城市热场剖面的分形维数计算及其意义研究——以上海中心城区为例

城市热环境是城市中建筑物的不断增加及人类活动、大气状况、地表热量传输等多种因素综合作用的结果,因此城市往往具有极为复杂的热表面。由于热量分配、传输具有一定的复杂性,传统的模型预测与定点观测方法在分析城市热表面空间结构及其形成机制方面存在一定的不足。随着空间信息科学的发展,卫星遥感技术为获取城市热场信息提供了可靠的手段。选用上海市2000年6月14日的Landsat ETM+热波段影像,首先反演城市地表温度,再引入剖面线分形的方法,在GIS的支持下,计算从人民广场出发的8个方向的分维数,并进一步探讨剖面线分形的意义,得到如下结论：城市热表面的剖面线具有明显的分形特征,8个方向的分维数为1.530 0～1.780 6,表征不同剖面线的复杂程度。热场表面剖面线的分维数揭示了3个方面的意义：首先不同的分维数反映热场不同方向上温度变化的复杂程度;其次,相对于城市中心,反映不同方向上城市边界形态的差异性;第三,进一步揭示不同方向上,下垫面土地利用类型空间组合变化的复杂程度。     

絮凝体的DLA分形模拟及其分形维数的计算方法

运用有限扩散凝聚(DLA)模型对絮凝体的成长过程进行了二维模拟.模拟絮凝体分别采用密度函数法、回转半径法、图像分析法进行分形维数计算,分形维数均随模拟絮凝体尺寸的增大而减小.三种计算方法的结果显示,密度函数法和回转半径法得到的分形维数基本相当,但图像分析法所得到的分形维数较小,约为密度函数法和回转半径法所得到的分形维数的0.8左右,其原因可能是图像分析过程中计算机对图像的识别误差所致.以DLA模型模拟得到的絮凝体内部的孔隙率随絮凝体尺寸的增大而增加.絮凝体中孔隙率的增加是絮凝体密度减小、结构松散的主要原因,也是絮凝体分形维数降低的主要因素.     

关联维数在机械设备故障诊断中的应用研究

研究了混沌与分形的特征参数———关联维数的计算方法和参数的选择。以滚动轴承在正常、外圈故障、滚动体故障、内圈故障4种状态下的信号特征为标准样本,以其运行的实测信号为例,对时域信号进行了频谱分析,并进一步进行了关联维数分析。通过对滚动轴承振动信号的关联维数分析,证明了该轴承在4种不同标准状态下具有明显不同的关联维数特征。因此,按照相关性的大小,就可诊断出实测信号属于外圈故障状态信号。研究结果表明,关联维数分析方法在设备状态监测与故障诊断中,尤其是在非线性系统的故障诊断中显示出其独特的优势,具有较为广阔的应用前景。     

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。     

旅游景区(点)系统空间结构随机聚集分形研究——以南京市旅游景区(点)系统为例

根据旅游景区(点)系统自组织演化的特征,以南京市旅游景区(点)系统为例,采用随机聚集分形的方法对其空间结构进行了研究。认为景区(点)系统的演化类似于有限扩散集团凝聚模型,得出景区(点)系统空间结构是分形的,具有比较明显的随机聚集分形结构,在不同的地理区域上表现为不同的系统演化时段,空间结构上的向心性作用也有强弱之分,从系统的聚集中心向四周是景点密度衰减的。指出随机聚集维数的测算与分析是景区(点)系统空间结构自组织优化趋势的判据,同时提供了优化的途径。     

颗粒物微界面吸附模型的分形修正--朗格缪尔(Langmuir)、弗伦德利希(Freundlich)和表面络合模型

运用分形理论修正了颗粒物微界面吸附模型,建立了朗格缪尔(Langmuir)、弗伦德利希(Freundlich)和表面络合模型的分形吸附等温线方程式．其中,朗格缪尔(Langmuir)吸附等温线的分形表达式为：Γ=ΓmCc^1/m／(b^m Cc^1/m),指数m与颗粒物表面分维Ds的关系如下：m∝ac^D/2-1∝ro^Do-2;表面络合模型的分形表达式为：Γ=ΓmCs^(n/x)/(b^(n/x) Cs^(n/x)),而且lgb=lg(ks／kb) pH,指数x／n与颗粒物表面分维Ds的关系如下：x／n∝0^D/2-1∝r0^D-2;相应的弗伦德利希(Freundlich)吸附等温线的分形形式分别为：Γ=(Γm／bm)Cs^1/n,Γ=(Γm／b^(x/n))Cr^(n/x),通过对献中的数据的模拟初步讨论了分形模型的适用性,结果表明,它们具有更接近于实际的描述微界面吸附过程的能力,通过lg(x／n)=lgk’ (Dn-2)lgro计算出土壤颗粒和尾矿砂颗粒的表面分形维数分别为2．42和2．72。     

黄土丘陵区林草退耕年限对土壤团聚体特征的影响

随着国家退耕还林还草战略的实施、植被覆盖的变化,林、草地植被恢复进程中土壤团聚体特征的变化受到广泛关注.本研究以黄土丘陵区西部的官山林场退耕后栽植的刺槐林地、撂荒草地为对象,选取退耕年限为10、25 a的林、草地,采用湿筛法测定各样地0~30 cm土壤的水稳性团聚体组成,比较退耕还林、还草和退耕年限(10、25 a)对土壤水稳性团聚体平均质量直径(MWD)和分形维数(D)的影响.结果表明:退耕10 a的林地0~30 cm土层水稳性大团聚体含量(R0.25)、MWD和D分别为57.60%、1.91 mm和2.73;退耕25 a的林地分别为60.17%、1.88 mm和2.74;退耕10 a的草地分别为59.89%、1.82 mm和2.74;退耕25 a的草地分别为72.69%、2.71 mm和2.61.进一步分析证明,随着退耕年限的增加,土壤团聚性增强;但林草地的变化存在差异:恢复10 a阶段,土壤团聚性林地尚优于草地,25 a后草地优于林地.各样地土壤的SOC含量与R0.25呈显著正相关关系(p0.01),与D呈显著负相关关系(p0.05).退耕类型和退耕年限对土壤团聚性有显著影响.     

甘家湖湿地边缘带土地荒漠化演变中土壤颗粒分形特征

采用分形理论,研究了甘家湖湿地边缘带不同景观变化类型土壤颗粒体积分形维数的特征。结果表明,（1）从芦苇湿地边缘、胡杨林土、梭梭灌木林土、芦苇湿地、耕地周边、耕地到盐化草甸土的土壤粒径变化可以看出：湿地边缘带土壤荒漠化演变中砂粒含量在逐渐上升,粉粒、粘粒含量逐渐下降。这表明湿地边缘带人为的放牧、开垦、牛羊践踏对土壤产生了...     

林华煤矿煤与瓦斯突出构造控制及其分形特征

采用事故树分析法,对林华煤矿历次的煤与瓦斯突出事故资料进行了定性、定量分析,得出构造为林华煤矿煤与瓦斯突出事故的主控因素。运用分形理论对林华煤矿突出主控构造的特征进行分析,发现构造分布符合分形规律,信息维法比盒维法更能表征构造的分形特征。林华矿信息维数达到或超过一定数值的范围内,应采取抽放瓦斯等综合防突措施,加大防突力度。     

藻类絮凝体形态学特征及其与气浮的关系研究

采用聚合氯化铝(PAC)作为混凝药剂,利用混凝-气浮技术去除水中铜绿微囊藻(MA),用图像法对絮凝体的分形维数进行测定,分析不同混凝条件下的气浮除藻效果以及PAC-MA絮凝体的形态学特征,并探讨两者的关系.结果表明,在快速混合搅拌强度和时间分别为500 s-1和1 min,回流比为10%条件下,PAC最佳投药量范围为5.6-9.8 mg/L Al2O3,最佳点为8.4 mg/LAl2O3;最佳的絮凝反应搅拌强度范围为50～80 s-1,最佳点为50 8-1;最佳的絮凝时间范围为5～8 min;投药量、絮凝反应搅拌强度及时间对PAC-MA絮凝体形态有着显著影响,在最佳混凝条件下,絮凝体的二维分形维数D2较小,在1.168 8～1.235 7之:间,相对应的絮凝体的平均粒径较大,在300～500 μm之间;在适当的混凝条件下,结构疏松,枝权较多,尺寸较大的PAC-MA絮凝体与气泡粘附效果好,容易气浮去除.