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分形理论对处理土地利用结构之类的非线性对象具有较强实用价值, 分维值作为该理论的重要测度指标, 其计算常基于栅格数据, 由此导致了土地结构边界信息的损失, 也减弱了分维值对土地利用空间结构特性的揭示作用。本文以苏州市1:10 万土地利用数据为例, 对研究区的土地利用空间格局进行分形分析, 通过分析不同栅格大小的土地利用分维值, 建立分维值与栅格粒度之间的定量关系, 并通过栅格数据推算矢量分维值, 分析推算误差及其原因。结果表明, 苏州市土地利用格局符合分形理论的一般规律;苏州市整体土地利用程度较高, 耕地、建设用地结构较为简单, 而未利用地、林草地结构较复杂, 水域斑块结构复杂性较低;随着栅格粒度的增加, 土地利用分维值呈现增加趋势, 且粒度与分维值之间存在二次函数的定量关系, 可以通过此关系式在一定误差范围内推求矢量数据的土地结构分维值, 斑块数量与整体规模是影响推求精度的重要原因。 相似文献
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何亚芬 《资源与生态学报(英文版)》2021,12(2):192-202
土地景观形态能够反映土地利用空间行为特征。在对鄱阳湖地区1995年、2000年、2015年和2018年4个时间点的土地利用现状进行描述的基础上,通过分形维数、分形稳定性、斑块密度、斑块形状破碎度和景观隔离指数分析区域景观格局变化,并运用分形理论对土地利用空间行为进行分析。研究结果显示在1995年到2018年的20多年间,建设用地一直是分形维数最高的土地类型;但从时间尺度上,建设用地的分形维数呈下降趋势,表明建设用地空间形态在土地利用空间行为的作用下逐渐向有序方向发展。水田、旱地和有林地一直是分形维数最低的土地利用类型,且处于景观分形不稳定状态。斑块密度、斑块形状破碎化指数以及景观分离度指数的计算结果支持了分形维数分析的结论。从实现区域土地合理布局的角度,建议通过科学合理的规划,降低区域建设用地的分形维数,引导建设用地有序发展。对于诸如有林地、灌木林地、高覆盖度草地和水域等自然景观,应增加其分形维数以减少人为干扰,维护其稳定性。同时建议在国土空间规划中引入分形维数,将分形维数作为评价区域土地利用格局合理性的一项指标。 相似文献
3.
《资源与生态学报(英文版)》2021,(2)
土地景观形态能够反映土地利用空间行为特征。在对鄱阳湖地区1995年、2000年、2015年和2018年4个时间点的土地利用现状进行描述的基础上,通过分形维数、分形稳定性、斑块密度、斑块形状破碎度和景观隔离指数分析区域景观格局变化,并运用分形理论对土地利用空间行为进行分析。研究结果显示在1995年到2018年的20多年间,建设用地一直是分形维数最高的土地类型;但从时间尺度上,建设用地的分形维数呈下降趋势,表明建设用地空间形态在土地利用空间行为的作用下逐渐向有序方向发展。水田、旱地和有林地一直是分形维数最低的土地利用类型,且处于景观分形不稳定状态。斑块密度、斑块形状破碎化指数以及景观分离度指数的计算结果支持了分形维数分析的结论。从实现区域土地合理布局的角度,建议通过科学合理的规划,降低区域建设用地的分形维数,引导建设用地有序发展。对于诸如有林地、灌木林地、高覆盖度草地和水域等自然景观,应增加其分形维数以减少人为干扰,维护其稳定性。同时建议在国土空间规划中引入分形维数,将分形维数作为评价区域土地利用格局合理性的一项指标。 相似文献
4.
干旱区典型流域近30年土地利用/土地覆被变化的分形特征分析——以玛纳斯河流域为例 总被引：24，自引：2，他引：22
利用1976、1989、2005年三期遥感影像,运用GIS和分形理论研究干旱区典型流域——玛纳斯河流域近30年的土地利用/土地覆被变化的复杂性和稳定性。结果表明:玛纳斯河流域各时段的土地利用/土地覆被类型分布具有分形结构,土地利用/土地覆被类型形状复杂性和斑块的稳定性波动变化,1976、1989、2005年三时期的各种土地利用/土地覆被类型总平均分维值分别为1.394 0、1.363 4和1.389 9。总平均稳定性指数分别为0.606 0、0.636 6、0.610 1。三期土地利用/覆被类型平均稳定性排序为:沙地>未利用土地>居民点工矿用地>水域>林地>草地>耕地>盐碱地。耕地、林地、草地、盐碱地稳定性相对较差。通过对流域土地利用/土地覆被类型变化复杂性和稳定性的研究,可以为政府协调水土开发和调整土地利用结构提供支持。 相似文献
5.
《地理与地理信息科学》2016,(1)
数据格式(矢量和栅格)和栅格粒度的选择对准确分析土地利用稳定性、正确指导土地利用规划至关重要。该文以临沂市2010年1∶5 000比例尺土地利用现状图为基础数据源,运用分形理论和GIS技术研究不同数据源下临沂市区土地利用类型的分维值和稳定度。结果表明:临沂市土地利用总体稳定性弱,建设用地、园地稳定性较强,水体、未利用地、林地稳定性较弱,耕地、交通用地、草地属于受数据格式影响大的敏感地类;敏感地类突出反映了矢量和栅格研究结果的偏差,最佳适宜粒度下的栅格数据产生的是平稳偏差,通过采用第一尺度域内的粒度作为最佳适宜粒度降低了与矢量结果的偏差。该研究对土地利用景观格局分析中数据源的选择具有参考意义。 相似文献
6.
威海市土地利用分形特征动态变化 总被引：9，自引：2，他引：7
基于威海市三期土地利用遥感解泽数据,应用土地利用空间形态分形模型,获得了1985年、1995年和2000年三个时期威海市各主要地类的分形维数和稳定性指数;通过叠加分析等方法,计算出了1985-1995年、1995-2000年和1985-2000年三个时间段各主要地类动态度.在此基础上.对威海市土地利用分形特征时空格局变化特点、动态度变化特点进行了研究.结果显示:1985年、1995年和2000年分维数较大的主要地类均是未利用土地、城镇用地和水域等,分维数较小的地类均是农村居民点和其他建设用地.从1985年到2000年,各主要地类的分维数平均值旱现出逐渐减少的趋势,总的来看,土地利用类型的形态向着简单、规则的方向发展.在不同时段,各主要地类的分维数和稳定性指数变化特点存在较大差异.农村居民点、其他建设用地和未利用土地在三个时期的空间结构较稳定,水域、城镇用地、草地和耕地在三个时期的空间结构较不稳定.1985-1995年,威海市城镇用地年增长率最大,林地年减少率最大;1995-2000年,城镇用地年增长率最大,水域年减少率最大;1985-2000年,城镇用地年增长率最大,未利用土地年减少率最大;威海市城镇扩展迅速,城镇化趋势显著.社会经济快速发展、政府规划、城镇化等因素是威海市主要地类分形维数、稳定性指数和动态度变化的主要原因. 相似文献
7.
干旱区不同土地利用类型的时空分形特征研究——以塔里木河干流区域为例 总被引：5，自引：2，他引：3
以新疆塔里木河干流1990年、2000和2007年土地利用数据为例,应用分形理论来分析干旱区内陆河流域土地利用空间结构复杂性、稳定性以及动态变化性,通过建立距离河道不同的缓冲区范围来变化空间尺度,研究分形的空间尺度变化效应。结果表明,各种土地利用类型都具有空间分形特征,1990年土地利用分形维值由大到小的顺序是其它用地>牧草地>耕地>林地>居民及独立工矿用地>未利用地,2000年和2007年土地利用分形维值大小顺序为其它用地>牧草地>耕地>林地>未利用地>居民及独立工矿用地;通过空间结构稳定性指数分析得到天然植被(林地、牧草地等)的空间结构稳定性比较小。随着空间尺度的逐级扩大,各土地利用类型的分形特征依然存在,但分形维数减少,土地利用空间结构总体趋于简单状态下稳定。 相似文献
8.
在GIS和分形理论的指导下,将延安市宝塔区的土地利用类型进行了分类,得到研究区的土地利用分类图,并在分类的基础上,对宝塔区的各种土地利用类型进行分形维数的分析.计算结果表明:(1)宝塔区的土地利用类型的景观风貌是以林地为基质,以草地、园地、居工、未利用地为斑块镶嵌结构,并且以水体和道路为线状廊道的景观结构模式.(2)宝塔区各种土地利用类型的分维数从大到小的顺序依次为:水体、道路、草地、林地、耕地、园地、未利用地,居工;而稳定性指数从大到小排列顺序为:水体、道路、居工、未利用地、园地、耕地、林地,草地.(3)宝塔区土地利用的各种景观指数在空间上的分布规律很大程度上受到人为活动的影响与干扰,如植树造林、退耕还林、封山育林等因素. 相似文献
9.
基于遥感与GIS的乌审旗土地利用变化研究 总被引：6，自引：0，他引：6
在遥感与GIS技术支持下,以乌审旗1986-2005年5期TM影像为主要数据源,运用土地利用动态度和土地利用转移矩阵对土地利用的数量变化进行了研究.运用定量与定性相结合的景观空间格局分析方法,对土地利用景观格局特征的动态变化进行了分析,并利用社会经济数据对土地利用变化的人为驱动力进行了分析.研究表明:(1)20年间各土地利用类型经历着"涨势"与"落势"的波动.从各土地利用类型的转化方向来看.林地、草地和沙地相互转换频繁;耕地主要转变为林地、草地和沙地;水域主要向其他未利用地转换,其他未利用地主要向草地和沙地转换,工矿用地没有转出.从2005年各土地利用类型的转化来源看,耕地主要是由林地、沙地和草地转变而来;林地主要由沙地和草地转变而来;草地主要是由沙地和林地转变而来;水域主要是由沙地和耕地转变而来;居民地主要是由沙地、草地和林地转变而来;其他未利用地主要是由草地、水域和林地转变而来.(2)土地利用景观格局演变特征表现为:除居民点外各类景观斑块形状指数都呈增加趋势;除水域外,各类景观斑块密度下降、分离度减少;全旗景观优势度下降、多样性升高.(3)人为因素中的人口增长、经济发展以及生态工程的实施对土地利用变化起重要作用. 相似文献
10.
基于遥感和GIS的松嫩沙地土地利用/土地覆被时空格局研究 总被引：23，自引：9，他引：14
利用1986年和2000年2期TM影像资料,建立相应的空间图形库系统,定量分析了松嫩沙地典型区近15a来土地利用数量变化,从土地利用斑块特征、斑块空间邻接关系变化和主导变化类型角度对土地利用/覆被格局进行了清晰的空间描述。结果表明,研究时段内该区土地利用量变和质变活跃。耕地面状成片、条带状延伸和斑块状空间扩展,从整体上呈现集中化特征。较大面积的草地和林地被分割、破碎化,小块盐碱化草地空间聚集与扩张。耕地与草地、草地与盐碱地空间相邻度变大,草地开垦强度增大、土地盐碱化日益严重。空间变化上表现为耕地、林地、草地和未利用地之间相互转化,以草地、林地-旱地,草地-未利用地,未利用地-旱地、水田及旱地-水田最为显著。 相似文献
11.
土壤碳库研究中土壤数据从矢量到栅格的等精度转换 总被引：1，自引：1，他引：0
矢量数据转换成栅格数据是多数区域土壤碳库研究中数据准备的关键步骤。本研究以太湖地区1:5万、1:50万、1:400万3个比例尺土壤矢量数据库为基础,分别转成不同分辨率的栅格数据;基于不同比例尺和栅格分辨率数据,研究水稻土表层(0～20cm)的土壤类型数量、面积、有机碳储量以及有机碳密度变化,并以矢量数据获得的这4个指标为基准,用相对变异百分数(VIV)来判别不同栅格数据与其对应比例尺土壤矢量数据之间的精度差异。结果表明,在4个指标的|VIV|<1%前提下,3个比例尺矢量数据分别转换成0.2km×0.2km、1km×1km、9km×9km的栅格数据,既保证数据转换过程中精度要求,又避免了数据冗余。土壤数据比例尺与栅格分辨率等精度转换对应关系可描述为y=0.0225x-0.01233(R2=0.999),对区域土壤碳循环研究具有重要参考价值。 相似文献
12.
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
14.
一体化时空数据建模是新一代GIS理论与技术研究的重要基础。基于对象关系数据库探讨时空数据库的数据建模方法,提出综合考虑矢量和栅格数据一体化的时空数据模型。首先基于基本类型派生定义矢量和栅格抽象数据类型,在此基础上定义时空数据类型为一系列空间类型的时间片序列。该抽象数据类型的定义包括其数据对象和相关操作,将其嵌入对象关系数据库中,扩展其时空数据的存储和查询能力。利用该数据模型,可以统一考虑矢量和栅格数据,建立基于对象关系的时空数据库,并支持矢量—栅格一体化时空数据访问和操作,进而对新一代GIS技术的研究与实现起到重要支撑作用。 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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WIM G. M. VAN DER KNAAP 《International journal of geographical information science》2013,27(2):159-170
Abstract Many geographical information systems offer the possibility of converting vector data to raster data and using the raster pattern for analysis. This conversion process is already well known and has been used for many years. This paper shows how a selection of eight geographical information systems convert vector test data to a raster pattern. Each system handles this process in its own way, giving results that differ both in number and in the location of assigned raster cells in the raster pattern. The results of the conversions are compared with a desired raster pattern based on five simple principles. Suggestions are made about standardizing the process of conversion for all geographical information systems to make it possible to create and exchange data more safely. 相似文献
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分形理论在地理学中的应用研究进展 总被引：62，自引：2，他引：60
美国数学家Mandelbrot提出的分形理论为解决复杂性问题提供了有效方法。地理学的复杂性问题已成为分形理论的重要实证研究领域。本文根据国内已有的文献,在概括分形理论主要内容的基础上,对地理学各分支领域的应用研究现状及有关问题进行了评述,并就地理学分形研究的前景作了展望。 相似文献
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城市天空开阔度（Sky View Factor,SVF）是重要的城市形态学参数,为了找出高效可靠的方法定量分析城市天空开阔度,对比了矢量与栅格两种估算方法在城市天空开阔度估算与制图中的表现。以福建省晋江市为例,选取了软件计算法中的矢量计算法和栅格计算法对天空开阔度进行估算,并在结果的宏观分布规律、不同方法结果数值差异、不同分辨率结果一致性几方面进行对比分析。结果表明：与栅格估算法相比,矢量估算方法估算结果与城市建筑结构相符合,估算结果数据分布规律更合理,不同分辨率结果一致性更高,在较高的分辨率下更适应城市天空开阔度定量分析与制图的需要;但在低分辨率情况下,两种方法直接计算结果的代表性都极低。 相似文献
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黄土高原典型地貌类型的土地利用分形特征 总被引：5，自引：0，他引：5
以山西省闻喜县1∶1万土地利用现状数据库为数据源,运用GIS技术,基于DEM数据及地貌特征将闻喜县分为河谷、塬地、丘陵、山地4种地貌,计算各地貌下不同土地类型的分维数和稳定数,并对计算结果进行分析比较。结果表明:不同的地貌特征不仅对土地利用结构有影响,对其分维指数和稳定性指数也有影响;相同地貌特征下不同的土地类型分维数和稳定性指数存在着差异,分维数越高土地利用类型的结构越复杂,稳定性指数越高土地利用类型的结构越简单。通过对分维数和稳定性指数的研究可为优化土地利用结构和可持续利用土地资源提供依据。 相似文献