沥青混合料分形级配理论

介绍沥青混合料集料粒径分布分形维数的计算方法并分析其分形特征.对于连续级配,其集料粒径分布为一重分形分布;对于间断级配,其集料粒径分布为二重分形分布.采用粗集料粒径分布分形维数Dc和细集料粒径分布分形维数Df作为描述集料级配分形特点的指标.在此基础上,提出分形级配理论的计算式,该式不仅可以计算连续级配,还可以计算间断级配.研究分形级配理论与现有主要级配设计理论之间的关系,结果表明,分形级配理论可以包括现有的几种主要级配计算方法,这主要由于分形是集料级配的本质.

小流域土壤矿质氮与地形因子的关系及其空间变异性研究

为掌握小流域土壤特性与地形因子的关系及其空间变异规律,采用经典统计学与地统计学相结合的方法,对黄土高原水蚀风蚀交错带小流域土壤矿质氮与地形因子的关系及其空间变异性进行了系统研究,结果表明:①硝态氮的变异程度为强变异性,铵态氮、坡度、坡向则为中等变异性,土壤类型、土地利用对矿质氮的变异程度有极显著影响;②各研究特性在采样尺度内表现出不同程度的空间依赖性,铵态氮、海拔为强烈的空间依赖性,而硝态氮、坡度及坡向则为中等的空间依赖性;③分维数与空间异质比所揭示的结果具有一致性,各变量的分维数从大到小依次为:硝态氮(1.9826)>坡向(1.9767)>坡度(1.9420)>铵态氮(1.8791)>海拔(1.7461);④硝态氮在0°与90°,45°与135°方向上具有各向同性结构,而海拔为各向异性结构,其余的研究特性则表现出微弱的各向异性;⑤海拔、铵态氮具有很强的空间自相关性,硝态氮则为空间不相关;硝态氮与铵态氮、坡度与坡向之间具有极显著的正相关性,而铵态氮与海拔、坡度与海拔之间则为显著的负相关,表明在水蚀风蚀交错带铵态氮和坡度的空间分布具有海拔梯度性.

北京市1990年～2000年土地利用变化机制分析

根据1990年、1995年和2000年3期影像资料，运用遥感平台获取了北京地区90年代的土地利用变化时空数据，结合历史气象数据、水文数据及其它空间、属性数据，运用GIS空间分析方法及数理统计方法，全面分析了北京市1990年～2000年阃土地利用变化的空间特征及其驱动力。揭示该区各类土地利用数量变化的幅度、速度和区域差异。针对变化幅度最大的城镇用地运用空间重心转移模型、分形模型分析90年代北京城镇用地扩张的空间变化特征和区域方向。研究结果表明：北京地区1990年～2000年间土地利用变化的主要方向为城乡居住建设用地不断扩张，林地与耕地变化类型占土地利用图斑总数的5．5％以上。全区耕地面积减少93749hm^2．林地、园地面积增加了12106hm^2，居民点等建设用地面积大幅度增加77674hm^2；北京地区10年来土地利用年变化速度达到0．95％。耕地以平均每年1．60％的速度减少；城镇建设用地和水域面积年变化率分别达到5．28％和2.86％；1990年-1995年间城镇用地重心转移方向为西北，1995年-2000年城镇用地重心转移为东南方向，城镇用地空间形态不规则程度逐渐降低；通过对影响城市用地扩展的城市人口、GDP因子的偏相关分析发现，经济的发展是城市用地扩展的根本驱动力，第三产业的发展是土地利用多样化转变的外在驱动力，交通条件、环境条件及前期土地利用方式是这一转变的主要内在影响因素。

分形流道设计及几何参数对滴头水力性能的影响

在迷宫流道设计中引入分形理论,借助分形理论描述复杂现象的能力来构造不同复杂程度的分形体,利用分形曲线构造比欧氏几何更为复杂的流道边界。试验结果表明分形流道较迷宫式流道更能降低滴头的流态指数。采用通径分析结果表明,流道横断面面积、流道长度是影响滴头流量系数的主要因素,而其他因素影响较小;利用支持矢量机(Support vector machine,SVM)回归分析建立的流量系数与流道面积、长度的关系模型达极显著相关水平。分形流道的流态指数与流道几何参数变化不敏感,真正实现了全紊流滴头的设计,为滴头流道设计提供了一种新的思路与方法。

水力紊动条件对泥沙絮体分形结构的影响

在含沙量为85 kg/m3的悬浊液中投加阳型高分子聚合物,改变水力紊动条件:剪切速率(r)或速度梯度(G)与剪切时间(t),借助沉降技术、图像分析技术及分形特性定量表征参数“分维”探讨了架桥絮体结构的演变规律,得出分形结构达最佳状态时的水力紊动强度(Gt)值存在两个临界值:快速絮凝阶段和慢速絮凝阶段。实验发现,不同含沙量架桥絮体分形结构致密度最高时所需的最佳Gt值相近。含沙量越低,r或G值应降低,t值增加,分维值降低。另外,相同含沙量无机混凝剂絮体与高分子架桥絮体分形结构达最佳时,前者所需Gt值高,对应的G值低,t需延长,絮体平均质量分维(D3)值高,但絮体结构脆弱。

重庆缙云山典型林地土壤分形特征对水分入渗影响

该文以土壤颗粒组成分维和孔隙组成分维来表征土壤结构特征，研究土壤结构分形特征对重庆缙云山典型林型林地土壤入渗率和入渗过程的影响．研究表明，缙云山土壤分形特征表现为：机械组成分维明显大于微团聚体分维和孔隙分维，各层之间孔隙分维变异最大，从表层到底层，孔隙分维呈下降趋势；根据土壤入渗过程曲线将入渗过程划分为3个阶段：①初渗阶段（0-5min）；②过渡阶段（5-30min）；③稳渗阶段（30-180min）．在初渗阶段，入渗率主要受A1层土壤结构影响；在过渡阶段，入渗率主要受AB层孔隙组成和B层土壤结构影响；稳渗阶段，C层土壤结构是入渗率的主要影响因子．土壤入渗过程受土壤机械组成、微团聚体和孔隙组成的综合影响．在入渗整个过程中灌木林地的入渗率远大于其他林地和农耕地．在初渗阶段，农耕地大于其他林地；到稳渗阶段，林地大于农耕地．

接触式机械密封寿命预测方法

依据分形理论,用具有尺寸独立性的分形参数表征包含粗糙度和波度的密封端面形貌及其变化,研究了机械密封端面形貌变化对泄漏通道的影响规律,结合Navier-Stokes方程,建立了基于允许泄漏率的机械密封寿命预测方法。运用这一方法,对工作在柴油泵中的108型机械密封进行了寿命预测。研究发现密封介质压力为0.8MPa,端面比载荷为1.1MPa,工作11500h的108型机械密封,软质环端面形貌D=1.5607,G=2.0298×10-9m,理论泄漏率为2.95cm3·h-1。此时,其工作时间已超出美国石油学会和美国摩擦学家与润滑工程师学会制定的易挥发物逸出量控制标准下的密封寿命1400h,处于危险状态。结果表明,正确预测机械密封寿命是十分必要的。机械密封寿命预测方法的建立,为确定维修周期、保证设备安全可靠运行提供了依据。

长沙城市形态与用地类型的时空演化特征

运用GIS技术与高级编程方法提取了长沙市1979、1996年、2003年的城市用地现状图的数据信息,借助最小二乘技术,通过幂指数拟合,计算出了各年份的城市形态与用地结构的分维数,并探讨了长沙城市分形演化的机理和城市形态演化的信息熵。通过对分维数的时空变化所包括信息的分析,发现长沙城市形态及各职能类用地存在明显的分形特征,且各类职能用地的分维小于城市形态的整体分维,符合理论上推断的城市分维包容原理,整个城市形态朝着混沌向有序渐趋优化演化,但同时也存在绿化用地与对外交通用地发展不够完善的问题。

级配碎石分形特征分析及其在路面工程中的应用

为了定量分析碎石的级配特征,揭示分形维数与级配碎石关键筛孔通过率的相互关系,并对碎石加工提供控制性指标,通过分形理论方法建立了级配碎石分形关系.用已有的数据进行计算分析后,得到了计算级配碎石分形维数的方法以及料场加工细集料的分形控制标准,并用此标准对现场施工沥青混合料级配的离析进行了评价.结果表明:级配碎石的分形维数与4.750 mm筛孔通过率有良好的相关性,可以用它来对施工时沥青混合料级配的离析进行评价.

提升小波变换与分形相结合的图像压缩

提出了一种提升小波变换与分形相结合的图像压缩方案.充分利用小波变换后系数能量的分布特性,对提升小波变换后的低频部分采用改进的分形图像压缩编码,其余部分采用集合分裂嵌入块(SPECK)编码算法.试验结果表明,该方法在提高了压缩效率的同时,获得了较高的恢复图像质量.

高浓度悬浊液架桥絮凝分形体的形态学研究

对85 kg/m3的黄河泥沙水进行了高浓度悬浊液架桥絮凝沉降试验,考察了架桥絮凝分形体的形态学特性,并用电镜观察了絮体构造。结果表明,絮体结构及其形成过程具有分形特征;参数“分维D”可用于定量表征分形絮凝体的形态学特性:①絮体生长机制以DLCA与RLCA模式为主,其生长模式从快速混合阶段的分枝状DLCA结构逐步向慢速絮凝阶段的密实RLCA构型演变;②粒径分布在3个区域,其曲线形状类似广义的正态分布,“分维”能定量确定絮体密实性与沉降特性达最佳时的粒径范围;③分形结构的不断演变引起絮体内部渗透性显著不同,分形絮体自由沉降规律不能用Stokes定律进行合理解释;④在一定粒径范围内,絮体有效质量密度与Stokes粒径存在双对数线性关系,絮体的孔隙率是影响其密实性的主要原因;⑤对相同含沙量的泥沙水絮凝时,A l2(SO4)3形成的无机混凝剂絮体结构与高分子架桥絮体分形结构相比,具有絮体粒径小、结构脆弱,能承受的剪切强度G值低等特点。

钦杭成矿带南段文地幅水系沉积物地球化学异常识别

基于野外地质调查工作基础上,应用统计方法和分形方法对文地幅1∶5万水系沉积物地球化学数据进行异常下限的确定,并基于不同异常下限结果绘出异常图,与矿点进行叠合。结果表明,通过常规统计法确定的Au、Ag、Cu、Pb、Zn异常下限分别为1.62 ng/g、0.12 ng/g、22.59μg/g、104.00μg/g、77.73μg/g,分形方法确定的异常下限分别为8 ng/g、0.325 ng/g、220μg/g、460μg/g、2240μg/g。在空间上,应用分形方法圈定的异常与矿点叠合的更好,可以更加有效的降低非矿引起的异常范围,减少徒劳的异常查证,提高了找矿效率。

基于分形理论的区域土地利用类型探讨——以重庆市沙坪坝区为例

应用分形理论对位于重庆市主城核心区域的沙坪坝区的土地利用类型进行了探讨,计算了沙坪坝区土地一级分类和二级分类的各土地利用类型的分维值(D)和稳定性指数(S).结果表明:未利用土地的分维值最大,其未受人为因素的影响,稳定性较低;农用地的分维值相对稳定,其受到人为因素的影响,改变利用方式较容易;建设用地在一级地类中分维值偏离随机运动值最大,要改变其土地利用类型有一定的困难,人为因素的影响较大,是最稳定的一级地类.土地利用类型分维值、稳定性指数的大小综合反映了研究区域的土地利用结构.

应用红外光谱和混沌学分析变压器油的老化特性

为监测诊断变压器油的老化状态,采用开口杯劣化法在120°C恒温下对变压器油进行老化试验,通过红外光谱监测变压器油老化过程中官能团的变化趋势,从微观角度分析变压器油老化机理,试验结果表明变压器油在老化过程中有醛类和酸类化合物生成。并对不同老化程度的变压器油采用尖-板电极局部放电,用混沌-分形理论分析了油中局部放电脉冲波形,通过计算波形的关联维数D(m)和Kolmogorov熵(KE),分析波形的频谱和功率谱密度。油质老化初期,关联维数呈下降趋势,放电信号的K熵值呈上升趋势,油中局放信号进入稳定期;随着老化加剧,关联维数迅速增大,局放波形的复杂性增强。运用混沌特性的变化来识别变压器油的老化状态取得了很好的效果,并为变压器油绝缘老化状态的诊断提供了一种可行的方案。

基于小波和分形分析的GIS局部放电信号特征提取

结合小波包分频和分形技术原理,提出一种气体绝缘金属开关装置(GIS)局部放电信号特征的提取方法。文中指出了小渡变换和分形理论相结合用于特征提取的有效性;求出不同故障类型局部放电信号的分维数,利用其大小进行特征提取;对于不能以此参数区分的放电信号,利用小波包对其进行频带分解,通过设定阈值找出不同故障类型与特征频带的分维数的相关性,从而实现故障特征提取。针对GIS局部放电的5种典型放电模型,通过试验获得大量放电样本数据,利用上述特征提取方法对其进行区分,获得了较好效果,结果表明利用小波包分形维数能够较好地进行局部放电信号特征提取。

基于分形理论的交通事故分析

以某市交通事故统计资料为例,首先采用功率谱分析方法论证了分形理论用于交通事故分析的可行性,计算结果表明在统计意义上,该市交通事故时间序列具有自仿射性。接着利用分形的自相似性与标度不变性将内区间的分形特性进行延拓,并由此构造了具有外推功能的分形插值算法,实现交通事故预测。该算法利用内区间的迭代函数系和吸引子由特定初始点进行搜索,通过迭代使得到的点集与吸引子的均方偏差最小,从而获得需要外推点的函数值作为预测值。最后对交通事故时间序列进行R/S分析,进一步验证了预测结果的合理性,结果表明该市未来几年交通事故仍有增长趋势,应继续加强交通管理。

二维灰度图像的分形维数计算

分析了当前计算图像分形维数的算法普遍存在对高维数图像计算误差较大且计算量大的缺点。结合计盒维数算法的原理,给出一种新的盒子边界。理论和实验证明,该算法较Chaudhuri和Sarkar给出的经典边界选取在准确性和实时性上都有所改进。

形态参数下地表采动裂缝三维建模及可视化方法

实现对地表采动裂缝的三维建模及可视化能促进裂缝的形状、成因研究,并为开采沉陷监测和生态环境恢复提供科学支持。目前三维建模方法和软件主要面向建筑物、管道、地质体等地物地貌,若直接应用于地表裂缝的建模与表达会存在野外测绘工作量大、形态规律表达不准确、呈现不逼真等问题。本文结合三维地形建模、分形、空间插值等理论,提出了基于几何形态参数的地表裂缝三维建模方法,并利用Arc Engine平台实现了对裂缝的三维可视化;选取甘肃省东峡矿区为试验区,根据裂缝分布与形态预计参数,实现了对区域内裂缝的模拟,并通过与实测数据和高分辨率影像进行对比,验证了该方法能真实逼真呈现裂缝的形态、延伸与细节信息。

煤块冲击破碎粒度分形特征

煤块冲击破碎后粒度分布具有分形特征,据分形理论建立煤块冲击破碎粒度分形模型,对不同矿区煤块进行冲击破碎试验。在不同试验条件下对破碎煤块筛下质量累积概率进行函数拟合,结果表明:分形模型能很好地描述煤块冲击破碎后的粒度分布特征,粒度分形维数能评价煤块冲击破碎效果。采用Matlab软件建立粒度分形维数与试验参数间二次方模型,该模型预测结果与试验结果平均误差为2.51%,可满足预测误差要求,为控制煤块冲击破碎后产品粒度分布提供理论依据。

基于GIS和分形理论研究的海岸线图像和分维以及长度

分形理论对于海岸线性质的研究具有重要作用,分形插值方法作为处理此类问题的全新手段,可以根据少量数据刻划景物特征,产生预期的景物图像。扼要介绍了分形插值函数,据此可得到景物曲线的分形模拟图像、分维和长度。在此基础上,结合Visual Basic环境和国产全组件式GIS软件SuperMap Objects组件开发平台,开发相应的分形插值计算系统,然后以天津市海岸线为实例,实现海岸线的分形模拟图像,计算出海岸线分维,并归算得到海岸线的实际分形长度。结果表明,应用分形插值系统可以一举获得海岸线的分形模拟图像、分维和长度。