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基于DEM的黄土高原沟谷节点分形特征研究 总被引：1，自引：0，他引：1
以ASTER GDEM为主要数据源,在黄河中游多沙粗沙区提取22个小流域的沟谷节点(channel junctions,CJs),采用计盒、关联维2种方法对比研究CJs分形特征,并讨论其分形的内涵与影响因素;基于CJs分形特征的聚类分析,探讨样区的侵蚀程度差异。结果表明:(1)黄土高原CJs分形特征明显,不同分形方法度量的几何维数变化相同,盒维数大的样区关联维数也大;(2)CJs分形特征与黄土地貌的发育相关,不同地貌类型呈现出不同的分形维数;但2种分形方法度量出的分维值差异均能与地貌类型保持对应,分形维数排序为:黄土梁峁状丘陵沟壑黄土破碎塬黄土梁状丘陵沟壑黄土塬黄土山地黄土峁梁状丘陵沟壑黄土风蚀沙丘;(3)依据CJs盒维数、关联维数对样区进行聚类分析,结果表明22个样区划分为4种类型,大致对应剧烈侵蚀区、强烈侵蚀区、中度侵蚀区、轻度侵蚀区。研究表明分形方法能较好的刻画黄土高原不同地貌沟谷节点特征,并能在一定程度上反映沟谷侵蚀状况。 相似文献
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宁镇扬丘陵区土地利用空间结构的分形研究——以镇江市为例 总被引：1，自引：0，他引：1
基于镇江市的土地利用数据,利用分形理论和GIS空间分析方法,探讨了镇江市土地利用空间结构特征。结果表明:镇江市的土地利用空间结构总体上呈分形特征,各土地利用类型分维数D介于1.075~1.234;分维数D从大到小的顺序依次为:水域>林地>建设用地>其他农用地>园地>耕地,而稳定性指数Ssk介于0.2~0.4之间的土地利用类型面积占研究区土地总面积的40%左右,土地利用空间结构的稳定性总体不高;地形地貌对土地利用有着重要影响,各土地利用类型在相同地貌特征下的分维数和稳定性指数存在差异,同时同一土地利用类型的分维数和稳定性指数在不同地貌区也存在着显著的分异规律;耕地和林地在镇西丘陵区和镇东平原区呈现出相异的分形特征,建设用地、水域在镇东平原区的空间结构稳定性较低、复杂性较高。 相似文献
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土地利用类型分维数及稳定性研究——以陕西省蒲城县为例 总被引：1，自引：0，他引：1
以陕西省蒲城县土地利用空间数据库为基础,应用GIS技术及分形理论对土地利用类型的分形及稳定性进行了分析研究。将土地利用类型划分为6类:耕地、园地、林地、草地、工矿居民地和其他用地,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数(D)介于1.344～1.522。根据分维数对各土地利用类型稳定性排序:林地>工矿居民地>其他用地>耕地>草地>园地。复杂的地貌类型对土地利用类型分维数有重要影响,分维数能较好地反映各土地利用类型复杂程度及稳定性,表明分维数成为土地利用类型结构相关研究的有用指标。 相似文献
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陕西省延安市燕沟流域水系分形与地貌侵蚀发育研究 总被引：1，自引：1，他引：0
为验证分形维数法与传统地貌法判断地貌侵蚀发育阶段是否一致,基于DEM数据提取陕西省延安市燕沟流域水系结构图,利用网格法计算燕沟流域水系分形维数,利用高程面积曲线法刻画了该流域的地貌侵蚀发育阶段。结果显示:燕沟流域水系长度为61.6 km,水系密度为1.29 km/km2,水系数量为109条,燕沟流域水系的分形维值为0.98,高程曲线下面积为0.497。由此可以得出,燕沟流域地貌处于侵蚀发育的壮年期,需要加强该地区水土流失治理; 分形维数阈值判断方法忽略了面蚀在地貌侵蚀过程中的作用,它将低估该地区地貌发育程度,因此利用水系分维值推断地貌侵蚀发育阶段的阈值需要更改。 相似文献
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基于M-DEM的黄土人工锄耕坡面水系分维特征研究 总被引：4，自引：0，他引：4
该文旨在微观尺度上对地表微地形水系形成过程及其几何分形特征进行研究与分析,为研究坡面流水侵蚀过程及其防治提供科学依据。通过构建90mm/h雨强、15°坡度下不同水蚀阶段(雨前—溅蚀—片蚀—细沟侵蚀)黄土人工锄耕坡面微地形数字高程模型,设置不同集水面积阈值提取微地形水系,并基于格网法计算相应的水系分维值。结果表明:(1)分形理论用于研究微地形水系及其形成过程具有可行性;(2)降雨前、溅蚀、片蚀和细沟侵蚀阶段的最适集水面积阈值分别为15,20,25,30cm2,对应的最佳分维值分别为1.067,1.088,1.068,1.079;(3)人工锄耕坡面在各侵蚀阶段均处于侵蚀发育的幼年期。该研究不仅为微观层面研究黄土耕作坡面水系分维提供方法指导,也可为进一步揭示土壤侵蚀机理提供数据支持。 相似文献
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以陕北黄土沟壑区域作为研究区,以1弧秒SRTM DEM数据作为研究对象,以ICESat/GLAS的GLA14高程数据作为高程参考数据,利用地理探测器的空间分异性研究方法,来研究高程、坡度、坡向、总曲率、剖面曲率以及平面曲率等地形因子对SRTM DEM数据精度的影响,并结合其影响研究了地表粗糙度与SRTM DEM精度之间的相关关系。结果表明:源数据SRTM DEM在研究区范围内系统误差为(0.470±9.520) m,精度为9.531 m。单地形因子对SRTM DEM精度的影响要比不同因子两两综合的影响小,其中坡度因子和曲率因子对精度的影响程度较大,高程、坡向因子对精度的影响程度较小。分形维数较常见的几种地形因子对数据精度的影响程度更大,分形维数与数据中误差呈现二次多项式的关系,并且随着分形维数的增加,SRTM DEM中误差逐渐增大,增长率逐渐减小,直到峰值。 相似文献
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基于分形理论,对中国土壤空间分布的分形性质进行了定量研究,所得结论为:(1)中国土壤空间分形结构特征客观存在,南方水稻土、黄刚土等53类土壤斑块的周长-面积关系客观存在;(2)中国各土壤类型中,寒漠土分维最大,为1.952,灰漠土分维最小,为1.158;寒漠土斑块镶嵌结构最复杂,灰漠土斑块镶嵌结构最简单;(3)随着我国土壤类型从华南→东北→西北的变化,土壤类型空间分布的分维总体增大;在青藏高原区,各土壤分维出现垂直与水平的复合分布,随着地势自东南向西北的逐渐升高,土壤分维总体变大;(4)中国各土壤类型中,寒漠土稳定性指数值最大,为0.452 4,其斑块镶嵌结构稳定性最高,灰褐土斑块镶嵌结构稳定性最低,稳定性指数值为0.001 3;(5)随着我国土壤类型由南向东北的变化,各土壤类型斑块镶嵌结构的稳定性指数总体变小;在青藏高原区,由东南向西北,各土壤类型斑块镶嵌结构的稳定性指数总体变大;(6)就中国土壤类型的空间分布而言,中国土壤类型斑块空间分布的几何属性对其分维大小可能有直接的影响。 相似文献
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应用分形理论中的幂指函数关系法,选取粒径R区间为无标度区,使用线性回归(linear regression)和分段线性回归(piecewise linear regression)来确定辽宁典型风成黄土837个样品粒度分维的无标度区。统计分析结果表明:一元分维的粒度分维值介于1.446~2.027,决定系数均大于0.900,确定无标度区为0.1~54.4μm;二元分维得到节点平均值为7.64μm±1.21μm(CV=15.87%),决定系数在0.978~0.999之间变化,变异系数为0.438%,确定无标度区为0.1~7.64μm(F_2)和7.64~54.4μm(F_1),且分维值D_(F1)D_(F2)。二元分维值与一元分维值差异较大,从另一个侧面表明即使是同一个研究对象,选取不同标度区范围,得到的分维值及其决定系数也不同,因此,使用分维模型前要注意无标度区的选取。分维值包含着土壤发生与沉积环境信息,深入解译分维值信息有助于理解黄土-古土壤的土壤发生过程。 相似文献
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土地利用/土地覆被镶嵌体的分形结构模型研究 总被引：12，自引：0，他引：12
运用分形理论对四川省汶川县土地利用/土地覆被镶嵌体景观类型的分维值进行计算,并讨论了各种景观类型的分维性质。结果表明:土地利用/土地覆被镶嵌体具有统计意义上的自相似性,是一种随机分形结构;景观类型的分维值越大,其形态越复杂,反之越简单。SI(稳定性指数)>0,表示景观在其形态复杂状态下的一种稳定性,SI越大,该景观形态越稳定;反之亦然。SI<0,表示景观在其形态简单状态下的一种稳定性,SI越小,该景观形态越稳定;反之亦然。景观类型的分维值随时间变化而增大,该景观的形态变得复杂,反之,该景观形态变得规则。土地利用/土地覆被镶嵌体的分维值是研究土地利用/土地覆被镶嵌体景观格局的一种综合性的定量指标。 相似文献
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以胶东半岛丘陵区7个集水区为研究对象,采用SA模型提取研究区冲沟系统,测算各集水区冲沟沟长盒维数,分析沟长分形特征及其与地形参数和土地利用类型间的关系,厘定研究区内冲沟发育演化的特征及规律。结果表明:(1)东部构造活动性强的隆起区分维值明显高于西部构造活动性弱的沉积凹陷区,沟长分形特征主要受区域地质构造控制。(2)沟长分维数与平均坡度、地表粗糙度、剖面曲率、沟壑密度和沟头密度等地形参数之间相关性显著,而与集水区面积和沟长没有相关性。(3)沟头密度、沟壑密度与沟长分维数间具有极显著正相关性,相关系数分别为0.982 4,0.975 3,是表征沟谷分形特征的重要参数,可作为估算区域沟谷分形特征和分形维数的简单指标。(4)沟长分维数与集水区内林草地比存在较显著正相关性,与丘陵旱地比具有较显著的负相关性,相关系数分别为0.893和-0.919 8,表明冲沟展布形态特征同地质构造控制下的大的地貌轮廓关系密切,与人类改造地表形成的微地貌关系不大。 相似文献
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风水两相侵蚀条件下流域泥沙粒径分布分形维数特征——以黄河上游内蒙古段西柳沟为例 总被引：1，自引：1，他引：0
[目的]研究在风水两相侵蚀条件下流域泥沙粒径分布分形维数特征,为风水两相侵蚀产沙和高含沙水流侵蚀产沙的治理等问题的研究提供理论和试验依据。[方法]选取位于黄河上游内蒙古段的西柳沟流域为例,采集沉积物表层样,利用激光粒度仪对43个样点的泥沙粒度组成进行分析,采用分形理论,结合方差分析以及K均值聚类法进行分析和研究。[结果](1)不同沉积环境下泥沙粒径分布分形维数不同,以水力侵蚀为主的丘陵沟壑区分形维数平均值最大,为2.48;以风力侵蚀为主的沙漠区分形维数平均值最小,为1.95。(2)对于西柳沟流域,泥沙颗粒组成中粒径在0.05mm以下的含量越高,粒径越离散,分维值越高;粒径在0.05~1mm之间的颗粒含量越高,分形维数越低;粒径在1mm以上的颗粒含量与分形维数关系不明显。相对来说,粉粒含量对于分形维数的影响大于黏粒含量。[结论]地貌条件主要影响的是河床样的泥沙粒径组成,产沙层土样的颗粒组成不受地貌条件的影响,河滩样的泥沙粒径组成受地貌条件和沉积环境的双重影响。 相似文献
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基于非均匀性和分形维数的黄土优先流特征定量分析 总被引：8，自引：1，他引：7
该文以陕西泾阳南塬边坡黄土为例开展示踪剂试验,通过改进的优先流入渗深度和入渗量非均匀性系数,研究黄土优先流的入渗量、入渗深度、含水率、孔隙率、分形等参数的相互关系及其内在规律。结果表明:1)入渗量越大,优先流入渗深度的非均匀性越明显;2)初始含水率越高,优先流发育程度越低,而湿润锋迹线的分形维数越小;3)黄土孔隙率越大,优先流入渗深度的非均匀性越明显,且入渗深度值波动范围也相对较大;4)同一类型的黄土,其试验尺度大小对湿润锋迹线的分形维数没有明显影响;5)在0.5倍黄土优先流最大入渗深度范围内,分形特征值越大,优先流非均匀程度越强,优先流越发育;6)在没有明显优先流渗流通道情况下,90 mm地表灌溉水量,其最大入渗深度不超过120 cm。考虑正常蒸发和没有裂缝的前提下,地表灌溉水并不容易直接导致地下水位上升。由此推断,优先流在地表水向地下水转换过程中发挥着重要作用。同时,优先流对黄土滑坡的影响不容忽视。研究可为深入揭示黄土优先流渗流特征与黄土优先流滑坡的内在联系提供依据。 相似文献
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土地整治是中国增加耕地数量、确保粮食安全的重要措施。在中国农村人口不断减少、居民膳食结构改变的背景下,土地整治作为推进乡村振兴的重要抓手,其新增耕地利用方向该如何科学确定是亟需研究的问题。该研究以位于黄土高原的延川县为例,利用土地利用、耕地质量等数据,研究了新增耕地在黄土高原典型地貌塬（梁）、坡面、沟道的利用变化,并分析了不同变化类型新增耕地的质量在不同地貌类型的分布,结果表明,延川县新增耕地转变为非耕地的比例为20.69%,林地、草地是新增耕地转变的主要去向,果园种植收益远大于粮食作物种植收益,且果园种植为劳动密集型农业生产活动,需要的劳动时间多,加之农户劳动力数量有限未有更多时间将新增耕地用于粮食生产,使得新增耕地撂荒并转变为了林地、草地。沟道是新增耕地转变为林地的主要分布区域,沟道和塬面（梁）是新增耕地转变为草地的主要分布区域,塬面（梁）是新增耕地转变为果园的主要分布区域,不同地貌类型的水分条件是新增耕地在不同地貌转变为其他土地利用类型时存在差异的主要原因。也反映出,在果园种植收益高的条件下,即使位于沟道的水资源条件较好、质量较高的新增耕地,由于劳动力的限制,也不会被利用以进行粮食作物种植,而是被撂荒并转变为林地,相反塬面（梁）的新增耕地也会被利用为收益更高的果园。未来土地整治新增耕地应根据不同区域地形地貌、水资源等自然条件因地制宜地确定利用方向。 相似文献
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重庆市农村居民点分形特征及影响因素分析 总被引：9，自引：5，他引：4
农村居民点的分形特征能很好地反映其空间占据能力。该文选取浅丘平坝区、低山丘陵区、中山丘陵区、高海拔山区4种典型生态类型区,应用分形几何原理,分析了不同生态类型区农村居民点的分形特征,探讨了不同生态类型区分形特征的主要影响因素。结果表明:不同生态类型区的农村居民点分形特征存在差别,主要受高程、坡度、农民人均纯收入、水系、交通等因素的影响。其中浅丘平坝区分维数值最高1.63,高海拔山区分维数值最低1.47,4种生态类型区的农村居民点分维数值明显高于交通和水系的分维数值,但随着农村交通体系的完善,其对农村居民点分形特征的影响会增加;坡度对不同生态类型区农村居民点分形特征的影响是一致的,分维数值均随着坡度的增加呈现先增加后减少趋势;农民人均纯收入高的生态类型区农村居民点分维数值更高;4种生态类型区的农村居民点分维数值在短期内表现出下降或平稳趋势,但从长远来看,随着经济社会的发展和各种城镇化建设政策的落实,4种生态类型区的农村居民点分维数值均呈上升趋势,其边界曲折度不断减小,其形态逐步向规则化发展,但受地理位置和社会经济条件的限制,其上升的趋势会存在差异。该研究可为丘陵山区的农村居民点整理、布局优化提供参考依据。 相似文献
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五陵塬边坡侵蚀地貌发育及其影响因素 总被引：1，自引：1，他引：0
基于前人研究成果和对陕西省关中平原中部五陵塬边坡侵蚀地貌大量的实地考察,应用遥感卫星图像等信息资料,对五陵塬南、北缘侵蚀沟谷和黄土滑塌的发育状况进行考察和分析。研究表明,五陵塬南缘发育的河流高阶地前坎(高差8~30m的黄土崖)为窑洞聚落带,受坡面径流作用发育侵蚀沟谷和黄土坍塌;该塬边黄土窑洞带侵蚀沟谷的发育状况表现为东段密度较小,规模较大,西段反之。北缘河流高阶地前坎(高差30~90m的黄土崖)西段主要发育"群发性"黄土滑塌。东段侵蚀沟谷数量少,长度较大。五陵塬边坡侵蚀地貌的发育,主要受地质构造、地形条件、新构造运动、黄土岩性和结构、大气降水与农田灌溉以及人类活动等因素影响,并会对五陵塬周边人类居住安全,边坡水土流失,塬面文物古迹保护和西咸新区发展建设产生负面影响效应。 相似文献
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岔巴沟流域地貌形态分形特征量化研究 总被引：13，自引：2，他引：13
分形理论和方法为地貌学的非线性研究开辟了新的思路。本文基于分形基本理论和GIS技术,对地处黄土高原丘陵沟壑区第一副区的岔巴沟流域地貌形态分形特征进行了量化研究,提出了流域地貌形态特征分形信息维数的计算模型和方法,并依此获得了岔巴沟流域及各支流域的地貌形态特征分形信息维数。研究表明,岔巴沟流域及各支流域的地貌形态特征分形信息维数均小于1,且与流域面积保持很强的正相关;分形信息维数揭示了流域地貌形态复杂本质的量化特征,为黄土高原小流域侵蚀产沙预报模型中宏观地貌形态因子的量化提供了新的思路和方法。 相似文献
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半湿润区长期施肥对土壤结构体分形特征的影响 总被引：7，自引：0，他引：7
利用黄土高原南部半湿润地区长达25年田间肥料定位试验020.cm土层土样,研究了长期不同施肥模式与土壤结构体大小、结构体分形特征与土壤肥力的相互关系。结果表明,长期不同施肥模式下土垫旱耕人为土结构体分形特征存在一定差异:7种施肥处理土壤结构体分形维数分布在2.4388～2.6363之间,其中以化肥+厩肥处理土壤结构体分形维数最大,不施肥土壤结构体分形维数最低,说明化肥与有机肥长期配施对土壤团聚体结构分布影响较大。相关分析发现,土壤结构体分形维数与5～2mm团聚体间具有极显著的正相关关系(r=0.994,P0.01);与土壤有机碳、全氮、硝态氮、有效磷含量均具显著正相关关系,与土壤碳氮比(C/N)呈显著负相关关系。在长期不同施肥模式下,分形维数对土壤性质变化的边际量亦有明显差异:土壤结构体分形维数每增加一个单位值,土壤有机碳、全氮、C/N、硝态氮和有效磷的变化依次为31.628%、2.404%、-6.014%、90.370%和172.760%。由边际分析可知,长期施肥条件下土壤结构体分形维数的变化对土壤有效磷、硝态氮的影响最大。 相似文献
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不同有机物料对原生盐碱地水稳性团聚体特征的影响 总被引：9，自引：3，他引：6
为了研究不同种类和形态的有机物料对原生盐碱地水稳性团聚体特征以及物理性质的影响,以吉林西部地区原生盐碱地为研究对象,通过大田试验,分析了颗粒玉米秸秆、正常玉米秸秆、牧草以及羊粪等有机物料对原生盐碱地的浸水容重、沉降系数、田间持水量和蒸发速率等物理指标的影响,以及对土壤水稳性大团聚体和微团聚体的数量、形态、平均质量直径(MWD)、破坏率(PAD)、水稳系数、平均质量比表面积和分形维数等指标的影响。结果表明:(1)各处理中水稳性团聚体组成以微团聚体占主要成分,其中以0.05~0.25mm粒径为主,不同有机物料处理对各粒级含量影响差异显著。(2)各有机物料处理的土壤水稳性团聚体的稳定性相对CK处理均有所提高,羊粪处理对MWD提高效果最好,提高了104%,而颗粒处理提高水稳系数和降低PAD效果最好。(3)不同有机物料处理对水稳性团聚体形态均有改善作用,颗粒处理改善效果最好,形态圆润表面粗糙,大小孔径分布适中。(4)颗粒处理与其他处理的土壤团聚体分形维数差异显著,其他处理之间差异不显著,颗粒处理分形维数最低,相比CK处理降低了2.62%。各有机物料处理的平均质量比表面积与CK差异显著,其中正常秸秆处理最好,相比CK提高了171.01%。(5)各有机物料处理与CK处理相比,对原生盐碱土物理性质均有改善作用,颗粒处理整体效果最好。浸水容重与PAD和分形维数具有显著正相关性,与水稳系数和平均重量直径呈显著负相关性。沉降系数相关性类似浸水容重,田间持水量相反,蒸发速率则未显示出显著相关性,各物理参数与平均质量比表面积未显示出显著相关性。综合得出,有机物料能够改善原生盐碱土壤结构,同种有机物料不同形态作用效果不同,本试验中经过粉碎高温高压处理的颗粒秸秆效果远好于其他处理,有效地缩短了改良时间。 相似文献