基于WF的杉木人工林交互式疏伐可视化模拟技术

以湖南攸县黄丰桥国有林场为试验区,以杉木人工林为试验对象,测定林木胸径、树高、冠幅等测树因子及林木位置信息。利用WF技术,在定义林分生长模型、林分结构分析与林分疏伐模型等5种活动的基础上,利用人机交互方式,以图形形式建立了林分生长、林分结构与林分疏伐间交互的可视化工作流模型,实现了林分交互式疏伐可视化模拟。采用GDI+绘图技术与MOGRE渲染引擎技术,实现了林分结构、林分2维状态与林分3维场景的可视化模拟。结果表明:林分生长、林分结构与林分疏伐间的交互关系得到了直观的可视化模拟,此方法面向经营者具有可操作性强的特点。林分疏伐前后的林分结构、2维状态与3维场景得到了形象与逼真的模拟。应用交互式疏伐可视化模拟技术,可实现林分疏伐过程、效果以及林分未来状态的可视化模拟,实现对林分疏伐的实时监管,提高林分疏伐数字化管理水平。     

基于Weibull分布的林分结构可视化模拟技术研究

林分结构是林分生长和林分经营的理论基础,具有重要的生产实践和科研价值。以杉木人工林为研究对象,以30 m×30 m样地大小为例,以Weibull分布拟合林分直径结构,并进行x2检验。在已知林木算术平均胸径和林木株数的前提下,以C#语言为基础,结合Weibull分布模型、测树因子间关系模型、生物量估计模型、GDI+技术与MOGRE技术,实现了林分结构统计图表可视化模拟,并对林分进行了2维3维可视化模拟。结果表明:Weibull分布可有效拟合林分直径结构分布,可视化模拟技术使林分结构得到了更加直观高效的表达,为研究林分结构提供了新的技术手段,为提高森林经营管理水平提供了可视化决策平台。     

北京市水源涵养林分结构可视化研究——以八达岭林场针阔混交林为例

通过选取异龄、混交两大因子的10个指标,绘制"结构树"以描述水源涵养林复杂的林分结构,使林分结构的表达方式可视化。研究结果表明,"结构树"将水源涵养林分龄级与混交比相互关系的可视化,可以为建立林分结构与水源涵养功能的量化模型、林分结构调整、不同林分结构间的比较以及指导森林资源调查提供了一种新的思路与方法。     

基于三维虚拟环境的林分结构调整可视化模拟技术

[目的]以真实林分三维场景为模型,结合计算机虚拟现实技术,实现对真实林分结构的调整优化可视化模拟。[方法]以湖南攸县黄丰桥国有林场杉木与鹅掌楸人工混交林为研究对象,采用可视化模拟技术,基于三维虚拟环境建立林分结构调整可视化模拟系统,实现对林分结构的优化调整进行可视化模拟。通过对林分的角尺度、大小比、混交度、开阔比等结构的计算分析,结合公告板显示技术和射线查询算法,在MOGRE构建的林分三维场景中对林分结构调整过程进行可视化模拟。[结果]样地林分结构经过调整后,平均树高由12.8 m变成13.6 m,平均胸径由17.1 cm变成18.6 cm;林分平均角尺度由0.449变为0.481,分布格局由调整前的均匀分布变成随机分布;林分平均大小比由0.511变为0.519,样地内林木生长更具有优势;林分平均混交度由0.093变为0.129,林分结构更加稳定,林分的整体质量也得到了提高。[结论]本研究采用可视化模拟技术和样地调查数据,构建虚拟三维森林环境,在三维场景中,森林经营者不仅能查看样地中每株林木构筑性属性,观察林分样地的整体状态,还能对林分结构进行优化调整,实现在虚拟森林环境中对样地林分结构调整进行可视化模拟。     

林分三维模型实时生成方法

针对现有林分可视化方法表现林木多样性不足的问题,以林分调查数据为基础,提出多样性林木三维模型构建方法,实现林分三维模型实时建立,对可视化直观反映林分三维结构状况具有重要意义。提出林木树干三维模拟方法,建立10参数的幂函数冠形控制曲线,形成林木多方向冠形控制模型,基于贝塞尔曲线构建10种形态类型的枝干模型,提出冠形控制下的林木枝干生成算法以及树叶模拟方法,实现了林木多样性三维模型实时构建。以每木调查数据为基础,根据林木形态数据,实时建立了林分三维模型。结果表明:林木冠形多样性模型得到有效构建,林分调查数据可直接为林分三维建模提供数据支持。该方法可实现林木多样性形态与林分特征因子的直观三维模拟。     

基于三维虚拟环境的林分结构可视化分析

指出了林分结构分析对研究林分生长经营有着极为重要的作用,通过对林分结构的分析调整,能优化林分结构,提高林分整体质量。以湖南攸县黄丰桥国有林场杉木与鹅掌楸人工混交林为研究对象,基于三维虚拟可视化模拟系统,对杉木树高和胸径结构,以及角尺度、大小比和混交度进行可视化分析。实验结果表明:研究提出的可视化分析方法,森林经营者能够更加直观地观察林分的整体状态以及所处环境,更利于其制定合理及完善的经营方案,提高森林生态的稳定性。     

樟子松人工林空间结构优化及可视化模拟

为实现人工林的近自然化改造,以帽儿山樟子松人工林为研究对象,以可视化模拟为手段,以林分空间结构优化为目标,以常用空间结构参数(角尺度、混交度、大小比)为切入点,按照森林演替的一般规律构建樟子松人工林的空间结构优化方案,并将其与林分三维可视化模拟模型进行耦合,建立樟子松人工林三维可视化经营模拟系统.模拟实例表明:林分的平均角尺度从0.461提高到0.487,林木分布格局由均匀分布变为随机分布;林分混交度由0.284上升到0.308,混交程度得到提高;林分大小比由0.515变为0.481,林木个体生长的优势程度得到提高;基于林分空间结构的择伐,使林分空间结构得到了显著优化.该系统可以在虚拟森林环境中实现对森林经营过程的模拟、经营方案的评价和优化、林分未来生长状况的预测以及森林经营活动对林分结构的影响,为我国人工林的科学经营和管理提供一个全新的平台.     

参数化林木个体及林分场景可视化模拟技术

以湖南攸县黄丰桥国有林场为试验区,以1块林分边界规整的典型杉木人工同龄纯林为研究对象,测定林木胸径、树高、冠幅、冠高与活枝下高等测树因子及林木位置信息。研究冠形曲线函数,利用Direct 3D技术,实现冠形控制下的参数化林木模拟。研究林木模型格式转换方法,为林分场景构建提供模型数据,结合MOGRE技术,研究林分场景模拟技术方法,实现林分场景可视化模拟。结果表明：参数化林木个体建模算法简单适用,测树因子信息可直接用于林木个体可视化模拟,所建模型可体现林木个体差异,形态逼真;利用MOGRE技术可快速、有效模拟林分场景,所建场景真实感较强。此方法所需数据易于获取,适用性强,可对林木个体及林分场景进行逼真模拟,可为研究林木竞争关系、林分生长、林分结构与林分经营提供新思路。     

基于FORECAST模型的油茶林分可视化生长模拟

油茶是我国特有的木本油料树种,也是世界四大木本食用油料树种之一,以生态模型可视化模拟油茶生长规律对研究其抚育栽培模式及可持续经营管理决策有着重要意义。通过比较分析相关领域文献,整理收集了贵州、湖南、江西、福建、浙江五省60年油茶林分生长数据,借助林分水平森林生态系统模拟模型FORECAST模拟油茶纯林50年生长变化规律。模拟结果包括林分尺度的林分平均高、平均冠幅、林分株密度、林分果实生物量参数,及单木尺度的林木胸径、树高、枝下高、冠幅参数。在模拟预测油茶生长参数的基础上,本研究还借助模型可视化技术,三维再现了5年、15年、25年、45年生油茶林分空间结构,用以验证模型及辅助决策。结果表明模型FORE-CAST拟合油茶林分生长曲线效果较好,其输出参数可视化也逼真再现了林分尺度纯林场景,较好的验证了数据。     

基于竞争势的林分生长量分配模型研究

以湖南省攸县黄丰桥林场杉木林分2008年至2011年每木检尺调查结果为数据源,开展对开阔比数模型fo,简单竞争因子模型fH和竞争压力指数模型fCSI的研究,提出一个新的林木综合竞争因子即竞争势模型fC=1/(fo+fH+fCSI),计算结果经过残差分析方法剔除异常,以竞争势为依据将林分总体生长量分配到林木个体,构建林分生长量分配模型.为了验证模型的准确性,对比分别以fC、fH、fCSI三个模型为依据的林分生长量分配结果,计算通过模型分配到个体的生长量与个体实际生长量之间的相关指数分别为0.6,0.44,0.29.分析结果表明竞争势模型可以作为林分生长可视化模拟中林分生长量向个体分配的一个依据,为林分生长可视化模拟提供有效支持.     

林分空间结构可视化研究综述

林分的空间结构是描述林分状态及其改变的重要指标,本文结合林分的结构特征,即以林木空间分布格局的分布类型为基础,通过现有数据包括森林资源二类小班因子调查表和植物形态特征数据库,论述林分空间结构的可视化方法.     

Discussion on Spatial Optimization Modeling of Water Resource Conservation Forests and Management Practice of Forest Functions

According to the unification principle of system structure and system function of the Water Resource Conservation Forests,seven factors were selected from stand spatial structure,trees structure and healthy of woods,the multifunction management optimization model target was confirmed by using nonlinearity multi-objective programming approach, and the target function-stand spatial structure homogeneity index was defined to establish spatial optimization models with restraining conditions set up in diversity of stand structure and spatial structure.The spatial structure of available typical stand in the wet land area in southern Donting Lake was optimized by means of selective cutting and reinforcement planting.The results showed that the spatial structure was improved obviously and trees diversity and stand health were not weakened.It’s suggested that the established optimization model can effectively guide multifunction management,stand structure optimization and the steadiness of ecological ecosystem and it is convenient and operable in practice,and it’s very important to protect and recover ecosystem of Water Resource Conservation Forests.     

林分生长和收获模型研究进展

文中介绍了全林分模型、径级模型和单木模型3种林分生长和收获模型的特点及国内外应用情况, 并提出近几年的发展趋势。     

不同经营模式对贵州毛竹林分质量的影响

研究了母竹林、材用林和景观林3种经营模式的毛竹林在林分结构和土壤理化性质上的差异。结果显示：不同经营模式的毛竹林,其林分结构、植物多样性指数、地上生物量以及土壤理化性质的变化规律符合毛竹林结构变化的一般规律,这些经营模式可在生产上应用;景观林是一种近自然经营模式,竹林生产力较小,年龄结构老化,土壤理化性质较好;材用林新生竹径级和株数率呈上升趋势,土壤质量指标与景观林间差异显著;母竹林初次强度采伐降低了林分质量,提高了小径竹株数,是一种破坏性经营模式,由于经营措施的频繁干扰,土壤性质界于材用林与景观林之间;3种经营模式的经营措施可相互借鉴。     

Productivity and optimal management of the uneven-aged hardwood forests of Hyrcania

Hyrcania is a productive region near the southern coast of Caspian Sea. Her forests are mostly uneven-aged beach-dominated hardwood mixtures. There is increasing willingness to treat these forests without clear-felling, following the ideas of continuous cover management. However, lack of growth and yield models have delayed this endeavor, and no instructions for uneven-aged management have been issued so far. This study developed a set of models that enable the simulation of stand development in alternative management schedules. The models were used to optimize stand structure and the way in which various initial stands should be converted to the optimal uneven-aged structure. The model set consists of individual-tree diameter increment model, individual-tree height model, survival model, and a model for ingrowth. The models indicate that the sustainable yield of the forests ranges from 2.2 to 7 m³ ha^?1 a^?1 in uneven-aged management, depending on species composition. Better ingrowth would substantially enhance productivity. The optimal stand structure for maximum sustained yield has a wide descending diameter distribution, the largest trees of the post-cutting stand being 80–100 cm in dbh. If cuttings are conducted at 30- or 40-year intervals, they should remove 20–40 largest trees per hectare. Despite moderate growth rate, uneven-aged management produces high incomes, 850–1,000 UDS ha^?1a^?1, because the timber assortments that are obtained from the removed large trees have very high selling prices. Optimal conversion to uneven-aged structure showed that the steady-state stand structure depends on initial stand condition and discount rate when the length of the conversion period is fixed. Discount rates higher than 1 % lead to reduced wood production, heavy cuttings, and low basal areas of the steady-state forest.     

MODELS FOR CROWN STRUCTURE OF LARCH PLANTATION

INTRODUCTIONToreflecttree'sgrowthactivityandcompetitioneffectsoftree'sdevelopment,someofcrownvariablescanbeusedtode-velopcompetitionindexes(Mitchelll975,BigingandWensell99O,BigingandDobbertin,l992).Thecrownsizedirectlyinfluencestree'sassimilationanditisoneofthebasicvariableforpredictingincrementoftree.TherefOre,inmanygrowthandyieldmod-els,treecrowndimensionsareoftenusedasanimportantcomponent.Crownvariablesintroducedingrowthmodelsasameanstoimprovethepredictiveabilityandaccuracyoftreeors…     

三维可视化技术在林业中的应用研究进展

阐述三维可视化技术及其在国内外的研究现状.综述了林木可视化、生长模型、林火模拟、森林空间格局4种三维可视化应用方式在林业中的应用研究概况.对三维可视化在林业生产和森林经营管理中的不同应用方式的功能、作用进行了分析概述,并展望了其应用前景.     

林分择伐空间结构优化模型研究

提出了林分择伐空间结构优化的建模方法 ,突破以功能优化为目标的或称功能优化模型的建模思想局限性 ,并建立了林分择伐空间结构优化模型。该模型集成现代森林经理学理论、生物多样性保护与信息技术 ,并成功地与检查法相结合。模型属非线性多目标整数规划 ,目标函数是基于混交、竞争和空间分布格局的空间结构 ,非空间结构作为主要约束条件。MonteCarlo法是模型求解的可行方法。以吉林省汪清林业局金沟岭林场的一个固定样地为例 ,用本模型进行择伐规划 ,得到具有空间位置信息的最优采伐方案。     

新植林地两种经营管理模式效果评价

通过对新植林采取两种经营管理模式的调查研究,获得两种不同效果,得出:实行农林间种,所形成的立体林分结构,不仅对林木生长无抑制作用,而且还能促进林木的生长发育,出现林茂粮丰的效果;实行单一营林,封闭经营管理林分,林木长势差,经济效益低;大枣经济林造林后可连续间种5～7a,杨树速生丰产林造林后可连续间种3～4a。