基于GIS的土地利用类型分形维数及稳定性研究——以滇池流域为例

应用GIS技术及分形理论,以云南省滇池流域为研究区,将土地利用类型划分为5类：耕地、林地、草地、水域及城乡工矿居民用地,并进行各土地利用类型图斑分形维数分析。结果表明：土地利用类型的分布具有分形结构,各土地利用类型分维值介于1.09～1.35之间,总分维值1.146。根据分维值对各土地利用类型稳定性排序：林地〉草地〉耕地〉水域〉城乡工矿居民用地。若不考虑水域影响,稳定性指数均介于0.2～0.5之间的土地利用类型面积占研究区土地总面积的80.18%,总体稳定性良好。说明在人为规划影响下,滇池流域土地利用总的发展比较稳定,人为因素、人工措施的实施比较合理。分维值能较好反映各土地利用类型复杂程度及稳定性。     

沿海景观复杂度与水体生态环境的相关性研究

沿海潮间带湿地是生态敏感区,依靠沿岸不同形态的景观地貌与潮汐水动力作用,维系着近海水域的自然过程与生态平衡。通过调查、收集国内典型海湾的水体生态环境状况资料,运用分形几何学的分维模型和形状指数等景观特征量化方法,结合最小二乘法原理和SPSS统计分析软件,研究海湾近海水域的景观结构与水体生态环境（如赤潮、底栖生物多样性）之间的相关性,建立了底栖生物多样性与沿海地貌复杂度指标间的综合模型。研究结果表明,沿海岸线的曲折度及空间格局的复杂度对近海水域生物多样性及水体净化功能起到重要作用,其中岸线分维数是关键影响因素。研究结果对今后量化调控与管理沿海围垦开发建设提供新的理论依据和设计参考。     

滇池草海水体景观及水生生态变化趋势分析研究

就滇池草海内外源治理前后草海水体有机物及营养盐变化趋势、水体景观及草海生态环境发生的变化进行分析研究,提出治理滇池的建议.     

世博会期间滇池草海蓝藻清除应急措施

为确保世博会期间滇池草海水体及旅游景观得到明显改善,对滇池敏感水域实施蓝藻清除应急措施。该项目在水资源调控措施、其他污染综合治理工程及行政管理措施的协同作用下,针对各应急区不同的污染特征,采用多种药剂净化、机械除藻、水域围隔、凤眼莲景观化等各种应急措施,以确保达到世博会期间滇池草海及外海北部敏感水域水体及旅游景观明显改善的目标。      

高浓度悬浊液絮体分形结构的发展变化研究

以黄河泥沙为代表的高浓度悬浊液架桥絮凝实验研究表明,絮体结构具有分形特性.絮体的分形构造在从疏松多孔、开放的分枝状DLCA构造逐步演变到密实的最佳RLCA构造后,又开始呈现疏松脆弱结构的特征.絮体的最佳分形结构只能保持一段时间.絮体分形结构的发展变化规律可用参数"分维"来表征.利用"分维"作为定量控制工具以获取沉降性能与脱水性能良好的理想絮体构造.絮体分形结构还受含沙量、搅拌强度、搅拌时间等因素的影响.      

不同环境水体中悬浮物与氨氮含量的相关性分析

选取滇池湖体、河道以及饮用水源水体部分点位的水样为研究对象,测定水体中的氨氮和悬浮物的含量,使用线性回归分析方法,对氨氮含量与悬浮物的含量的进行分析探讨,结果表明:环境水体中氨氮含量对悬浮物的存在有影响;滇池水体中悬浮物含量与氨氮含量中度正相关;饮用水源清洁水体中其悬浮物均未检出,氨氮含量较低。     

滇池近20a富营养化变化趋势及原因分析

根据1988～2007年滇池水质监测数据,评价了近20a来滇池水体主要富营养化指标的变化趋势,结果表明滇池水体的富营养化程度有逐年加重趋势。根据其时空分布规律分析了滇池水体的富营养化程度及变化趋势。认为昆明市虽然在治理滇池方面作了大量工作,但滇池水体富营养化的问题仍然很突出。     

分形理论在混凝研究中的应用

针对絮凝体的形成具有自相似性和标度不变性分形特征,将分形理论应用于混凝领域,从絮凝体结构模型、分形结构模式以及分维的研究方法三个方面对混凝研究进行了论述,从而为混凝的研究提供了新的工具.     

滇池近20a富营养化变化趋势及原因分析

根据1988～2007年滇池水质监测数据,评价了近20a来滇池水体主要富营养化指标的变化趋势,结果表明滇池水体的富营养化程度有逐年加重趋势。根据其时空分布规律分析了滇池水体的富营养化程度及变化趋势。认为昆明市虽然在治理滇池方面作了大量工作,但滇池水体富营养化的问题仍然很突出。     

长江口湿地景观镶嵌结构演变的数量特征与分形分析

鉴于国内湿地研究对象大多为块状湿地。而对狭长形湿地鲜有研究，本文利用1990年和2003年遥感影像作为基本信息源。在GIS技术支持下。选取长江口狭长湿地，建立长江口湿地植被空间数据库。选取斑块大小、分维数、景观破碎度、景观多样性和优势度等指标，研究区域景观的数量特征动态变化；运用分形理论建立各种景观类型形态的分形结构模型，以分维数为依据分析各种景观形态的复杂性；探讨控制和影响区域景观格局的主要因素。结果显示，1990—2003年期间，在自然与人为双重因素作用下该地区的湿地景观发生了显著变化，景观趋于破碎化。植物群落的演替由于人为的原因加速，一些地区景观呈自然变化趋势。一些地区由于围垦的原因。人为扰动大。呈现衰退趋势。     

甘孜—玉树断裂东南段分形特征及活动性研究

基于分形理论,使用网格法估算了甘孜—玉树断裂东南段断裂系统不同走向、不同区域断层的分维值,借助等值线图对断裂的分形特征做出分析,结合相关资料探究研究区断裂的活动性。研究结果表明:研究区断裂系统在1~10km的标度区间内具有良好的自相似性,整体断裂分维值为1.5443,NW向断层分维值远大于NE向断层,以甘孜—玉树断裂为主的NW向断裂在研究区内具有较强的控制作用;甘孜—玉树断裂SW盘分维值大于NE盘,表现出更强的活动性和更复杂的断裂分布;研究区分维值的大小能有效反映断裂的活动性及其空间分布情况,研究区内甘孜—玉树断裂尚处于发育的活跃阶段,各段均存在较大的发震可能性     

一种异养生物膜(heterogeneous biofilms)活细胞生物量的空间变化

根据文献数据研究了一种正常发育的异养生物膜中活细胞生物量的空间变化特征,运用双自然对数相关分析和分形几何学分析方法发现：异养生物膜中活细胞生物量与生物膜的表面积或面积之间具有显著的双自然对数正相关关系;活细胞生物量在空间上呈现异速生长特性和分形几何学生长特征;活细胞生物量的分维值（D）指示了活细胞生物量在生物膜中空间分布的非均匀程度,并因随生物膜发育阶段变化而能够指示生物膜系统的发育演化进程,将生物膜活细胞生物量和分形几何学结合起来,提供了一种相对目前流行的像素分析法更为简便的认识生物膜空间结构及其变化的新方法。     

基于GIS和分形理论的土地利用空间格局分析——以闽侯县为例

以闽侯县1994年、2004年和2015年三期遥感影像为数据源,在RS、GIS和统计分析工具的支持下,运用分形理论研究时间序列上土地利用类型形态的复杂度与结构的稳定度,分析土地利用空间格局的变化,从而阐述不同土地利用类型的空间分布规律。结果表明:(1)研究期间内闽侯县的土地利用类型形态有了很大的变化,林地、耕地和未利用地面积大幅度减少,建设用地面积持续增加,水域面积变化不大;(2)整体分形维数保持下降趋势,从1994年的1.3504降到2015年的1.3333,说明空间格局总体向简单化、稳定化方向发展;(3)闽侯县各主要地类的分形维数和稳定性指数变化特点存在较大差异,耕地、林地和未利用地的分形维数持续下降,土地利用类型形态趋向规则;水域的分形维数先减后增,结构趋向稳定;建设用地的分形维数先增后减,空间结构整体趋于稳定,布局趋向合理化。土地利用的复杂性和稳定性受到人为因素的影响强烈,通过对土地利用空间格局演变的研究,可以为政府协调水土开发、区域土地合理利用以及优化土地利用结构提供支持。     

基于分形维数的长汀县土地利用动态变化

以福建省长汀县为研究区域,基于遥感和GIS技术的支持,对研究区2000年、2009年、2016年的土地利用结构及分形动态进行分析。研究表明：经过多年的治理工作,长汀县的土地覆被情况有了很大的改善,林地面积不断增加,裸地面积持续减少。各土地利用斑块形态具有明显的分形特征,2000?—?2009年,耕地、建设用地分维值呈增加趋势,空间形态趋于不规则;林地、裸地和水域分维值减少,空间形态趋于规则。2009?—?2016年,耕地、裸地和水域斑块分维值呈上升趋势,空间形态趋于不规则;而林地和建设用地斑块分维值趋于下降,空间形态趋于规则。总体上土地利用分维值仍有增大的趋向,土地斑块的稳定度趋于下降。土地利用的复杂性和稳定性受到人为因素影响强烈,合理协调人地关系,避免治理成效出现反复,仍然是水土流失区治理的关键。     

ZnCl_2/CuCl_2复合活化剂制备污泥活性炭及其分形研究

以污水处理厂剩余污泥为原料,以氯化锌和氯化铜为复合活化剂,采用低温炭化及中温活化方法制备了污泥活性炭。经正交优化得到最佳制备条件为:活化温度为534℃,活化时间为60 min,ZnCl2浓度为3.0 mol/L,CuCl2浓度为0.3 mol/L,碘吸附值达到534.0 mg/g。所得污泥活性炭含有大量微孔,同时也含有部分中孔和大孔,BET比表面积为784.89 m2/g,Langmuir比表面积为1 053.69 m2/g;利用污泥活性炭吸附制药废水,实验结果符合Freundlich方程,由此建立的分形吸附模型证明制备的污泥活性炭具有分形特征,其分形维数越高,则粗糙度越大,碘吸附值越高。     

艾比湖湿地土地利用/覆被-景观格局和气候变化的生态环境效应研究

借助Arc GIS与ENVI软件,以1998年、2006年和2014年遥感影像Landsat TM/OLI为数据源,得到3期艾比湖湿地自然保护区土地利用/覆被类型图.在空间尺度上将研究区分为3个特定研究单元来分析土地利用/覆被变化特征,并从景观格局和气候变化两个方面来进行生态环境效应研究.通过计算土地利用/覆被类型生态风险指数,从而获得研究区生态安全指数,最终建立艾比湖湿地自然保护区土地利用/覆被类型与生态环境之间的数量关系,并对整体及局部地区进行生态环境质量动态分析.结果表明,水域和其他(裸地和戈壁)是研究区内的优势景观类型.水域的平均斑块面积最大,水域和其他(裸地和戈壁)的最大斑块指数较高,盐碱地和其他(裸地和戈壁)的分维度指数较高,水域和其他(裸地和戈壁)的聚集度指数较大,林草地空间分布离散,破碎化程度高,连通性差.1998—2014年期间多样性指数增加,说明各景观类型所占比例趋于均衡化,作为优势景观类型的湿地对整个景观的控制作用减小,景观异质性增加.1998—2014年间,艾比湖湿地自然保护区总体生态环境指数呈逐步升高趋势,但生态环境质量的改善与恶化同时存在,并在特定研究单元上出现明显的区域分异特征.盐碱地、其他(裸地和戈壁)向湿地及荒漠向其他(裸地和戈壁)的转化是环境改善的主导因素.湿地向水域和其他(裸地和戈壁)的转变是环境恶化的主导因素.据1998—2014年的气象资料,降水量呈下降趋势,降水减少使植物存活率降低,导致植被覆盖率下降,从而影响生态环境的健康发展.另外,在分析驱动机制的基础上,建立了优选多元线性回归方程,结果表明,在景观指数和年径流量中,艾比湖湿地自然保护区生态环境指数的变化与平均斑块面积和分维度指数均呈显著相关.该研究对艾比湖湿地自然保护区土地利用合理规划管理、生态恢复和经济发展政策的制定有着非常重要的意义.     

基于变维分形理论的四川省低山丘陵区滑坡孕灾环境因素敏感性分析

定量分析滑坡孕灾环境因素的敏感性有利于研究滑坡的形成机制和空间分布特征。基于变维分形理论,应用累计变换和次数和分维值两个分形指标,对研究区内滑坡与孕灾环境因素的关系进行定量分析,为构建滑坡敏感性分析评价指标体系提供分形学依据。研究表明:植被覆盖、岩土类型和坡度等因素对滑坡发育的影响程度较高,是研究区内滑坡空间分布的主要控制因素;断裂构造和河流两个因素对滑坡发育的影响程度较低,对研究区内滑坡空间分布的控制能力较弱。     

水位对鄱阳湖湿地越冬候鸟生境景观格局的影响研究

鄱阳湖湿地是国际重要湿地之一,是世界上最富有生物多样性的生态系统之一,也是东亚地区最大的水禽越冬地。论文根据多年越冬候鸟野外调查资料,在分析主要越冬候鸟习性和生境偏好的基础上,通过对具有不同水位的鄱阳湖湿地卫星遥感影像进行生境类型分类,利用景观指数定量分析不同水位下鄱阳湖湿地越冬候鸟的生境类型和空间分布结构,得到以下结论：①鄱阳湖主要越冬候鸟以退水后形成的浅碟形子湖范围内的浅水、草滩和软泥为主要取食、休憩和栖息场所;②水位是影响鄱阳湖湿地越冬候鸟生境的主要因素,随水位的增加,越冬候鸟生境范围萎缩,同时越冬候鸟生境的组成结构也不同;③随水位的增加,越冬候鸟生境景观的破碎度增加,连通性和多样性降低,因此,秋冬季维持较高水位不利于越冬候鸟的保护。