的空间维数值并不等于三大自然区相应要素空间级数值的简单加和平均值;(6)进行山系等地貌现象的分形研究,应遵循相同的分维计算方法,否则将失去进行分维数横纵向比较的意义。 相似文献
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分形在数字水系累计汇水量阈值确定中的应用研究 总被引：1，自引：0，他引：1
基于DEM提取水系时,累计汇水量阈值的确定是关键。该文首先论述如何在GIS支持下,用计盒维数法计算分形维数;然后计算不同累计汇水量阈值条件下提取的水系的分形维数,进而分析阈值、水系的形态特征及其分形维数三者间的关系;最后通过比较实际河流与不同阈值下水系的分形维数,确定合适的阈值。实验表明,基于GIS计算分形维数的方法具有可操作性与高效性。同时,用分形维数量化阈值对水系提取的影响,并以实际河流的分形维数为参考,避免了阈值确定的随意性。 相似文献
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应用分形理论中的计盒维数,分别研究了准噶尔盆地南缘天然生长的柽柳属植物种群及群落的分布格局.结果表明,准噶尔盆地南缘不同类型柽柳种群与所有柽柳属植物种群构成的群落的分布格局,均具有明显的分形特征.以该研究区植物群落主要优势种多枝柽柳、刚毛柽柳、长穗柽柳和所有柽柳属植物群落为研究对象,分析了其计盒维数,它们的计盒维数分别为1.196、0.850、0.953和1.821;其值域为0多枝柽柳种群(1.196)>长穗柽柳种群(0.953)>刚毛柽柳种群(0.850). 相似文献
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地貌发育动力特征是探索流域产沙机制的基础。位于鄂尔多斯台地北缘和河套盆地之间的"十大孔兑"是黄河内蒙古段的十条重要支流(孔兑,季节性洪水沟,蒙古语)。流域内存在严重的风-水两相侵蚀作用,产沙量大,对入汇段黄河的输水输沙过程产生重要影响。本文以DEM数据为依据,采用数学函数形态拟合、河长坡降指数分析以及Hack剖面分析的方法,并结合区域地质和气候特征方面的数据,对流域主河道纵剖面的形成和演化特征进行了分析。结果显示:除了壕庆河之外,孔兑各流域主河道纵剖面目前均表现为指数函数拟合形态,处于侵蚀演变的早期阶段;纵剖面指数函数的拟合度自西向东呈下降趋势,而对数函数拟合度则呈现上升趋势,说明其发育程度在该方向上趋于增高,产沙量随之减小;孔兑各流域构造活动性普遍较弱,并存在自西向东降低的趋势;纵剖面平均高程与莫霍面平均深度,河长坡降指数平均值(SL)与纵剖面指数函数拟合系数关系均很密切,表明纵剖面特征的基本格局受内营力特征影响;Hack剖面特征表明各流域均处于隆升状态,其中西部孔兑流域高于东部;从纵剖面演化的时空模式上讲,孔兑流域东部和西部的差异性隆升大致出现在上新世前后,西部孔兑流域海拔增长较快,使得纵剖面因受侵蚀而降低的高程得以弥补,而东部流域纵剖面由于隆升速度慢,外营力的作用效应相对凸显,纵剖面下凹较甚,演进程度相对较高。 相似文献
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基于实测的军事地形图和Landsat遥感影像,重建了20世纪30年代至2015年的近百年长江荆江段河道演变空间数据集,并以此为基础使用计盒维数法在ArcGIS 10.2平台上测算得出河道分形维数近百年来的变化过程。研究表明：荆江河道具有明显的分形特征,河道分维数值在1.074 7~1.049 1之间变动,平均值为1.061 3。近百年来荆江河道演变可以划分为2个阶段：20世纪30~50年代和1976~2015年,其分维均值分别为1.074 3和1.052 6。近百年来荆江河道处于逐渐趋于稳定的过程中。各时间断面下荆江的分维值都高于上荆江,下荆江的河流复杂程度大于上荆江,且荆江河道分维的变化主要取决于下荆江。近百年来荆江河道分维下降的原因主要是1949年后荆江河道大规模治理和人工截弯取直。 相似文献
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为了探讨塔克拉玛干沙漠小尺度风沙地貌形态特征,对沙漠腹地复杂纵向沙垄横断面的上覆沙丘的分形特征进行了研究。沙丘形态野外测量采用RTK(real-time kinematic)技术,并通过南方测绘软件(South Survey)量算形态特征参数。研究结果表明:(1)沙丘形态具有分形特征,饼状沙堆和沙片的分维数是1.292 2,新月形沙丘的分维数是1.286 6,简单线性沙丘的分维数是1.102 5,新月形沙丘链的分维数是1.085;(2)在不同地貌部位之间,分维数差异不大(1.0~1.3),变异系数为0.06,表明复杂纵向沙垄上覆沙丘形态有自相似性;(3)沙丘的各形态特征参数变异系数的空间变化趋势一致,且与分形维数呈显著的线性正相关(P<0.05),表明沙丘形态分形维数能客观反映沙丘形态特征。在塔克拉玛干沙漠腹地纵向沙垄区,沙丘形态分形维数可以作为反映风沙环境特征的定量指标。 相似文献
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一个国家或地区海岸线长度的确定,应首先计算其标度区和分维,然后选用标度区下限附近的量测尺度进行量算。以1∶50万电子地图为基础,在Arc GIS技术支持下选用33种尺度研究中国大陆海岸线的标度区及其盒计维,用手工作业法量测海岸线的量规维,并对中国现行大陆海岸线长度的可靠性进行讨论。结果表明:中国大陆海岸线的标度区在400~0.1 km之间。海岸线量规维和盒计维分别是1.2004和1.0929,量规维比盒计维更能精确表征海岸线不规则程度。杭州湾以南和以北海岸线的量规维分别是1.2565和1.1204。当量测尺度为0.1 km时,中国大陆海岸线的长度约21900 km;当尺度为0.25 km时,长度为18214 km,接近现行海岸线长度。 相似文献