青海云杉(Picea crassifolia)种群格局的分形特征及其影响因素

应用计盒维数、信息维数和关联维数对祁连山主要森林类型青海云杉（Picea crassifolia）种群空间格局进行的研究表明：青海云杉种群格局计盒维数在0.992～1.938之间,平均值为1.716,信息维数在0.996～1.860之间,平均值为1.632,关联维数在1.418～1.759之间,平均值为1.568。计盒维数与样地海拔和土壤水分含量呈显著的负相关,与样地坡向呈显著的正相关,信息维数与样地海拔呈显著负相关而与坡向呈显著的正相关,关联维数与样地坡度呈显著的负相关,主成分分析表明,海拔和土壤含水量是影响青海云杉种群格局分形维数第一主成分,坡向是第二主成分,坡度是第三主成分,这3个主成分累计解释率为87.6%。

基于表面肌电信号形态特征的多模式识别研究

为提高肢体运动模式识别率,基于肌电信号的产生机理提出了选用信号的形态特征实现肌电信号模式识别的新方案。方案以分形理论中关联维及分维数的概念分别表征肌电信号的复杂度及自相似性,其中关联维的计算采用了一种改进的G-P算法、即G-P关联维逼近法;在手部动作模式识别中,以关联维和分维数作为表面肌电信号的特征向量,分类器采用由对支持向量机构造的二叉树结构多类分类器。针对手部张开、合拢及腕伸、腕屈4种运动模式的识别实验,该方法的正确识别率达到了91.0%,已具备一定的实用性。

广西木论自然保护区铁榄群落主要乔木种群格局的分形特征

为了揭示种群空间分布特征随尺度的变化规律，探讨不同种群对空间资源的占据能力和生态适应能力及分形差异，采用计盒维数、信息维数和关联维数对木论自然保护区铁榄群落主要乔木种群格局特征进行了研究。结果表明，优势种铁榄（Sinosideroxylon pedunculatum）、东女贞（Ligustrum japonicum）、小栾树（Boniodendron minius）、稀有濒危种掌叶木（Handeliodendron bodinieri）、青檀（Pteroceltis tatarinowii）5个种群在相应的尺度具有明显的分形特征；计盒维数和信息维数大小顺序一致，均为：铁榄〉东女贞〉小栾树〉掌叶木〉青檀；在5个种群中，铁榄计盒维数为1．7763最大，接近2，对空间环境的占据能力最强，信息维数（1．7206）也最大，个体聚集强度强，在群落中处于绝对优势地位，青檀计盒维数（0．8316）和信息维数（0．8990）最小，对环境的占据利用能力弱，个体聚集程度整体较弱，在群落中处于伴生地位；在0．5～50m的尺度上，关联维数大小顺序为：铁榄（1．7314）〉东女贞（1．6688）〉小栾树（1．6050）〉青檀（0．7868），而掌叶木只有在大的尺度上才出现关联，且关联较强。3个分形维数大小的不同组合，能够全面揭示不同种群格局特征和种群在群落中所处地位的差异。

基于IFS的局部放电超声信号的数据压缩和模式识别

变压器局部放电超声信号具有连续不可导和非平稳的特性 ,通过仿射变换建立其分段自仿射IFS (IteratedFunctionSystem)。利用该方法一方面实现局部放电信号数据的压缩 ;另一方面提取IFS分形参数 ,包括IFS分形维数和空缺率 ,为局部放电模式识别提供新的特征参数 ,两者同时进行 ,为实现局部放电在线监测提供一种新的工具。同时进一步把IFS分形参数作为特征参量输入人工神经网络对放电模式进行识别 ,结果表明了利用超声波信号进行局部放电模式识别的有效性。

基于小波降噪与分形理论的滚动轴承故障诊断

为了识别滚动轴承振动信号中包含的故障类型,运用小波对采集到的信号进行降噪,通过计算降噪后振动信号的关联维数,判断信号中是否包含故障。并以关联维数为特征量,通过计算各工况之间的距离函数,判断属于何种故障的信号。结果表明,运用分形理论进行故障诊断具有很强的实用价值。

应用RBF神经网络智能识别油气水多相流流型

传统的流型识别方法对流型特征没有一个量化的评价指标，只能由识别者采用模糊的语言描述每种工况的特征，在 很大程度上依赖于每个识者的主观判断，很难实现流型的在线自动识别。为了克服传统流型识别方法的缺点，本文在实验 室采用机油、空气和水作为工质来模拟现场的水平管内的油气水多相流流动，采用压阻式压差传感器对水平管内的油气 水多相流流动的压差进行测量，得到反映油气水多相流流动波动特性的压差信号。运用分形理论中的重构相空间算法（即 Ｇｒａｓｓｂｅｒｇｅｒ－Ｐｒｏｃａｃｃｉａ算法），算出经过滤噪处理后的油气水多相流流动的压差信号序列的关联维数，以不同流型不同工 况的关联维数为基础构成不同流型不同工况下的多相流的特征向量，从而量化了油气水多相流的特征。将特征向量输入 径向基函数（Ｒａｄｉｕｓ Ｂａｓｉｓ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ，简称ＲＢＦ）神经网络，通过学习样本的学习，即可用来对测试样本（未知流型的压差信 号）进行自动在线的流型识别。结果显示，该识别方法具有高精度、快速及不需人工干预等优点，在石化、核能等行业必将 有广阔的应用前景。

云南地区强震前时空强分维特征

本文以标度变换法、相关函数法、最小二乘法分别计算时间分维D_t、空间分维D_s、强度分维D_m(b值),系统清理了云南地区1976年以来6级以上强震前时空强分维的变化特征,表明强震前的降维现象是普遍存在的,但各次强震前的异常三要素又表现出复杂的多样性。结果还表明,强震前小震活动在时间分布上的明显不均匀性主要表现在强震孕育地区,而在空间分布上的明显不均匀性却主要表现在强震孕育的外围地区。

甘肃莲花山主要森林群落空间格局的分形特征——关联维数

关联维数可用以揭示森林群落个体空间关联的尺度变化规律、个体空间关联程度及个体关联的尺度变化差异。基于7个样地调查数据,应用关联维数对甘肃省莲花山国家级自然保护区主要森林群落类型中建群种和优势种的空间格局进行了测度分析。结果表明:各群系的群落格局具有较高的关联维数(接近2),个体空间关联程度较高,由离至低依次为:云杉-紫果云杉-糙皮桦林(Q2)1．794 4>岷江冷杉-糙皮桦-白棒林(Q4)1.779 8>辽东栎林(Q5) 1.744 2>岷江冷杉林(Q3)1．699 2>岷江冷杉人工林(Q1)1.665 6>华山松林(Q5)1.640 4>紫果云杉-云杉-岷江冷杉林(Q7)1.634 2。

天目山常绿阔叶林空间点格局分形关联维数分析

利用分形中的关联维数D来进行天目山常绿阔叶林种群的空间点格局分析,首先,根据树木坐标建立树木两两之间距离矩阵Dn×n;其次,根据距离矩阵Dn×n计算不同距离步长△r下的距离标度r和r距离标度下树木的数目N(r);最后,计算出关联维数D并根据D得出研究区域的空间分布格局。结果表明,天目山常绿阔叶林研究样区内的树木在空间分布格局上趋于集聚,其关联维数可以用来准确判定空间点格局分布。

粗集料纹理粗糙度表征的高差相关函数方法

为全面描述粗集料的粗糙程度,引入高差相关函数进行粗集料表面纹理多参数表征.首先借助触针轮廓仪获取集料表面纹理轮廓曲线,消除数据误差.然后,计算粗集料高差相关函数,对函数进行分段拟合,计算表面纹理曲线的自相似特征参数(D,ξ∥,ξ⊥)作为评价指标,分析粗集料表面纹理的粗糙程度.结果表明:粗集料表面纹理在一定范围内具有两段变维特性,微观纹理和宏观纹理的尺度界线为100~200μm;不同集料表面宏观纹理分形维数D1均在1.3左右,微观纹理分形维数D2均在1.05左右,分形维数对粗糙度不敏感;水平截止波长ξ∥和幅度期望值ξ⊥分别反映了粗集料表面微凸体的水平波长期望值和垂直幅度期望值,水平截止波长ξ∥反映最大微凸体的大小,其中白云岩和闪长岩较小,晶体结构较大的花岗岩较大.幅度期望值ξ⊥从大到小依次为闪长岩、黄砂岩、花岗岩1、辉绿岩、花岗岩2、白云岩,符合实际情况,幅度期望值ξ⊥可定量描述集料整体的粗糙程度.自相似特征参数可全面描述粗集料表面纹理的粗糙程度.

南川百合与泸定百合种群格局关联维数的比较研究

本文采用分形理论中的关联维数比较分析了南川百合与泸定百合种群的空间分布格局及其分形特征。结果显示，南川百合与泸定百合种群的关联维数都不大（小于或接近1．5，比较远离2），说明其种群个体空间相关程度低，个体间竞争不激烈，种群整体对空间的占据能力不强，体现其在群落中的劣势伴生地位。在2006年，若只比较人为干扰小的种群，则南川百合5个种群的平均关联维数（1．1295）比泸定百合4个种群（1．5154）小25．46％；若不考虑人为干扰，在所有的样地中进行比较，那么，在2006年，南川百合5个种群的平均关联维数（1．1295）比泸定百合6个种群的（1．4496）小约22．08％，而在2005年，南川百合5个种群的平均关联维数（1．3671）也比泸定百合3个种群的（1．3673）要小一些，这些数据表明，与泸定百合种群相比，南川百合种群个体空间相关程度低，种群整体占据生态空间的能力弱。在高温干旱的2006年，这两种百合种群的平均关联维数与2005年相比都有所减少，但南川百合种群的平均关联维数的减少比例（17．38％）大于泸定百合的减少比例（6．26％），其减少比例约为泸定百合的2．78倍，这些数据表明，高温干旱天气会降低南川百合和泸定百合种群的适应能力，泸定百合的抗热抗旱能力要高于南川百合，南川百合更易受高温干旱天气的伤害。南川百合和泸定百合均出现濒危迹象，但因南川百合抗热抗旱性和占据生态空间能力更弱，导致其更加处于濒危状态．鉴此，应尽快在南川百合的主要分布区建立自然保护小区以保护其自然环境，同时与迁地保护相结合，并进一步探讨其濒危机制，以为这种百合的种质资源保护提供理论依据。

基于模拟退火算法的多孔介质三维重建

为了研究固相转换器内部流体的流动状态,将动态退火系数的模拟退火算法与基于改进的状态更新的随机重建方法相结合,提出一种对固相转换器这类多孔介质进行软件重建的三维随机重建策略.首先对显微CT采集得到的多孔介质图像进行处理,得到基于孔隙相与固体相的二值化图像,并将其作为参考模型;然后在保持多孔介质孔隙率不变的前提下对多孔介质进行重建,实现了对其采样、图像处理与重建的过程.实验结果表明,该策略可以提升重建速度与渗透率的精度,重建模型与参考模型的两点相关函数与孔隙分形维数有很好的一致性.

基于分形的心电信号非线性特征研究

采用分形理论分析心电信号的非线性特征。以几种常见窦性心率的心电信号为分析对象,通过分析其单重分形和多重分形谱特征,绘制自相关函数图和多重分形谱图,研究不同窦性心律的非线性特征,得出结论性结果。研究结果表明:这4种心电信号均具有自相关特性,其中正常窦性心律的自相关函数衰减迅速并且Hurst参数较小,表现出明显的随机特征。多重分形谱的进一步研究表明,各类心电信号同时存在局部奇异特性,同类型窦性心律心电信号的多重分形谱出现特征的不一致性和分类现象,其中正常窦性心律的分类较为明显。这一研究结果,可作为一个有效的补充方法,用于心脏疾病的无创诊断及预警。

计算分形结构分维数的微机实现

讨论了两种计算分形结构分维数的方法：相关函数法和改变粗视化程度法，编制并实现了相应的计算机程序。认为改变粗视化程度法适用于计算各种类型的分形图形的分维数，而相关函数法仅适用于分布均匀、各向同性较好的分形结构。

紫花苜蓿与无芒雀麦不同栽培模式下土壤团聚体形态结构、组成及有机碳特征

通过豫北地区6 a定位试验,以撂荒地为对照,研究了紫花苜蓿Medicago sativa单播、无芒雀麦Bromus inermis单播、紫花苜蓿/无芒雀麦混播3种不同的栽培模式对土壤团聚体组成与有机碳垂直分布的影响,并探讨了两者的相互关系。结果表明:人工草地建植后,土壤团聚体形态结构改善较为明显;土壤机械稳定性团聚体组成以5.00~3.00和3.00~2.00 mm粒径为主(比例为35.55%~57.12%);土壤水稳性团聚体组成以<0.25 mm和3.00~1.00 mm为主(比例为53.47%~74.47%);无论机械稳定性团聚体还是水稳性团聚体,不同栽培模式下土壤团聚体质量分形维数的大小顺序依次为撂荒地、无芒雀麦单播、紫花苜蓿单播、紫花苜蓿/无芒雀麦混播;土壤总有机碳、活性有机碳和腐殖质碳质量分数均随土层的增加而降低,各栽培模式下0~40 cm土壤有机碳质量分数从大到小依次为紫花苜蓿/无芒雀麦混播、紫花苜蓿单播、无芒雀麦单播、撂荒地;Pearson双侧检验结果显示:总有机碳、活性有机碳以及腐殖质碳质量分数两两之间均具有极显著的相关性(P<0.01)。机械稳定性和水稳性团聚体的分形维数值均与小粒径团聚体(<0.25 mm)呈极显著正相关(P<0.01)。结论:相对于撂荒地,人工建植草地后能够显著改变土壤团聚体的分布,促进土壤固碳,其中又以紫花苜蓿/无芒雀麦混播为最佳栽培模式。