基于分形的中国大陆海岸线尺度效应研究.pdfVIP

第66 卷第3 期 地 理 学 报 Vol.66, No.3 2011 年3 月 ACTA GEOGRAPHICA SINICA Mar., 2011 基于分形的中国大陆海岸线尺度效应研究 1, 2, 3 1 1 1 4 1 高 义 , 苏奋振 , 周成虎 , 杨晓梅 , 孙晓宇 , 张丹丹 (1. 中国科学院地理科学与资源研究所资源与环境信息系统国家重点实验室, 北京 100101; 2. 中国科学院烟台海岸带研究所, 烟台264003; 3. 中国科学院研究生院, 北京 100049; 4. 国家海洋环境预报中心, 北京 100081) 摘要：以DEM 为基础，并参照卫星影像，提取了不同比例尺下中国大陆海岸线，从海岸地质构造 特征和海岸类型角度出发，对我国大陆海岸线整体、沉降隆起岸段和不同类型海岸尺度效应进 行分析，并探讨了引起尺度效应差异的地理环境因素。研究表明：(1) 中国大陆海岸线整体分形 维数为1.195，岸线长度受测量尺度影响显著，定量刻画海岸线长度不可忽略相应测量尺度；(2) 岸线分形受地质构造特征和水动力因素控制明显，隆起段和沉降段海岸线分形维数有着显著差 异：辽东半岛隆起段分形维数为1.153，辽河—华北平原沉降段分形维数为1.116，山东半岛隆起 段分形维数为1.148，苏北—杭州湾沉降段分形维数为1.177，浙东—桂南隆起段分形维数则达 1.239 ；(3) 海岸线尺度效应同时随海岸类型不同有着显著差异，位于冀北平原和滦河三角洲平原 岸段的砂质岸线分形维数为1.109；位于苏北平原的淤泥质岸线分维数为1.056 ，位于闽东南山地 丘陵的基岩海岸线分形维数达1.293 。海岸线是陆、海和气界面的交汇线，其分形性质的定量刻 画，可为多尺度研究海气、陆气和海陆相互作用提供科学基础。 关键词：中国大陆；海岸线；分形维数；隆起带；沉降带；砂质岸线；淤泥质岸线；基岩岸线 [1] 尺度是理解地学对象特征和地理现象过程的前提 ，对地球系统认识的层次依赖于观测 尺度。海岸线是海陆、海气和陆气界面的交汇处，海岸线空间尺度效应是多尺度研究海陆、 海气和陆气界面过程的科学基础问题之一。自然界中众多地理对象呈现出分维自相似性， 因而构建分维模型对空间认知有着重要的意义。海岸线是分形领域最传统的研究课题，继 [2] Mandelbrot 1967年在《Science》杂志上发表题为“英国海岸线有多长?”的论文 ，对海岸线本 [3] 质做了独特分析，阐述了海岸线长度不确定性的问题，并由此提出分形与分维 的概念后，众 多科学家对海岸线分形科学进行了更加深入研究，并构建了两种分维数计算模型：量规法[4] [5] 和网格法 。 Mandelbrot 计算出英国海岸线分维数为1.25 ，澳大利亚海岸线分维数为1.13，南非海岸 线分维数为1.02[2] ；Philips 计算出美国Delaware Bay 海岸线分维数为1.4[6] ；Carr 等利用量规 法分别计算出英国西海岸分形维数为1.27 ，澳大利亚南北岸海岸线分形维数分别为1.13 和