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。

分形模型在生态学研究中的应用

1 前言分形模型(fractal models)是建立在分形几何学(fractal geometry)的基础上而发展起来的一种解释物体的空间形状和结构的研究方法[21,24]。纵观分形几何学的发展也不过20多年的历史,它是由数学家Mandelbrot[19～21]创立,由众多的科学家不断发展和完善,并应用于研究自然界各种传统几何学难以解决的现象[7,9～11,13,17,28,37]。特别是在最近几年,科学界的主流刊物如英国的《自然》和美国的《科学》推波助澜和大批的图书问世,使其与混沌理论(Chaos)和其它一些非线性理论得到广泛的应用[3,41]。分形几何学的核心是描述自然界各种不规则物体,如:云的形状、海岸线的长度。

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。

应用热弹塑性理论的结合部法向载荷分形模型

针对现有法向接触载荷分形模型没有考虑热应力的影响、不适用于结合部温度变化的问题,基于热弹塑性理论和接触分形理论,建立了热弹塑性接触法向载荷分形模型。该模型是对传统模型在基础理论和应用范围上的拓展,综合考虑了温差、线膨胀系数、机械载荷比例系数等参数的影响,从而可用于计算和分析工程实际中大量存在的结合部温度发生改变的接触情况,其结果更符合客观规律。此外,针对考虑热应力的接触问题,引入机械载荷比例系数,给出了模型的另一种表达形式。通过特例验证了模型的有效性,并与前人的模型进行了对比分析,结果显示:模型间的计算结果差距随结合部温差的增大而增大。最后,通过数字仿真揭示了结合部温差对热弹塑性接触法向载荷的影响规律——热弹塑性接触法向载荷随结合部温差的增大而增大。

黄土高原小流域次降雨侵蚀产沙分段预报模型研究

建立具有广泛适用性的流域尺度侵蚀产沙预报模型是土壤侵蚀和水土保持研究的前沿领域。本文以黄土高原丘陵沟壑区第一副区岔巴沟流域为例,建立了流域侵蚀产沙人工神经网络模型,并运用缺省因子检验法分析各因子对流域侵蚀产沙的敏感程度;建立了基于敏感因子与分形信息维数的流域次降雨侵蚀产沙分段预报模型,并加以验证。研究表明,人工神经网络模型具有较高的精度,能够很好地定量描述流域水沙耦合关系;径流侵蚀功率和径流深对流域次降雨侵蚀产沙的敏感程度与流域地貌形态的复杂程度有关;以分形信息维数为界限,分段引入径流侵蚀功率和径流深,当Di>0.8308时,采用径流侵蚀功率预测精度要高于采用径流深的预测精度,当Di<0.8140时,采用径流深预测精度要高于采用径流侵蚀功率的预测精度。该侵蚀产沙分段预报模型的建立和方法的提出具有一定的合理性和可靠性,对其他侵蚀产沙模型有一定的借鉴之处。

不同分维值的铀矿浸出研究

对不同分维值的铀矿石进行柱浸试验。结果表明,在硫酸质量浓度为25g/L、布液强度为30L/(m2.h)、浸出时间30d、液固比2∶1的条件下,分维值为2的铀矿石的堆浸效果较好,铀浸出率达到97.31%。

基于改进二维分形海面模型的分层海面电磁散射分析

用微扰法研究了平面波入射分层介质粗糙面的电磁散射。由改进的二维分形海面模型模拟实际的分层海面,导出了平面波入射时的散射系数计算公式。通过数值计算获得了不同散射角的HH极化双站散射系数,并讨论了中间介质介电常数与厚度、摩擦风速和入射波频率对双站散射系数的影响,得到改进的二维分形分层海面散射系数的基本特征、分区特征和随频率变化的特征。结果表明:散射系数近似具有"量子化"特征。

分形微积分算子的定义及其应用

基于隐式微积分建模方法,提出分形维空间基本解的概念,从而定义分形维上的微积分算子,用以描述分形材料的各种力学行为.分形微积分算子极大地推广经典的连续介质力学微积分建模方法的使用范围,是分形导数概念的进一步发展.运用奇异边界法成功地数值模拟分形维拉普拉斯算子方程唯象描述的分形材料势问题.

变形双重介质分形气藏非线性渗流理论模型及数值研究

以Warren-Root模型为基础,引入分形参数和压缩系数,考虑压力对具有分形特征的渗透率和孔隙度的影响,建立变形双重介质分形气藏渗流数学模型.应用高收敛和高精度的有限元法求解这类含有第二类边界条件的数学模型.利用压力曲线,压力导数,参数对压力的影响率详细分析了部分参数对压力的影响及在变形双重介质分形气藏渗流数学模型中所具有的独特意义.

分形DLA模型在纺织品图案设计中的应用

文章基于分形DLA模型的生长规则,利用VB语言进行编程,得到了DLA模型生长的基本图案;接着通过改变影响其生长的相关参数,并用Photoshop对图形进行适当处理,得到了丰富多彩、风格各异的图案;最后,用VB语言进行较为复杂的矩形编程和汉字编程,影响DLA模型生长,得到了更为美观的分形图形。文章还对DLA模型生成图案在纺织品印花设计上的应用进行了初步探讨,指出其适应各类纺织品图案设计需要,极大地丰富了纺织品的花色品种。

采用分形理论与微分几何的摆线针轮形貌模型

根据分形理论与微分几何,应用Weierstrass-Mandelbrot函数与矢量函数构建了摆线轮齿与针齿的表面形貌模型,该模型综合体现了摆线轮齿与针齿的宏观特征与微观特征;应用MATLAB绘制了各向同性粗糙针齿及单个摆线轮齿的二维截面图,构建了摆线轮齿与针齿的接触比例系数。通过分析可知:接触比例系数随啮合点的变化而变化,且针齿与摆线轮齿内凹部分接触时的接触比例系数远大于针齿与摆线轮齿外凸部分接触时的值;接触比例系数随分形维数的增加而减小,随摆线轮与针轮中心距的增加先增大后减小,随特征尺度、针齿半径和针轮齿数的增加而增大。

土壤非均匀水流运动与溶质运移的两区-两阶段模型

根据优先流发展过程中所表现出来的阶段性特征和分形特征,建立了描述非均匀土壤水流运动和溶质运移过程的两区-两阶段模型。模型认为,研究区域可划分为水流经过的活动流场(即优先流流场)和水流绕过的不活动流场两个区域;优先流流场在发展过程中将先后经历流场扩张和保持两个阶段;处于扩张阶段的优先流流场,其内部土壤水流运动的快速非平衡特征明显,并表现出明显的分形特征;处于保持阶段的优先流流场,其内部的土壤水流运动类似于基质流运动,无明显的分形特征。通过在砂土、壤土和黏土条件下开展的6个示踪试验,检验和评价两区-两阶段模型、活动流场模型和两区模型模拟预测非均匀土壤水流运动和溶质运移的有效性。研究结果表明,两区-两阶段模型可较好地描述各种土质条件下的优先流运动;活动流场模型对壤土和黏土条件下的优先流运动预测精度较好,而对砂土条件下的优先流预测精度较差;两区模型对各种土质条件下的优先流运动预测精度均较差。

中国股票市场的分形结构——股票收益长期记忆特征的实证研究

股票市场收益的长期记忆特征对于系统非线性结构的确定以及市场有效性的研究具有重要的意义.针对上海和深圳A股算术加权和流通市值加权市场指数的周收益序列以及上证180指数和深圳成份指数中选取的12只代表性股票的周收益序列,采用重标级差分析(R/S分析)和ARF IM A模型对其进行了实证研究.从统计结果来看,样本序列呈现出尖峰和肥尾等有偏特征,明显不满足正态分布的假设,表明收益序列可能具有长程相关或记忆性.进一步的研究发现,沪深两市A股市场指数收益序列和大多数个股(10只股票)存在明显的长期记忆特征,收益分布表现出持久性.从划分不同时段的分析结果来看,中国股票市场渐进趋于弱势有效.