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南京紫金山森林群落分层结构特征的小波分析


第32卷第2期 2008年3月

南京林业大学学报(自然科学版) Journal of Nanjing Forestry University(Natural Sciences Edition)

V01.32。No.2 Mar.。2008

南京紫金山森林群落分层结构特征的小波分析
陈奋飞1,刘茂松h,任瑞丽1,徐
(1.南京大学生命科学学院,江苏

驰1,郁

文1,胡海波2
南京 210037)

南京210093;2.南京林业大学森林资源与环境学院,江苏

摘要:利用小波分析技术,对南京紫金山森林群落样带中各层次的空间结构特征进行了研究,并分析了紫金山森
林群落层次间结构特征的相关性。研究表明:紫金山森林群落中的各个层次都存在多个特征尺度,且同一层次 的特征尺度间存在相对规律的倍数关系,显示群落层次问存在某种形式的嵌套等级结构。比较不同层次间的小 波方差图,发现冠层盖度与灌木层基部盖度分另0具有18 m、36 m和20 m、40 m的特征尺度,具较高的可比性;两

个层次结构特征与异质性水平沿’样带的变化具有同步性,表现为灌木层结构特征随林冠层结构的变化而变化。 乔木层立木基部盖度的分析结果与其他层次分析结果的相关性不明显,在相对较大尺度上才显示出规律性的分
布特征。表明乔木的冠层结构比其着生位置更多地影响群落中灌木层的格局特征。 关键词:小波分析;特征尺度;异质性;森林群落;紫金山 中图分类号:S718 文献标识码:A

文章编号:1000—2006(2008)02—0017—06

Wavelet

analysis of the structural features of layers in community in Purple



forest

Mountain,Nanjing
Chil,YU

CHEN Fen—feil,LIU Mao.song“,REN (1.School
of Life Science

Rui~li,XU

Wen‘,咖Hai.be2
Resource and Environment

Nanjing University,Nanjing Nanjing
Forestry

210093,China;2.College of Forest

University,Nanjing

210037,China)
complicated and usually differed
were

Abstract:The structural features

of forest communities for each layer

were

from each

other.Although there might exist some interaction among them in structural characteristics,they In this paper,wavelet analysis Mountain located
was in
wag

seldom dealt with.
in

conducted
city

to

study the spatial structure of



deciduous forest community
meters’transect coverage

Purple


the

east

of

Nanjing

in Jiangsu province.A south?north 250
tree canopy

with



width of 4

settled.The spatial that

pattern

of the coverage of

and shrubs,the basal in each

of

trees

were

analyzed.

The results showed

there

were

several characteristic scales existing


layer of the forest

community.The
were

characteristic scales in each layer had nesting hierarchy
coverage structure

relatively disciplinary multiple relationship which indicated that there the
curves

some

in each

layer respectively.As


of wavelet coefficients

represented,the

canopy

had

two

characteristic scales,i.e.,1 8 characteristic scales.It

and 36 m,while the characteristic scales of also found that the changes the of

shrubby basal

coverage

had some

comparable
in

was

structural

characteristics

and

heterogeneity suggested that

the the

two

layers(the canopy

and the
was

shrub

layer)along
by
tree

transect

changed synchronously.These synchronously along the wavelet features
was

shrubby distribution

pattern

influenced

canopy

and varied basal
on

transect.Not like the relationship between canopy and shrubby layers,the
was not

stumpage

coverage’g

obviously correlative

tO

the other two.Its disciplinary
pattern

distributing character
was not

comparatively large scale
stumpage

observed.That indicated that the distribution the
canopy

of shrubs

obviously influenced by

location while

coverage did.

Key

words:Wavelet analysis;Characteristic scale;Heterogeneity:Forest community;Purple Mountain

植物群落结构可以表现为多层次、多等级的空间立体结构‘M1,其特征主要包括群落的层次结构、水
收稿日期:2007一Ol一18 修回日期:2007一06一04
LUCC

基金项目:APN Pmjset(2003-08);SEARRIN

Project

作者简介:陈奋飞(1983一),男,硕士生。?通讯作者:刘茂松,男,副教授,主要研究方向为生态学,msliu@njo.edu.cn。 引文格式:陈奋飞。刘茂松,任瑞丽,等.南京紫金山森林群落分层结构特征的小波分析[J].南京林业大学学报:自然科学版,2008,32
(2):17—22.

万   方数据

18

南京林业大学学报(自然科学版)

第32卷

平的嵌镶性与异质性、层次间的相互作用等"1。植物群落的空间结构是群落动态演替过程的基础H1,自 然演替过程形成的群落结构往往具有一定的适应意义"1。亚稳态理论认为,水平方向群落结构的异质性 主要源于诸如林窗过程等局部干扰哺】,并成为弱竞争力物种(主要为阳性植物)生存的重要机制…。研究 群落结构特征对生态恢复、人工群落的构建及物种多样性保护等都具有重要意义¨“…。 群落中水平结构的异质性表现在多个层次,垂直结构中各层次间结构特征存在明显的差异性,即一般 群落冠层的粒度要显著大于草灌层¨卜他]。不同层次间的群落结构特征应存在某种联系¨引,但相关研究鲜 见报道。有多种技术可用于研究群落的结构特征¨纠81。对于森林群落的样带数据,小波分析能较好地揭 示群落的某些结构特征,如森林群落中林窗的密度、粒度与空间格局特征等Ⅲ叫引。 笔者应用小波分析技术,对南京市紫金山森林群落中不同层次的结构特征进行了研究,并初步探讨了 群落中层次问结构特征的相关性。 1

材料与方法
研究地位于南京市东紫金山风景林保护区内(11
048’00”一1 18。53’04”E,32001’57”一32006 715”N),地

1.1研究地概况

处北亚热带季风气候区,四季分明,年降水量1

000一l 050

mm,年均温15.4。C,极端最高温40.7℃,极端最

低温为一14.0℃。紫金山森林群落主要为落叶阔叶林和马尾松(Pinus massoniana)林,在我国北亚热带具 有一定的代表性。紫金山森林植被曾因战争而遭到严重破坏,20世纪40年代大面积营造了马尾松林,之

后一直处于自然更新状态。人为干扰相对较弱‘抛11。笔者所研究的森林群落约有70多年的演替历史,具
典型的北亚热带落叶一常绿阔叶林结构特征。 研究区设于紫金山南坡,坡向180。,地势平缓,平均坡度3 o一50。林下基岩为砂岩和页岩,土壤类型 为灰棕壤,pH5—6,有机质较多,土层深厚,土壤质地较为黏重。群落的建群种包括枫香(Liquidambar formosana)、栓皮栎(Q眦rcu,variabilis)、白栎(Querc淞丘bri);灌木层主要物种有六月雪(Ser括sa serisoides)、 茶条(Acer ginnala)、野蔷薇(Rosa multiflora)等。
1.2调查方法

在研究区内设置一条长250 in、宽4 m的南北向样带。由起点(南端)向终点(北端)每2 m一单元,共 125个单元。在沿中线两侧各2 m宽的范围内进行每木调查,调查内容包括木本植物的种类、相对坐标、 个体数、高度、胸径(地径)、冠幅、冠层盖度等。主要调查工具为测绳、皮尺和罗盘测高器,每隔20 m利用 皮尺及测高器精确测定某株乔木的高度,并以此为参照估测其他乔木的高度;利用投影法测定每单元乔木 的冠幅与冠层盖度。
1.3小波分析方法

小波分析是研究群落结构的有效工具¨7.’9】。对于任意函数以t)∈L2(R)的一维离散小波变换为:

町(口,6)=丢蚤八石t)g(竺≯),
唯一的,研究中选择最为常用的Morlet基小波m】,其解析式为: g(茗)=Ce‘TCO¥5x。 波方差(wavelet variance)加以识别。小波方差的计算公式为(n为数据向量长度):

(1)

其中,彤,(a,b)为小波变换系数(wavelet coefficient),n为尺度因子,b为平移因子。小波分析的基小波不是

(2)

小波变换的结果是尺度(移动窗口的大小)和具体时间(空间)位置的函数,尺度特征可通过计算小

V(d)=÷∑嘭(口,b。)。
关计算在MATLAB 6.5小波分析工具箱的支持下完成。 2
2.1

(3)

对样带调查中得到的林冠层盖度、灌木层基部盖度、乔木层立木基部盖度等数据进行了小波分析,有

结果与分析
林冠层投影盖度小波分析

样带林冠层平均盖度约为60%。对沿样带各单元冠层盖度(图1A)进行一维小波变换,其小波方差

万   方数据

第2期

陈奋飞。等:南京紫金山森林群落分层结构特征的小波分析

19

曲线(图1B)存在分别对应于14 m和30 m变换尺度的两个波峰。计算两个变换尺度小波系数图(图lc、 图lD),并用以分析相应尺度冠层盖度变化的周期性。

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嚣毒

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样带位置,m
Position of

|81。
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尺度/m Scale

赫懈糕晋 罄∞懈龋80点Q辛∞事






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样带位置,m

∞ ∞ 蒜黼鲻均 萑廿荀曙∞o点廿亳斟


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V V00V

25

样带位置,m



图l
Fig.1

群落林冠层盖度沿样带变化的小波分析
transect

Wavelet analysis of canopy coverage along the

由图1可知,14 m变换尺度对应的小波系数存在长度为18 m左右(16—18 m)的周期性变化。同时

发现,在整条样带上,[84

m,134

m]段波幅较小,其相邻单元间林冠层盖度的差异较小,而[136
m,82

m,250

m]

段波幅较大,波形稳定,异质性高于其他区域。相对而言,[0 单元间冠层盖度存在较高的变化幅度。

m]段波幅较大且变化明显,对应的各

观察30 m尺度下的小波系数图,其[62 m,126 m]段明显与其他段不同,该段波幅较小,为整条样带中

均质性相对较高的部分,周期长度大于平均值,显示该段群落冠层结构的粒度比其他区域大,且异质性较 低。[0
m,60

m]和[128

m,250

m]段波幅较大,周期长度均约为36 m(34—38 m),显示该段异质性较大,

但粒级结构稳定。
2.2灌木层基部盖度小波分析

计算单位样地内的灌木层(灌木及乔木幼苗)基面积并转化为基部盖度,对其进行小波分析。结果显 示:整条样带上灌木层基部盖度分布曲线在前半段波动较小,数据点密集;后半段波动较大,变化剧烈,相 邻单元问的灌木层基部盖度相差较大。对基部盖度数据进行一维小波变换,提取变换尺度并计算得相应
的小波系数(图2)。

结果表明,灌木层基部盖度存在16 m和32 m两个变换尺度。在16 m变换尺度下,小波系数在整条 样带上变化较大,平均周期长度为20 m。其中,[36
in,90

m]段的波形明显与其他不一致,波幅小,数据点
m,

集中,周期长度大于平均值20 m,说明这一段对应的灌木层空间分布的异质性较小,粒度较大。[92
250

m]上波形较其他两段更稳定且波幅更大,但局部存在异常波形,说明该段样带上灌木层分布结构稳定
m,226

且异质性较高,灌木分布呈斑块状,其中波形异常处[192 m]段波幅逐渐变小,异质性逐渐减小。

m]周期长度大于20 m,存在局部粗粒结
m,

构。调查发现,该段灌木呈聚集分布,有明显的灌丛结构,局部粗粒结构为灌木均匀分布的地段。[0
34

观察32 m尺度下的小波系数图,存在长为40 ITI的周期性变化。整条曲线上[36 m,90 m]段波幅较

小,[140

m,220

m]段波幅较大,后者较前者异质性更高。[222

m,250

m]段波幅较小,灌木分布异质性低,

相邻单元间灌木基部盖度差异较小。

万   方数据

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南京林业大学学报(自然科学版)
O.05 2.50E—)4 .I呈j 0.04 0.03 0.02

第32卷

8 2.00E-04

j日{_}o

黼1.50E埘
萋{-触埘
每5.00E.05 50 100 Position of 150 200 250

零、趟相话埔隧*髯

0.0l

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0.OOE枷
尺度/m Scale 0.03

样带位置,m
transect

O.03 C 0.02 O.0l 0

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O.02

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-0.Ol -0.02 -0.03

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鲻二

l{-0.Ol
富 -0.02 -0.03

样带位置,m
Position of
transect

样带位置,m
Position of
transect

图2灌木层基部盖度小波分析
Fig.2 Change of basal coverage distribution in shrub layer along
transect

2.3

乔木层立木基部盖度小波分析

立木基部盖度高的单元一般分布有高大粗壮的乔木,较低的基部盖度则表明该单元无较大立木,沿样 带各单元中立木基部盖度的分布直接反映了立木在各单元的生长位置。沿样带各单元立木基部盖度曲线

表明(图3A了,在[58

m,68

m]、[98

in,116

m]及[240

m,248

m]段其数值接近0,单元内缺少高大乔木,而

有的单元则基部盖度较大,表明立木在各单元的分布极不均匀。
25








鲻苗



营臣旨j苗J0豁是口,8
%/越稠鼯醐*倒喽长憔 IB害∞
05

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50

100

150

200

250 尺度/m Scale 1.5

样带位置/m Position of l 0.8 O.6


transect





0.4

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辍垛韬÷ {-0-2

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a=30

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--0.8
一l

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5。V 2V




.要0.5 螽昌

霉i x{-0.5

一l





—1.5

图3乔木层立木基部盖度小波分析
Fig.3

Wavelet analysis of the stumpages’basal coverage distributing along

transect

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陈奋飞,等:南京紫金山森林群落分层结构特征的小波分析

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对立木基部盖度数据进行一维小波变换(图3B),发现其小波方差曲线存在5个波峰,但只有变换尺 度为30 m和56 m的波峰比较明显。按30 m和56 m的变换尺度分析相应的立木基部盖度变化的周期性
发现(图3c、图3D),56 m尺度对应的小波系数存在长度为70 m左右的周期性变化,整条曲线波幅变化很 小,周期变化稳定,显示样带中立木分布在70 m尺度上有稳定的斑块特征和粒级结构,而30 m变换尺度

对应的小波系数的周期性在整条样带上则略有变化,平均约36 m。两个特征尺度间(36 似l:2的倍数关系。 3

m,70

m)存在近

小波分析结果对群落不同部位相对均质性的影响
综合比较,群落冠层与林下灌木层的尺度结构相对一致,与立木基部盖度的尺度结构则相差较大,但

在较大尺度上群落冠层、灌木层、立木基部盖度则存在尺度耦合,即都存在36—40 m的特征尺度。由此可 见,群落冠层、灌木层、立木基部盖度存在尺度耦合,但乔木生长位置(各单元基部盖度)对群落冠层及林 下灌木层的空间格局影响较小,而乔木冠层结构与林下灌木层的空间格局关联性较大,冠层结构比乔木着
生位置与灌木层的关系更密切。

小波分析结果对群落中不同部位的相对均质性也有一定反映,波形中波幅较小、数据点集中的部位相 邻单元间异质性较小旧”“。分析结果表明:群落林冠层与灌木层的异质性格局、异常结构在样带的位置 等几乎相同,林冠层相对均质的部位,灌木层的分布也具有较低的异质性(图4)。 ……?林冠层
∞ 加 ∞∞蚰加m



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Position of

transect

图4
Fig.4

林冠层盖度、灌木层基部盖度在相同尺度下的小波系数曲线
curves

Wavelet coefficient

of canopy coverage,basal coverage of shrubs

on

the same scales

一般地,森林中灌木层植物的生长受冠层透光度影响。该研究揭示,林下灌木分布特征与冠层结构特 征存在同步变化。由于乔木生长周期远远长于灌木,在格局形成过程中其结构特征不易改变,并因其在空 间上处于群落顶层,林下植物很难改变其格局特征。图4中两个层次波形间波幅变化和周期长度的吻合, 反映了两个层间异质性与粒级结构变化的同步性,某种程度上显示冠层结构对林下灌木层的格局特征存 在格局控制作用。观察图4,发现两个层次小波系数曲线间存在一个相对稳定的“相差”,此相差是否具有
普遍性,以及相差大小、形成原因等尚需进一步研究。 4





对紫金山森林群落的研究发现,森林群落中各层次内部存在多个特征尺度,且不同尺度间存在相对规 律的倍数关系,显示群落各层次都存在某种形式的嵌套等级结构。群落中林冠层与林下灌木层在特征尺 度、空间格局上存在较明显的耦合现象,灌木层结构与林冠层结构有很高的相似度。 林冠层存在18
m、36

m的特征尺度,而灌木层则存在20 m和40 m的特征尺度,两者特征尺度具可比

性,且在同一尺度下两者小波变换的波幅变化趋势也比较一致,显示林冠层与灌木层间结构上有密切的相 互关系。群落冠层、林下灌木层两者与反映乔木生长位置的立木基部盖度的尺度结构有所不同,但在较大
尺度,三者间存在尺度耦合,即都存在36—40 m的特征尺度。分析各层次间的格局控制关系,推测森林群

落冠层结构比立木着生位置更能影响群落中灌木层的格局特征。

万   方数据

22

南京林业大学学报(自然科学版)

第32卷


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(责任编辑郑琰姨)

万   方数据

南京紫金山森林群落分层结构特征的小波分析
作者: 作者单位: 陈奋飞, 刘茂松, 任瑞丽, 徐驰, 郁文, 胡海波, CHEN Fen-fei, LIU Mao-song, BEN Rui-li, XU Chi, YU Wen, HU Hai-bo 陈奋飞,刘茂松,任瑞丽,徐驰,郁文,CHEN Fen-fei,LIU Mao-song,BEN Rui-li,XU Chi,YU Wen(南京大学生命科学学院,江苏,南京,210093), 胡海波,HU Hai-bo(南京林业大学森林资 源与环境学院,江苏,南京,210037) 南京林业大学学报(自然科学版) JOURNAL OF NANJING FORESTRY UNIVERSITY(NATURAL SCIENCE EDITION) 2008,32(2) 1次

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参考文献(25条) 1.Kull O.Aan A.Soelsepp T Light interception,nitrogen and leaf mass distribution in a multilayer plant community 1995 2.Sari C Sounders.Jiqnan Chen.Thomas R Crow Hierarchical relationships between landscape strneturc and temperature in a managed forest landscape 1998 3.何兴元.陈玮.徐文铎 城市近自然林的群落生态学剖析--以沈阳树木园为例[期刊论文]-生态学杂志 2003(06) 4.Purves D W.Law R Fine-scale spatial structure in a grassland community:quantifying the plant' seye view 2002 5.Joan M Fryxell.John F Wilmshurst.Anthony R E Sinclair Landscape scale,beterngeoeity,and viability of Sercngeti grazers 2005 6.Joan M Hett Strategies in tree canopy structure 1972 7.梁晓东.叶万辉.蚁伟民 林窗与生物多样性维持[期刊论文]-生态学杂志 2001(05) 8.章家恩.徐琪 恢复生态学研究的一些基本问题探讨[期刊论文]-应用生态学报 1999(01) 9.Szwagrzyk Jerzy.Czerwczak Marek Spatial patterns of trees in natural forests of east-central Eurepe 1993 10.王永繁.余世孝.黄向 黑石顶森林群落演替系列α多样性的尺度效应[期刊论文]-中山大学学报(自然科学版) 2002(03) 11.Johan van de Koppel.Andrew H Altieri.Brian R Silliman Scale-dependent interactions and community structure on cobble beaches 2006 12.Mare W Cadotte.Tadashi Fukami Dispersal,spatial scale,and species diversity in a hierarchically structured experimental landscape 2005 13.Lan A Dickie.Stefan A Schnitzer.Peter B Reich Spatially disjunct effects of co-occurring competition and facilitation 2005 14.潘文斌.邓红兵.唐涛 地统计学在水生植物群落格局研究中的应用[期刊论文]-应用生态学报 2003(10) 15.张金屯 植物种群空间分布的点格局分析[期刊论文]-植物生态学报 1998 16.Dale M R T.Mah M The use of wavelet for spatial pattern analysis in ecology 1998 17.He Weiguo.Zu Yuangang.Zhn Hong Gap structure analysis of forest transect using the I-D discrete wavelet transform 1996(07) 18.祖元刚.赵则海.丛沛桐 兴安落叶松(Lariz gmelinii)林林窗分布规律的小波分析研究[期刊论文]-生态学报 1999

19.Bradshaw G A.Thomas A SPIES Characterizing canopy gap structure in forests using wavelet analysis 1992 20.安树青.陈兴龙.李国旗 南京灵谷寺森林种多度结构变化的研究 1999(02) 21.徐驰.刘茂松.张明娟 南京灵谷寺森林50年来的动态变化研究[期刊论文]-植物生态学报 2004(05) 22.Xiangcheng Mi.Haibao Ren.Zisheng Ouyang The use of the mexican hat and the morlet wavelet for detection of ecological patterns 2005 23.Brosofske K D.Chen J.Crow T R Vegetation responses to landscape structure at multiple scales across a northern Wisconsin,USA,pine barrens landscape 1999 24.孙丹峰 IKONOS影像景观格局特征尺度的小波与半方差分析[期刊论文]-生态学报 2003(03) 25.李双成.高伟明.周巧富 基于小波变换的NDVI与地形因子多尺度空间相关分析[期刊论文]-生态学报 2006(12)

相似文献(10条) 1.期刊论文 李小梅.沙晋明.连江龙.LI Xiaomei.SHA Jinming.LIAN Jianglong 基于小波变换的NDVI区域特征尺度 -生态学报2010,30(11)
尺度是生态环境研究领域的热点问题.以福州市为研究区,选择6个生态样线,提取NDVI(Normalized Difference Vegetation Index),以小波变换为工 具进行尺度分解,得到21×900 m2、22×900 m2…28×900 m2系列尺度上的NDVI信息.以小波细节信息方差和小波细节信息熵为特征尺度的度量指标,得到 6个生态样线的NDVI特征尺度,进一步得到区域特征尺度.研究发现福州地区纬度方向的特征尺度域为24×900m2 26×900m2,纬度对生态样线的NDVI特征尺 度影响较小,不同纬度生态样线的NDVI特征尺度与样线的景观多样性和受人类活动干扰的程度有关;经度方向的特征尺度域为25×900m2…27×900m2尺度 ,不同经度NDVI特征尺度域自西向东存在明显的递增梯度,该梯度与DEM、坡度和地形起伏度梯度相吻合;NDVI生态样线的特征尺度域大小受控于研究区北 北东-南南西走向的地质构造体系,该因素导致NDVI样线特征尺度的空间变异范围为21 ×900m2…23×900m2.

2.期刊论文 郁文.刘茂松.徐驰.陈奋飞.安树青.YU Wen.LIU Mao-Song.XU Chi.CHEN Fen-Fei.AN Shu-Qing 南京市 城市景观的特征尺度 -生态学报2007,27(4)
在RS技术支持下,采用分辨率为10 m的SPOT-5遥感影像为数据源,分别应用Haar、Morlet、Mexican Hat 3种基小波,对南京市江北城郊、主城区和东 南城郊3种不同景观类型进行了特征尺度研究.结果表明,Morlet基小波最适于进行城市景观的特征尺度检测,Mexican Hat基小波对粒级嵌套结构检测效果 稍差,而Haar基小波不适于对连续型数据源的景观进行特征尺度检测.Morlet基小波的一维小波分析结果表明,南京市江北城郊和东南城郊都存在1个对应 于各自农田斑块平均粒径的特征尺度,分别为362 m和446 m,而主城区则检测出存在3个特征尺度,即:292、835 m和2200 m,分别对应于建筑小区、小型街 区和大型街区的平均粒径,显示主城区存在具有等级结构特征的"建筑小区-小型街区-大型街区"的粒级嵌套结构,揭示了城区具有比城郊复杂得多的粒级 结构特征.

3.会议论文 翟可.刘茂松.张明娟.陈奋飞.徐驰.刘小恺 森林群落尺度结构研究中样带法的取样效应分析 2008
样带法是森林群落结构研究中最常用的方法之一,但关于在森林群落结构研究中如何设置样带的宽度,以及在样带中应采用何种指标进行群落结构 分析的研究相对较少。该文利用小波分析技术,以胸高断面积(灌木基面积)、D2H、个体数等为分析指标,对南京市紫金山不同宽度样带中森林群落各层 次的尺度结构特征进行了研究。结果表明,紫金山森林群落的乔木层、灌木层都存在多个特征尺度,且不同宽度样带具有不同的取样效应,样带宽度太 小检测结果不稳定,样带太宽则易导致较小尺度特征的丢失,且部分特征尺度仅能在特定样带宽度范围内才能检测到。 研究发现,D2H指标能较好地反映森林群落乔木层和灌木层的结构特征,乔木层样带的适宜宽度为9 m~13 m;灌木层样带的适宜宽度为8m~17m。应 用适宜宽度的样带,采用D2H指标,对紫金山森林群落进行特征尺度检测发现,其乔木层存在6.15 m、11.44 m、21.26 m、33.40 m和54.72 m五个特征尺 度;在灌木层存在5.50 m、14.60m、25.85 m和53.95 m四个特征尺度,表明乔木层与灌木层存在不同的尺度结构。

4.期刊论文 王丽.徐建辉.董妍妍.王凯.WANG Li.XU Jian-hui.DONG Yan-yan.WANG Kai 基于RS及小波变换的滁州 市景观特征尺度分析 -资源开发与市场2010,26(11)
研究以滁州市2007年Landsat TM 遥感影像为数据源,分别应用Haar小波和Daubechies小波系中的Db2、Db4小波基,对样区的主要景观类型进行了特征 尺度研究.研究结果表明,Haar小波和Db2小波基的二维小波分析均检测出滁州市主城区主要特征尺度存在5个像元150m处,而Db4小波基景观尺度检测效果 较差,不适用于对基于遥感数据源的城市景观特征尺度的检测.

5.会议论文 李小梅 基于小波分析的福州市生态环境因子特征尺度研究 2008
尺度是生态环境研究领域的一个重要论题,尺度深藏于一切客观事物的时间和空间属性以及与时间空间变化密切相关的其他属性之中。尺度研究对 象涉及到水土流失与侵蚀产沙、地理空间、空间信息、环境变化、植被群落、动物活动与资源、景观格局、生态因子关系和土地利用等。尺度研究采用 的基本资料包括:地面的植被样方测量、动物生态习性观察、历史记载资料、生态调查资料、卫星遥感影像数据、数字化产品数据等。尺度研究定量化 方法通常包括:观测地点上的统计分析,空间自相关分析 、半方差分析,GIS模型中的趋势面分析、谱分析、小波分析等。本文论述了特征尺度的讨论 是进步研究生态环境因子空间分布格局一尺度、生态环境因子关系的尺度响应、生态环境闽值带等问题讨论的前提和基础。

6.期刊论文 邱炳文.随银坡.陈崇成.QIU Bing-wen.SUI Yin-po.CHEN Chong-cheng 南方丘陵山区典型地物景观特 征尺度研究 -自然资源学报2010,25(11)
景观的特征尺度反映了人与自然交互作用的空间过程,合理识别景观空间结构及其特征尺度有助于遥感影像景观空间异质性分析.论文以地处南方丘 陵山区的福建省福州市为研究区,针对城市、农田、森林与水域4种地物景观,基于SPOT 10 m影像,分别利用半方差分析、小波分析与平均局部方差方法 ,开展景观特征尺度研究.结果表明:①不同景观类型的空间异质性差异较大,其中森林景观空间异质性最大,其次为城市、农田景观,水域的空间异质性最 小;②小波方差分析和半方差分析分别检测到两个不同的特征尺度,而局部方差仅仅检测到较小的空间结构;③森林景观特征尺度比通常偏小,与南方丘陵 山区破碎地形有关,城市景观更多体现为人类活动的影响,南方丘陵山区城市景观至少具有两种不同的空间结构,其特征尺度均较小,农田景观特征尺度最 大.基于小波分析与半方差各自的特点,总结提炼出综合两种方法合理识别景观特征尺度的基本流程,即:首先开展小波分析,然后在此基础上利用半方差分 析多种理论模型组合从而获得更详细的特征尺度信息,模型组合个数与参数初始值依据小波分析的结果而定.

7.期刊论文 孙丹峰 IKONOS影像景观格局特征尺度的小波与半方差分析 -生态学报2003,23(3)
建立不同方向和尺度下景观格局的小波分析方法,并以IKONOS PAN 1m影像为例,对城市景观和农田景观格局进行了实例研究,并与半方差函数的分析 结果进行比较分析.试验结果发现试验区的城市景观图像表现出不同层次和方向的结构特征,主要是阴影-单个楼房-楼房与道路的组合3个尺度的特征,分 别出现在2m,16m和128m以及256m分析尺度上.农田景观主要是树木行-农田2个层次和方向尺度特征组合,分别为2m,128m和256m.半方差分析结果对试验区 景观结构的多层次和方向性不敏感,但可发现景观结构的总体平均特征,城市景观总体结构在空间上的变程为135m,反映的是楼房与道路组合的总体平均特 征;农田景观总体结构在空间上的变程为152m.通过改变半方差函数的分析范围和计算间距可以克服半方差对多尺度分析的不足,如该试验通过缩小城市景 观和农田景观分析范围,也发现城市景观有一个在空间结构上15m的变程,与小波分析的特征尺度16m非常接近,而农田景观出现空穴效应的周期一半长度大 约为2m,正好是小波分析出种植树木的行距结构特征尺度的大小.这要分析者对研究区域有一定的先验知识才能够做到选择合适的分析范围,而这恰是景观 格局特征尺度分析服务的目的.通过试验区研究证明小波分析是一非常有应用前景的景观格局研究方法.与半方差分析相比,对在解释多尺度结构和不同方 向的结构具有明显的优势,且不受分析数据统计平稳假设的约束,但由于对图像分解是基于2进制,导致分析尺度以2的幂函数变化,不像半方差分析可通过 理论模型拟合,对特征尺度的估计可以是连续的.

8.学位论文 叶杰宏 基于小波分析的配电网故障选线的应用研究 2006
我国配电网广泛采用小电流接地系统。在配电网中,单相接地故障率最高,但由于故障后接地电流小,故障特征不明显,容易造成故障线路的误选 、漏选。特别对于消弧线圈接地系统,故障线路接地点的残流很小,且相位有一定的改变,故障选线难度更大。虽然国内外对小电流接地系统单相接地 故障选线问题已经研究多年,但却一直未能很好解决,严重阻碍了配电网供电可靠性和自动化水平的提高。 本文首先对小电流接地系统单相接地故障的稳态特征和暂态特征进行了深入的理论研究和分析,结果表明故障后暂态过程中含有大量的高频特征信 息,如果对这些特征信息进行分析提取,可作为选线判据。由于小波分析具有时频同时局部化的良好特性,可以将信号分解到不同的频率带,因此特别 适合分析非平稳信号和暂态信号。本文对小波理论进行深入的理论研究,从而为故障特征的提取提供了理论依据。针对现有选线方法的利弊,提出基于 小波分析的配电网单相接地故障选线方法,该方法综合利用暂态零序电流在特征尺度上的模极大值和取得模极大值时的极性特征选出故障线路。同时 ,本文还讨论了小波基函数的选取、特征尺度的选取等问题。 为了解决馈线永久性接地故障选线难和过电压的问题,本文还提出了消弧线圈瞬时并联中值电阻的方案,获得永久性故障选线的另一判据:当馈线 永久性故障时,首先用上述判据进行初选,然后利用小波分析检测馈线在中值电阻并入瞬间有否二次奇异来进行精选。这种方法不但能提高故障选线的 准确性和可靠性,还能有效抑制接地故障时中性点的电压,大大降低系统过电压的可能性,克服了利用稳态分量及其它暂态选线方法的局限性。这是本 文的创新之处。 本文结合实际的数据,利用MATLAB6.5/Simulink建立了一个经消弧线圈接地系统,并对单相接地故障的各种情况进行仿真、实验。大量的实验结果 表明,本文提出的选线方法应用于中性点不接地系统和经消弧线圈接地系统均可以快速准确地选出故障线路,而且不受过渡电阻、故障初相角等因素的 影响。 本文将先进的小波理论应用于解决小电流接地系统单相接故障选线技术难题,具有重要的理论意义和一定的实用价值。

9.期刊论文 刘传胜.张万昌.雍斌.陈坰烽.LIU Chuan-sheng.ZHANG Wan-chang.YONG Bin.CHEN Jiong-feng 和田绿 洲景观异质性及其特征尺度的遥感研究 -遥感信息2008(3)
结合遥感与GIS技术,首先利用标准空隙度曲线分析了和田绿洲景观及其"之"字形绿洲样带在多个尺度上的空间异质性特征,然后验证了空隙度指数和 小波变换在提取绿洲景观特征尺度上的一致性与互补性.研究结果表明:空隙度指数通过对景观空间格局的详细采样,完成景观异质性分析及特征尺度探测 ,把生态过程与景观格局有机地联系起来;而墨西哥帽小波分析方法则具有将空间格局与不同研究尺度联系起来的特性.上述两种方法的分析结果非常接近 ,空隙度指数法可以在多个尺度上对景观空间异质性特征进行量测,小波分析则将景观生态格局与不同尺度上的具体空间位置有机地联系起来,两者的结合 在绿洲景观研究中可以优势互补,具有很强的灵活性.对和田绿洲景观格局分析表明,小波变换与空隙度指数相结合可以更细致地量化绿洲景观异质性、更 有效地描述景观结构的特征尺度.

10.学位论文 王瑶 基于小波变换和独立分量分析的心室晚电位识别 2007
本文对基于小波变换和独立分量分析的心室晚电位识别进行了研究。文章分为两个部分: ①采用小波分析应用于信号奇异性检测原理对R波进行了检测,确定晚电位分析时段。采用偶对称的 Marr 小波,检测特征尺度小波变换模极大值 ,通过一定的阈值处理等算法实现R波检测。克服了当前采用奇对称样条小波分析检测R波时过零点易受到噪声干扰,精度、稳定性难以保证的缺陷。 ②对分析时段进行了小波分解,将原始信号分解成多个子带信号,然后根据需要选择同一尺度或多个尺度下的各子带信号组合成ICA的输入。通过 ICA算法的时空优化选择达到将晚电位的特征从心电信号中提取出的目的。并通过实验结果比较了心室晚电位阴性和阳性的不同,证实了晚电位阴性信号 波动比较平缓规则,阳性信号波动较大,不规则性重复出现的特征。

引证文献(1条) 1.翟可.孙珊.时琴.刘小恺 南京紫金山地区优势种群生活史特征与格局[期刊论文]-安徽农业科学 2008(33)

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