河谷聚落之分形：理论模型与现实引导途径 [Fractals in Settlements in the Valleys:Theoretical Model and Realistic Guide] 下载 mobi epub pdf 电子书 2024

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内容简介

　　《河谷聚落之分形：理论模型与现实引导途径》的核心内容在于依托地理信息系统，结合数学相关理论，对陕北地貌与城镇的分形研究提供系统的技术与方法支持。依托西安建筑科技大学与西安建大城市规划设计研究院的科研平台，研究团队得以获取陕北地区的地貌及城镇资料，借助GIS理论、数学模型及相关规划理论，对陕北地貌与城镇空间形态的分形研究提供了二维及三维的测度方法。同时，《河谷聚落之分形：理论模型与现实引导途径》首次提出了维数耦合方法、城镇体系空间结构维数耦合原理，这是《河谷聚落之分形：理论模型与现实引导途径》研究成果中的重要创新，也是实现陕北城镇与分形地貌耦合发展的现实途径。

作者简介

　　许五弟，男，出生于1957年1月，西安建筑科技大学副教授。
　　1983年自西北大学自然地理专业本科毕业，获学士学位。毕业分配到国家林业局西北设计院从事技术工作，期间作为访问学者在澳大利亚国立大学做访问研究。2001年到西安建筑科技大学从事遥感与GIS教学科研工作。工作期间参加联合国援华项目地理信息系统子项目课题，作为技术负责人；参加英国政府赠款项目研究，作为项目负责人；负责黄委会“数字黄河”工程技术标准中的有关技术标准制定编写工作；参加中国西部林草植被生态调节功能及生态服务价值的测评和陕北黄土高原分形地貌与城市空间耦合研究等国家自然科学基金研究课题，并作为课题主要参加人。出版过两部教材，发表过多篇科研论文。
　　
　　魏诺，男，1957年1月出生，陕西临潼人，汉族。1982年1月毕业于西北大学激光物理专业。高校教师，物理学教授。
　　任教期间，主讲大学物理、激光原理、非线性科学、创新与素质教育等课程。出版《非线性科学基础与应用》、《创新改变世界：创新思维启示录》等书籍。发表过激光动力学机制、生物进化的优化选择机制、气功的进化作用、分形维数的耦合方法与工程应用方面的论文多篇。作“非线性科学”、“创新与素质教育”讲座多次。

内页插图

目录

前言
第1章 概念简述
1．1 分形理论
1．1．1 分形基本概念
1．1．2 分形测度依据
1．2 数据类型
1．2．1 地理数据类型
1．2．2 地理数据表达
1．2．3 数字高程模型
1．3 地理信息分析
1．3．1 地形分析
1．3．2 矢量分析
1．3．3 地理网络分析
1．3．4 几何网络分析
1．3．5 栅格距离分析
1．3．6 邻近分析
1．4 地理数据处理技术
1．4．1 栅格运算
1．4．2 地图代数
1．4．3 数据转换
本章小结
参考文献

第2章 GIS中的分形测度
2．1 各种分维数
2．1．1 维数测度
2．1．2 对分维数的直观认识
2．1．3 Hausdorff维数
2．1．4 信息维数
2．1．5 关联维数
2．1．6 相似维数
2．1．7 填充维数
2．2 分维数计算方法
2．2．1 测度问题
2．2．2 改变观察尺度求维数
2．3 用GIS计算维数
2．3．1 用GIS进行测度
2．3．2 盒维数一矢量栅格化
2．3．3 表数据统计
2．4 分形计算的GIS技术
2．4．1 同心圆的方法
2．4．2 同心圆改进——点间距离分析
2．4．3 循环与迭代
2．5 分形分析数据组织
2．5．1 数据关联
2．5．2 空间几何属性
本章小结
参考文献

第3章 三维分形测度
3．1 三维盒子构建
3．1．1 三维测度问题
3．1．2 三维测度的过程
3．1．3 建立三维测度对象
3．1．4 构建三维盒子
3．1．5 脚本运行
3．1．6 三维盒子生成优化
3．2 三维渔网分割
3．2．1 测度原理
3．2．2 三维分割计算
3．2．3 图元编码
3．2．4 渔网网格合并
3．2．5 三维线图元合并
3．2．6 线分割方法
3．3 三维测度实施
3．3．1 三维测度
3．3．2 案例
3．3．3 三维线盒维数测度操作过程
本章小结
参考文献
附录：几何计算

第4章 地貌分形
4．1 地貌发育理论
4．1．1 地貌营力
4．1．2 侵蚀循环学说
4．1．3 地貌发育的时空特征
4．1．4 地貌面积高程分维数
4．1．5 地貌发育的分形特征
4．2 黄土地貌类型
4．2．1 黄土地貌
4．2．2 流水地貌
4．3 地貌测度方法
4．3．1 等高线分形计算
4．3．2 表面积体积法
4．3．3 地貌体积与表面积的关系分维数
4．3．4 地貌分形计算
4．4 地貌三维填充测度
4．4．1 地貌体三维测度操作
4．4．2 地貌三维测度示例
本章小结
参考文献

第5章 水系分形
5．1 河流的形态特征
5．1．1 河流地貌发育
5．1．2 水系构成
5．1．3 河网分级
5．2 GIS的水文分析
5．2．1 水文分析过程
5．2．2 水文分析原理
5．2．3 水文分形分析内容
5．3 河流分形计算方法
5．3．1 河流分形计算基本原理
5．3．2 河流面积长度分维数
5．4 水系分形GIS数据处理样例
5．4．1 基本数据处理
5．4．2 区域水文分析
5．4．3 河流网
5．5 河流三维与二维分形比较
5．5．1 二维测度
5．5．2 三维盒子测度
5．5．3 测度比较
5．5．4 流域面积-主流长度分维数
5．5．5 河流的信息维数
本章小结
参考文献

第6章 城镇分形
6．1 城市分形方面
6．1．1 城市分形层次
6．1．2 城镇空间分布分形
6．1．3 城市交通分形
6．1．4 城市总体形态
6．1．5 城市分形问题
6．2 地貌对城市形态的制约
6．2．1 优化城市的形态机制
6．2．2 自动元胞机与城市形态演化
6．2．3 城镇形态分形问题
6．3 城镇空间分形结构计算方法
6．3．1 同心圆方法
6．3．2 点距离
6．3．3 交通分布的网络分析
6．4 城镇社会经济分形
6．4．1 人口分形
6．4．2 交通分析
6．4．3 要素关联分形
6．5 城市分形
6．5．1 城市形态分维的基本步骤
6．5．2 城市人口分形维数
6．5．3 城市维数类型
6．5．4 城市形态分维分析研究
本章小结
参考文献

第7章 城镇体系分形耦合模型
7．1 问题的发现与原因分析
7．1．1 Koch曲线的分维数
7．1．2 Koch雪花的分维数
7．1．3 问题的出现
7．2 解决方案与计算方法
7．2．1 正三角形分维数的计算
7．2．2 Koch雪花分维数的计算
7．2．3 正方形分维数的计算
7．2．4 两个互相垂直的生成元的耦合
7．3 城镇体系分形耦合模型的构建
7．3．1 城镇体系分形耦合模型的依据
7．3．2 城镇体系分形耦合模型
7．4 陕北城镇体系分形耦合模型
7．4．1 陕北地区地貌一人口二维耦合模型
7．4．2 陕北城区地貌一人口二维耦合模型
本章小结
参考文献

第8章 实证应用——陕北地貌与城镇分形耦合研究
8．1 陕北地貌分形特征
8．1．1 陕北黄土高原地貌的分形维数特征
8．1．2 陕北黄土高原地貌的图形分形特征
8．2 陕北城镇空间形态的分形特征
8．2．1 陕北城镇体系的分形特征
8．2．2 城镇用地形态边界的分形特征
8．2．3 城镇用地构成结构的分形特征
8．3 陕北地貌与城镇空间形态的耦合分形特征
8．3．1 分形地貌与城镇边界形态的分形耦合关系
8．3．2 分形地貌与城镇用地形态的分形耦合关系
附录
后记

前言/序言

　　陕北黄土高原地貌显示出清晰的分形特征，这已基本成为相关领域研究的共识。然而，陕北城镇空间形态是否与分形地貌相耦合，这是一个有意义的研究课题，对于黄土高原乃至其他山地河谷地区城镇空间与自然环境的适应性协同发展具有启示。本课题组承担国家自然科学基金课题“耦合于分形地貌的陕北能源富集区城镇形态适宜模式研究（51278411）”，从分形角度对陕北地貌和城镇形态开展研究，对相关问题进行了有价值的探索。
　　研究依托GIS平台，以陕北地形、水系、城镇等的点图图层为对象，采用地理信息分形处理技术，对地图图层表达的地理信息对象进行测度，在此基础上按照分形理论的分维数计算方法进行分维计算，获得了一些有价值的结果，对于陕北城镇形态的现状认识和规划引导，具有一定的意义。
　　研究过程中，探讨了新的数据处理技术和方法，提高了计算效率。其中，对于分形测度，只需要测尺大小和测度数量，而在地理信息系统中，每进行一个尺度的计算，都会生成一个新的图层，分形计算一般要采用数十个不同的尺度进行测度，加上中间数据处理，形成大量的数据冗余，同时耗费大量的时间和计算机资源。本课题研究中，对于图层栅格化方式的测度，测试一种用一个最小尺度形成～个栅格图，然后通过属性表进行相邻栅格的不同尺度的相邻栅格合并和统计，这种方法获得成功，减少了新图层的生成，极大提高了数据处理效率和系统消耗。
　　河流长度在三维和二维情况下有区别，这种区别反映到地貌形态和水文特征上。在河流上游，河床比降大，水流湍急，中下游，河床比降降低，水流速度降低。因此，对河流进行三维测度，才能够充分揭示这个特征。通常的河流测度都采用二维方法，本课题研究采用三维测度方法，揭示河流不同河段的分形特征。
　　对于地貌测度，本研究提出了对于地貌单元的体积和表面积关联测度方法。把反映地貌的这两个因素进行综合，反映地貌分形特征。
　　本研究首次提出了维数耦合方法、城镇体系空间结构维数耦合原理。据此，构建出城镇体系分形耦合模型和陕北地区城镇体系空间结构分形模型，以此解析陕北城镇形态与地貌形态、人口分布及经济分布的耦合关系，为陕北地区的分形规划提供理论依据，使分形规划从理论走向实用。
　　本书作为研究成果之一，首先简要介绍分形问题和进行地图测度的地理信息系统技术，在此基础上，论述与分形有关的地图数据处理的技术和方法，并通过对陕北自然地理要素和城镇数据的分形计算，说明研究的具体方法和过程。课题研究的基本成果，可作为相应研究的借鉴。
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