基于多重分形的Karst流域地貌信息挖掘-论文.pdf

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1、7卷第4期测绘科学V01．37No．42年07月ScienceofSurveyingandMappingJuly．基于多重分形的Karst流域地貌信息挖掘陈旺①，梁虹①，邓亚东①②，李静①，向尚①(①贵州师范大学地理与环境科学学院，贵阳550001；②中国地质科学院岩溶地质研究所，广西桂林541004)【摘要】本文利用多重分形理论揭示出了DEM不同尺度下的地貌多重分形谱的变化规律。基于多重分形理论研究表明：多重分形理论构建的高程多重分形谱模型能挖掘出更全面、更精细Kamt流域地貌形态信息，其中高程多重分形谱模型中的

2、宽度定量表征出了Karst流域地貌的起伏程度，多重分形谱最大、最小子集维数的差值定量表征了地貌形态的差异性，而且根据多重分形谱的参数随DEM分辨率变化关系并结合广义熵理论，确定了Karst地貌形态研究的数据的空间分辨率最优范围在(0—15]之间。【关键词】分形；多重分形谱；Karst地貌；DEM【中图分类号】1~285．1；P931．5【文献标识码】A【文章编号】1009-2307(2012)04-0147-05究Karst地貌形态特征，并揭示出固有的特征及其规律。我引言国Karst地区分布具有面积广，地貌类型多样

3、等特点，然而地貌学是研究地表形态特征及其成因、演化、内部结流域地貌既是独立的地貌单元，又是具有明确分水岭的天『分布规律的科学⋯，其中对地貌的形态的定量研究是然开放性系统，因此，对地貌形态(地貌景观)的研究，在学主要研究方向之一，它经历了图形定性描述到数理一定层次上，以流域单元为宜。Karst地貌形态，是Kamt描述的过程。其中基于数理统计的地貌形态研究是其地貌发育、演化过程中某一时段地表形态的呈现，是动态方法之一，通过统计学的相关方法可以统计一些线性演化过程中的瞬间形态J，Kant地貌形态是内外营力等因_要素的相互

4、关系，揭示出一些地貌本质特征。然而自素综合作用结果在时空上外在表现，除了受大地构造运动_中的地貌要素问大多数具有是随机性、无序性、不稳和构造运动性质的影响外，而且外营力的水流作用对塑造和非线性等特点，因此我们不能用传统的数理方法很Karst地貌形态不容忽视。因此本文基于多重分形理论对不．对这些地貌要素进行分析，正在人们研究这些非线性同分辨率下的Karst流域地貌形态信息进行定量研究，通过_举步维艰的时刻，1967年美籍法国数学家曼德布罗特构建高程多重分形谱模型计算的多重分形谱各个参数，其ndelbrotBB)在美国

5、《科学》杂志上发表了题为：“英结果对揭示Karst流域地貌形态的奇异特征以及地貌的发育岸线有多长”这篇论了文中提出了分形(Fracta1)这一与演化有一定参考价值。的概念，在1973年法兰西学院讲学期间提出了分形几2分形理论及其在地学中应用概况嗯想，在1975年正式提出了Fractal这个词，并在19771982年分别出版了《分形：形机遇和维数》(Fractal：2．1分形理论I、ChanceandDimension)、《自然界的分形几何》(The多重分形是Mandelbrot在1972年研究湍流是提出来的，：al

6、GeometryofNature)两本书。这两本书中他把分形的其奇异指数与多重分形谱更能定量地刻画出事物在不同尺圾其应用推向了一个全新的阶段，与此同时，分形理度上的差异性，更能定量的刻画出事物在空间分布上的差身得到了迅速发展，并在物理学、化学、生物学、地异性，更能挖掘出事物更全面、更精细的信息。多重分形材料科学以及经济学等领域得到了广泛应用。分形理分维规则多重分形与不规则分形，对于规则的多重分形可出现，这为地学研究中的有序与无序、确定性与随机以用解析法或统计物理法得出分形谱，而不规则多重分形非线性的一些问题送来了曙

7、光，可以说分形理论是目谱只能用统计物理的方法算出[63。目前为止，分形与多重貌研究者定量刻画自然形态的最佳形态语言，即分形分形的概念还没有一个统一而规范的定义，但是它丝毫没的新方法与新思路，为我们研究纷繁复杂、婀娜多姿有影响到分形理论的发展与应用。貌形态问题开辟了新途径。在各类地貌类型中，尤其2．2分形理论在地学中的应用概况arst地貌形态多样、纷繁复杂，过去我们只能用定性的地学中主要涉及到几何分形与时间分形，其中几何分研究其形态，如公元17世纪的《徐霞客游记》就有对形中又分为规则几何分形(一维、二维、三维)和不规

8、则几地貌的描述；现在我们可以借助于分形理论来定量研何分形(一维、二维、三维)。为了更精确的定量研究物体的几何形状或性质，出现了多重分形，多重分形又分为规作者简介：陈旺(1986．)，男，四川省则多重分形(一维、二维、三维)与不规则多重分形(一维、古蔺人，硕士研究生，主要从事Rs、二维、三维)。岩溶水与GIS应用研究。国外有Mandelbrot1976年研究“