Wholeness as a hierarchical graph to capture the nature of space     

Bin Jiang 《International journal of geographical information science》2013,27(9):1632-1648

According to Christopher Alexander’s theory of centers, a whole comprises numerous, recursively defined centers for things or spaces surrounding us. Wholeness is a type of global structure or life-giving order emerging from the whole as a field of the centers. The wholeness is an essential part of any complex system and exists, to some degree or other, in spaces. This paper defines wholeness as a hierarchical graph, in which individual centers are represented as the nodes and their relationships as the directed links. The hierarchical graph gets its name from the inherent scaling hierarchy revealed by the head/tail breaks, which is a classification scheme and visualization tool for data with a heavy-tailed distribution. We suggest that (1) the degrees of wholeness for individual centers should be measured by PageRank (PR) scores based on the notion that high-degree-of-life centers are those to which many high-degree-of-life centers point, and (2) that the hierarchical levels, or the ht-index of the PR scores induced by the head/tail breaks, can characterize the degree of wholeness for the whole: the higher the ht-index, the more life or wholeness in the whole. Three case studies applied to the Alhambra building complex and the street networks of Manhattan and Sweden illustrate that the defined wholeness captures fairly well human intuitions on the degree of life for the geographic spaces. We further suggest that the mathematical model of wholeness be an important model of geographic representation, because it is topological oriented, which enables us to see the underlying scaling structure. The model can guide geodesign, which should be considered as the wholeness-extending transformations that are essentially like the unfolding processes of seeds or embryos, for creating built and natural environments of beauty or with a high degree of wholeness.  相似文献   

Physical habitat and social conditions across a coral reef shape spatial patterns of intraspecific behavioral variation in a demersal fish     

Kaitlin M. Johnson  Sean C. Lema 《Marine Ecology》2012,33(2):149-164

As coral reef ecosystems decline in health worldwide, reef‐associated fishes are being impacted by changes to their coral reef habitats. While previous studies have shown coral reef structure to affect the demography of reef fishes, changes in reef conditions may also impact the behavior of reef fishes as they cope with altered habitats. In this study, we examined spatial patterns of intraspecific behavioral variation in the bicolor damselfish (Stegastes partitus) across the fringing reefs of Curaçao (Caribbean Sea), and explored how this behavioral variation associated with physical and social conditions on the reef. Principal components analysis (PCA) condensed physical parameters of the reef into principal component 1 (PC1), comprising depth, coral cover (%), rugosity, and average hole size (cm²), and principal component 2 (PC2), which represented the number of holes. PC1, but not PC2, increased spatially across the reef as the habitat transitioned from coral rubble in the shallows to live coral on the reef slope. This transition in reef structure was paralleled by changes in social conditions including decreases in bicolor damselfish density in habitats with higher PC1 values. The behavior of bicolor damselfish also varied spatially with greater aggression and more frequent shelter use in habitats with lower PC1 values. Path analysis revealed robust associations between this behavioral variation and physical habitat conditions of the reef, indicating that physical – rather than social – habitat variation is the primary determinant of these spatial patterns of intraspecific behavioral variation. Taken as a whole, this coupling between physical reef structure and behavior suggests that reef fish may show altered behaviors on coral reefs degraded by anthropogenic impacts.  相似文献   

地质构造对煤层复杂性影响的定量评价方法     

霍丙杰  张宏伟  韩军 《煤田地质与勘探》2012,40(3):13-17

定量分析地质构造条件对煤层复杂性的影响,进行煤层复杂性的定量评价,对于不同复杂度煤层开采方法的选择等具有重要意义。经过分析和确定煤层复杂性的影响因素,提出"煤层复杂度"概念,并根据煤层复杂度对煤层进行了新的定量分类。通过对影响煤层复杂性关键因素——地质构造的多级定量分析,建立了基于地质构造条件的煤层复杂性评价指标体系,根据模糊数学建立了煤层复杂性评价模型,应用层次分析法确定了各级评价指标的权重,提出了煤层复杂性模糊综合评价方法,实现了煤层复杂性的定量评价。   相似文献   

交通运输网络的复杂性研究   总被引：16，自引：3，他引：13  

莫辉辉  王姣娥  金凤君 《地理科学进展》2008,27(6):112-120

通过分析复杂网络理论在航空、轨道交通(地铁和铁路)、城市交通(公交和道路)等中的应用,指出系统复 杂性是交通运输网络复杂性的根源,以及复杂网络分析方法中忽视地理空间性所引起的问题,即一般性地认为交 通运输网络为小世界网络或无标度网络。目前基于统计物理学的交通运输网络的复杂性研究多为拓扑化的理论分 析或数据建模,与实际网络结构特征及动力学机理仍存在较大差距。研究进一步指出,交通运输网络由需求网络、 组织网络、径路网络和设施网络四种网络结构组成,是一类具有“开放性”复杂系统的网络化复合结构。交通运输作 为一门实践应用性较强的学科,应围绕“理论→模型与方法→实践”模式前向性循环推进。综合分析复杂网络的理 论与实践情况,提出未来交通运输网络的复杂性研究的主要内容：①对交通运输系统的网络结构复杂性的基础认 识;②以地理空间特性为基础的网络复杂性分析;③基于组织与效率的网络结构复杂性分析及应用;④相互作用产 生的各种流与网络结构的互动关系;⑤网络局域结构特征及对广域结构的影响;⑥系统开放性对网络演化的影响。  相似文献   

基于SOFM 的区域界线划分方法   总被引：7，自引：2，他引：5  

郝成元  吴绍洪  李双成 《地理科学进展》2008,27(5):121-127

区域分异研究是人们对地理环境认知深度和自然地理研究水平的重要标志之一, 划定分区界线就成为一 项迫切而意义重大的工作, 尤其是在气候复杂、地貌多样的我国西南高原、山地组合区。云南省南部地区由于多季 风系统和大地形作用的影响, 气候复杂多样。雨季, 温暖湿润的西南夏季风给研究区西部带来大量降水, 东部雨量 少; 干季, 整个研究区主要在西风南支急流控制之下, 天气晴朗、少雨, 同时也使得植被种类及盖度差别较大。基于 研究区30 个气象台站的海拔高度、多年平均气温和降水、风速、活动积温、潜在蒸散以及MODIS- EVI 等数据, 利用 神经网络技术构建了非线性分类器, 即自组织特征映射模型( SOFM) , 对所有气象台站进行了聚类研究。结果显示, 哀牢山成为阻挡北来冷空气进入西南山地的屏障, 是我国冬季东北风和夏季西南风的分界线, 因此也成为研究区 东、西两类气候的分界线。SOFM网络应用于地形复杂、地貌多样的生态地理区域分异研究, 基本能反映不同区域之 间界线两侧的相似性和差异性, 能够揭示一个由量变到质量过程的连续性, 不失为一种较好的综合自然地理区划 方法。  相似文献   

分形褶皱复杂性的流变因素研究     

侯贵廷 《地学前缘》2005,12(4):347-351

根据Ramberg的纵弯褶皱粘性力学实验,在褶皱形态的分形分析基础上,利用分形理论和褶皱的流变学理论导出了褶皱的分数维(D)与岩层厚度(h)和粘度(μ)间的关系式,并探讨了褶皱复杂性对褶皱分数维的影响,从中获得有关复杂褶皱的流变学信息。影响分形褶皱复杂程度的因素很多,主要因素包括岩层的厚度和粘度。因此,对褶皱的分形测量和岩层厚度及粘度的分析,可以定量分析分形褶皱形成的流变机理。这一研究是褶皱的非线性流变学理论研究的一个尝试。  相似文献   

地学计算的研究进展与问题分析   总被引：2，自引：1，他引：1  

陈彦光  罗静 《地理科学进展》2009,28(4):481-488

对西方地学计算的起源、概念、知识体系以及存在争议的问题进行了概括地介绍和评述。地理计算的发展动因在于探索空间复杂性的需要,发展源流则在于计算科学,技术主线可以归结为：计算机科学→计算科学→计算地理学→地理计算科学。地理计算与地理信息系统(GIS)具有密切关系,需要运用定量地理学的全套工具,横跨自然、人文两大领域,可望成为一个全新的知识领域,甚至有可能发展出一种新的研究范式。地理计算科学在西方发展迅速,但也存在一些令人不安的问题,其中之一便是缺乏知识建构的核心。由于地理计算具有超越地理学的意向和趋势,本文建议以计算地理学为主体之一,以“利用模型寻求理解”为原则,建立一个相对收敛的知识体系。  相似文献   

基于SPIHT小波的DEM自适应压缩方法研究   总被引：1，自引：0，他引：1  

李毅  龚建华 《地理与地理信息科学》2009,25(4)

海量地形数据给其存储、分发和实时渲染带来了极大的挑战,因此迫切需要适合网络环境下地形可视化的数据压缩方法。该文探讨地形复杂度与DEM压缩方法的关系,研究可视化中地形复杂度的计算方法,并提出一种改进的SPIHT小波压缩方法:采用小波分解后的系数对DEM的地形复杂度进行评估,并针对地形复杂度对编码算法进行自适应调节。实验证明,这种改进的SPIHT小波压缩方法采用合适的压缩比进行DEM数据压缩,能够在满足地形可视化需要的同时提高压缩效率。  相似文献   

基于灰色模糊模型的塔山煤矿构造复杂程度定量评价     

段宏跃  陆鹿  谢卫东  金俊俊 《地质与勘探》2022,58(2):420-428

为实现大同煤田塔山煤矿构造复杂程度的定性-定量综合分析和分区评价,本次研究充分收集研究区钻孔实测数据和井田详查和勘探阶段的区调资料,以及各煤层采掘工程平面图,统计了研究区近百条褶皱和断裂构造产状、落差和延伸长度等参数,绘制了研究区构造纲要图.厘定了断层密度、断层强度、断层影响指数和褶皱的平面变形系数4个构造评价指标,应...  相似文献   

基于勒夫波的鲁甸M_S6.5地震震源复杂性分析          下载免费PDF全文

许力生  张旭  严川  李春来 《地球物理学报》2014,57(9):3006-3017

2014年8月3日,云南省鲁甸县发生了M_S6.5地震,造成600余人死亡,震害之大出人预料. 我们利用经验格林函数技术从国家地震台网记录的宽频带勒夫波提取了视震源时间函数,通过分析其方位依赖性获得了关于震源结构与能量辐射复杂性的认识,进而讨论了它们与震害之间的关系. 对视震源时间函数的分析表明,能量释放的时间过程比较简短,83%的能量集中释放于前10 s,但这次地震发生于两个走向分别为60°和150°左右的相互交叉的断层,破裂开始于60°取向的断层,起初以双侧破裂为主,后来向60°方位的传播占优势,但很快触动了150°取向的断层,同样,起初以双侧破裂为主,后来向150°方位的传播占优势. 由于两条断层同时参与了这次地震,近场能量辐射具有较强的方位复杂性,其中60°~210°方位能量辐射较强. 所以,能量释放时间过程之简短但交叉的震源结构和依赖于方位的能量辐射应该是造成如此震害的主要原因.  相似文献