土地利用景观格局空间尺度效应研究——以武汉市为例     

王璐  袁艳斌  董恒  黄解军  黄鹏  张城芳 《世界地理研究》2020,29(1)

城市土地利用景观格局研究对城市规划设计和土地资源管理具有重要的理论价值和现实意义,而研究尺度的选择是其必不可少的部分。本文基于景观生态学方法,以武汉市为研究区域,选取聚集分散指数、斑块类型指数、形状指数三种类型指数对土地利用景观格局进行分析,同时引入层次分析法,研究武汉市土地利用景观格局的空间尺度效应及其响应特征,结果表明武汉市土地利用景观格局具有明显的空间尺度效应,随着空间尺度的增大,景观破碎程度增大,景观分布越来越分散,景观异质性减小,斑块之间连接度越来越弱。在此基础上,建立最佳尺度选择模型,并基于分型理论对最佳尺度的合理性进行验证,最终得出武汉市土地利用景观格局研究的最佳空间尺度为60 m。  相似文献   

基于EEMD分形和LS-SVM的次声信号识别泥石流类型     

胡至华  袁路  马东涛  胡雨豪  李梅 《山地学报》2020,38(4)

基于无接触的泥石流次声信号的有效波形特征提取识别不同类型的泥石流及预警泥石流规模、危害是国内外泥石流研究的新方向。本研究利用室内实验采集到的65次稀性、过渡性和粘性泥石流次声信号数据,采用集成经验模式分解(EEMD)对次声信号进行分解,提取本征模态函数(IMF)主分量,对比分析了原始信号和主分量信号STFT分布的时频特性差异,计算了主分量IMF盒维数值,并将其作为特征值输入最小二乘支持向量机(LS-SVM)分类器进行训练和分类,初步实现了基于次声分形特征指标识别泥石流类型。研究表明:(1)通过对EEMD重构的主IMF分量信号进行短时傅立叶变换(STFT)时频分析后,主分量信号具有优良的时频聚焦性能,提升了信号识别的准确性和精度;(2)稀性、过渡性和粘性泥石流的原始次声信号盒维数值分别为1.625、1.578和1.519,利用次声盒维数值可以识别泥石流的类型;(3)通过LS-LSVM模型训练测试,正确识别率达87%,其中稀性和过渡性泥石流为80%,粘性泥石流为100%。本研究利用次声特征指标无接触判识了泥石流类型,为次声自动识别、监测和预警泥石流灾害做了积极探索。  相似文献   

小尺度断层定量预测及对注水开发的影响——以渤中34油田为例     

于英华  周天旗  袁红旗  高昂  姚嘉琪  范贤明 《地质科学》2019,(1):213-224

大尺度断层往往控制了沉积盆地的形成和油气成藏，而小尺度断层则影响着注水开发效果和剩余油分布。大尺度断层可以通过二维或三维地震资料识别，而小尺度断层的识别则特别困难。本文提出了一种基于断层分形生长模式和三维地质力学模拟相结合来确定小尺度断层的数量、发育位置和方位的方法，并根据油田开发动态资料来确定小尺度断层对注水开发和剩余油分布的影响。将地震上识别的大尺度断层引入到三维数值力学模型中，模拟大尺度断层形成时期断裂带附近的应力扰动作用，然后结合破裂准则来建立最易发生破裂的方位和最大库伦剪切应力网格，以这两套网格和断层尺度的幂律分布确定的小尺度断层数量为约束条件来确定随机模型，对小尺度断层的密度、产状和发育位置进行定量预测。研究表明：利用分形理论和三维地质力学模拟可以对大尺度断层伴生小尺度断层进行有效预测；小尺度断层对注水开发效果和剩余油分布的影响取决于小尺度断层的规模（断距）以及小尺度断层方位和注采方向的关系。  相似文献   

岛屿海岸线自动化提取及其时空变迁研究——以大连市獐子岛为例   总被引：1，自引：1，他引：0  

丁小松  单秀娟  陈云龙  金显仕  杨涛 《海洋科学》2018,42(2):46-55

海岸带是受人类活动和全球海平面上升影响的敏感地带,海岸线的提取和监测是海岸带生态系统研究和社会管理的重要内容。本文在遥感和地理信息系统的支持下,以修正的归一化水体指数(Modified Normalized Difference Water Index,MNDWI)为基础,结合遥感影像处理和直方图均衡化等技术,实现了大连市獐子岛1985—2016年海岸线的自动化提取。结果表明:(1)通过与三位专家目视解译的成果比对,本文提取海岸线的精度能满足后续研究的要求(相对误差分别为0.045%,0.032%和0.023%);(2)近30年来,獐子岛海岸线总体呈现蚀退趋势,岸线长度与岛屿面积分别呈现变短和变小的趋势,獐子岛(主岛)和大耗岛的岸线蚀退速率最大,褡裢岛次之,小耗岛最小;在人类活动较为密集的区域,海岸线呈现出较为强烈的增长趋势,海水养殖和圈海建坝是岸线增长的主要驱动力;(3)獐子岛海岸线具有显著的分形性质,分形维数随时间呈现增大的趋势,獐子岛(主岛)的分形维数最大,褡裢岛的分形维数最小。  相似文献   

基于灯光数据的京津冀城市多标度异速分析     

龙玉清  陈彦光 《地理科学进展》2019,38(1):88-100

城镇体系的时空演化是一个复杂的动力学过程,具有无尺度性,其特征可以采用异速标度指数定量描述。论文以京津冀为例,基于1992—2013年夜间灯光数据的校正结果,提取城镇夜间灯光信息,采用多标度异速分析方法,分析京津冀城镇体系的相对发展特征及其空间分异格局。研究发现：①京津冀大城市的增长空间局限日益显著。虽然大城市如京津唐的绝对发展水平高,但接近环境承载量的极限,22 a间增长快速的是大城市交接地带的小城市(如三河、迁安、廊坊等)。②相对增长速度快的城市从东北到西南呈现带状分布——政府选择发展的“雄安新区”就在这个轴带上。由此可以得出两个结论：其一,京津冀城市演化的趋势相对均衡化,空间结构异质性逐步减弱,整个城镇体系的发展趋于相对平衡状态;其二,大、小城市“两极”贯通或许是增强城镇体系功能的有效途径。京津冀的空间格局优化不能仅仅考虑主要的、规模大的中心城市,而应该基于等级结构协调整个城镇网络体系。  相似文献   

红层软岩压缩破坏的分形特征与级联失效过程     

周翠英  梁宁  刘镇 《岩土力学》2019,40(Z1):21-31

基于不同围压条件下的红砂岩三轴压缩试验结果，采用数字图像相关技术对岩样外表面破坏形态进行全程观测，获得不同阶段岩样外表面破坏图像，分别对岩样破坏后阶段的图像进行分析。通过分形盒维数表征岩样外表面裂纹的变化情况，发现岩样破坏越严重，裂纹分形维数越高，且在最后破坏阶段裂纹分形维数出现突变，揭示岩样的破坏特征。引入级联失效数学模型，结合红层软岩内部的矿物成分与细观结构分布特点，概化出其结构的随机连接模型与破坏方式，分析红层软岩加载作用下的内部节点颗粒“容量-荷载”重分配原则以及节点颗粒失效后其初始荷载传递路径。结果表明，红层软岩在受载时为一个级联失效的分阶段破坏过程，级联因子通过级联路径不断传播、增多，级联失效越发明显，同时结合岩石破坏的变形损伤过程与其轴向应力-应变曲线分段特征，揭示该类岩石破坏的级联失效分级标准，为拓展该领域的研究具备一定的参考价值。  相似文献   

桂中坳陷环江凹陷上古生界海相页岩储层孔隙结构和分形特征研究   总被引：1，自引：0，他引：1  

毛佩筱  金爱民  楼章华  朱蓉  朱振宏 《地质科学》2019,(1):130-144

通过有机地化分析、全岩X衍射矿物分析、甲烷等温吸附及低压氮气吸附实验，本文对桂中坳陷环江凹陷上古生界页岩样品的孔隙结构及分形特征进行了研究。结果表明：研究区页岩总有机碳含量（TOC）平均为2.40%，热成熟度（Ro）平均为2.65%，处于过成熟演化阶段。页岩主要的矿物组成为石英和黏土。页岩的比表面积平均为5.86 m²/g，孔容平均为0.014 9 mL/g，平均孔径为11.2 nm。页岩中发育大量的中孔，主要呈两端开口的圆筒形孔或四边开放的平行板状孔。页岩中TOC含量和石英含量越多，微-中孔越发育、比表面积和孔容越大，而平均孔径则变小。通过Frenkel-Halsey-Hill（FHH）模型和氮气吸附实验数据计算得到孔隙表面分形维数D₁（平均为2.428 4）和孔隙结构分形维数D₂（平均为2.622 2），对应的相对压力（P/P₀）分别是0～0.45和0.45～0.99。分形维数D₁、D₂随着比表面积、孔容的增加而增加，而平均孔径随着前者的增加而减小。分形维数D₁、D₂、TOC含量、石英含量和甲烷吸附量之间呈现较好的正相关性，但随着黏土矿物含量的增多而减小。分形维数D₁与Langmuir压力存在弱负相关性，分形维数D₂随Langmuir压力增大有变大的趋势。桂中坳陷西北部页岩分形维数越大，孔隙结构越复杂，其对天然气的吸附和存储能力越强。  相似文献   

分形岩石裂隙中渗流扩散运动的试验研究     

崔溦  邹旭  李正  江志安  谢武 《岩土力学》2020,41(11):3553-3562

由于存在大量粗糙不规则裂隙，使得岩体中流体运动极为复杂。针对天然粗糙岩石裂隙渗流试验存在物理模型隐蔽性和不可重复性等难点，基于三维Weierstrass-Mandelbrot分形函数构建了粗糙节理面的裂隙通道，采用3D打印技术获得了透明精细的裂隙模型，使用微流体控制仪研究了不同试验条件下的裂隙渗流扩散运动，分析了裂隙通道流量与压力水头、裂隙宽度和分形维数之间的关系。研究结果表明：与平行板立方定律近似，在分形裂隙中，裂隙通道流量与压力水头成线性关系；单宽流量与裂隙通道的宽度成近似的三次方关系；考虑分形维数影响时，相同条件下流过裂隙通道的流量随着分形维数的增加而增加；粗糙裂隙渗流立方定律可采用与分形维数相关的幂指数函数进行修正。  相似文献   

基于分形理论的SWCC边界曲线滞后效应模型研究     

杨明辉  陈贺  陈可 《岩土力学》2019,(10):3805-3812

微观土颗粒及孔隙分布的非均匀性及由此引起的瓶颈效应是造成非饱和土土-水特征曲线(SWCC)滞后效应的主要原因。引入分形理论,考虑非饱和土孔径及渗流路径的微观分形特性,提出了一个用于描述水在非饱和土中渗流的毛细管模型。模型中将非饱和土孔隙简化为一系列具有不同孔径大小的毛细弯管,其孔径大小及弯曲程度假定服从分形规律。在此基础上,推导得了非饱和土的吸湿与脱湿过程的饱和度S_e~-水头高度h来描述土-水特征曲线滞后效应的特征方程以及饱和度S_e~-相对水力传导系数Kr特征方程。与室内观测结果及已有研究的对比表明,该模型相比以往方法,可更好地模拟非饱和土土-水特征曲线的滞后效应。对非饱和土吸湿与脱湿过程滞后效应的本质进行了对比分析,揭示了滞后效应产生的根本原因在于土体中流通孔隙大小的非均匀性。  相似文献   

MODIS数据的多重分形雾霾信息提取方法     

顾杨  卢霞  徐胜华  刘付程  杨毅 《测绘科学》2019,44(2):63-69

针对大气污染形成机制不明、大气成分复杂等问题,该文提出了用多重分形技术提取大气成分信息方法。该文采用MOD04L2气溶胶产品数据和多重分形技术研究华北地区的大气气溶胶光学厚度的多重分形特征,选用C-A方法进行霾的识别和分离。结果表明,大气气溶胶光学厚度的异常值可将研究区域划分为雾霾浓度不同的3个类别区域。研究区的气溶胶光学厚度南部普遍高于北部地区,河北南部的光学厚度较大且集中,其他区域相对较小,整体上呈现中间高两边低的分布规律。  相似文献