基于Voronoi图的森林资源监测体系抽样调查研究

应用Voronoi图分析计算了武夷山市第3次森林资源规划设计调查数据,结果表明:与应用平均法分析结果相比,Voronoi图可以直观地看出地类的分布情况,且利用样地点控制的多边形面积为权重,充分考虑了样地分布不均匀的影响,得到的结果精度更高,可以在生产实践中推广应用。     

泰森多边形与传统四株树法的天然红树林空间结构比较研究

[目的]以漳江口红树林为研究对象,利用泰森多边形和四株树法划分天然红树林林木平面空间分布结构,确定对象木的最邻近竞争木,计算林分空间结构指数,对比分析两种方法的异同,探讨泰森多边形法应用红树林林分空间结构量化的适用性.[方法]设置20 m×20 m样地,每木调查时用钢尺测量横纵坐标,在坐标纸上标记调查木的位置和编号,同...     

基于Voronoi图和Delaunay三角网的林分空间结构量化分析

利用Voronoi图具有最近性、邻接性特点,以单株木视为平面点构建Voronoi图和Delaunay三角网,此结构具有以下特点:对象木的最近邻木株数与Voronoi图中相对应多边形边的数目相等;对象木与最近邻木的距离和Delaunay三角网的相对应边长相等;任意2个最近相邻木的夹角即为对应Delaunay三角网2条边的夹角.在广东湛江红树林国家自然保护区选择样地进行试验,把基于Voronoi图和Delaunay三角网计算林分空间结构指数的结果与最近邻木数取4的传统算法结果进行对比分析,结果表明:两者在计算混交度、大小比数时结果有较高的相关性和一致性,但两者在计算角尺度时结果差异较大,构建Voronoi图确定最近邻木时各个方向都有选取,角尺度的取值均小于传统计算方法,但是Delaunay三角网结构本身较好反映个体在水平地面的分布格局,且基于Voronoi图和Delaunay三角网林分空间结构研究不需要对象木与邻木距离量算和角度测量.     

基于林分特征的林木个体信息估算可视化模拟技术

以湖南攸县黄丰桥国有林场为试验区,以6块典型的杉木人工同龄纯林为研究对象,研究林木径阶与其Voronoi多边形面积间的对应关系。以模拟样地为例,在林木株数、林分算术平均胸径与样地大小设定的前提下,研究林木空间分布格局特征,建立计算机模拟点阵生成算法;利用Weibull分布模型对样地内林木径阶分布进行估算,根据林木Voronoi多边形面积与其径阶间的对应规律,对林木胸径进行分配,参考林木测树因子估计模型对林木树高与冠幅因子进行估算;采用ArcgisEngine10开发技术,开发样地Voronoi多边形分析模块,结合GDI+与MOGRE技术,建立基于林分特征的林木个体信息估算可视化模型。结果表明:林木Voronoi多边形面积的算术平均值与所对应径阶间总体呈正相关关系;林木空间格局生成算法高效且适用;林木胸径因子分配考虑了空间环境的影响,贴近林木生长规律;可视化模拟技术可直观表现以上过程与结果,增强可操作性。此方法可用于解决由林分整体特征估算林木个体信息的难题,可为林业科学研究提供基础数据,可为森林可视化模拟提供技术参考。     

森林空间结构分析中基于Voronoi图的样地边缘校正

【目的】提出一种新的样地边缘校正方法——Voronoi图结点距离判定,为森林空间结构分析和调控提供技术支撑。【方法】为评估Voronoi图结点距离判定的性能,引入量化评估指标RMSE,采用角尺度、聚集指数和大小比数等空间结构指数构造RMSE,并通过设置不同场景的模拟样地和调查样地,将Voronoi图结点距离判定与其他校正方法进行比较和分析。【结果】缓冲区法、最近邻体校正、Voronoi图结点距离判定虽同属减少样本类校正方法,但各校正方法的性能及效果受到林木样本量、林木空间格局、空间结构指数、样地情况等因素影响,差异很大。缓冲区法虽简单易行,但样本浪费严重,且同时存在漏判和误判2种误差,其校正样地的RMSE曲线通常维持在较高水平。Voronoi图结点距离判定可视为缓冲距离随边界林木实际分布自适应变化的校正方法,具备更强的校正能力,能最大限度地排除样地外林木的边缘干扰,在角尺度、大小比数以及样本量充足的聚集指数计算中均优于其他校正方法,但也存在误判及样本利用率偏低等不足。最近邻体校正的性能介于缓冲区法和Voronoi图结点距离判定之间,其RMSE曲线的整体水平要高于Voronoi图结点距离判定。【结论】林木样本量与样地边缘校正密切相关,对于样地大小和林分密度的任何改变最终都体现在林木样本量的增减上,维持充足的林木样本对于样地校正尤为重要。林木空间分布是影响样地边缘校正的另一重要因素,当林木呈随机分布或均匀分布时,样地边缘校正的重要作用能得到更好体现。此外,样地经过校正后,各类空间结构指数的计算精度均能获得显著提高,且聚集指数的计算需要样地提供充足的林木样本量。     

基于Voronoi图的天目山常绿阔叶林混交度

在浙江天目山国家级自然保护区内,选择较典型的常绿阔叶林设置大小为100 m×100 m的样地,用全站仪测定每株树木的三维坐标;提出基于Voronoi图的混交度Mv,并对Mv和传统混交度M进行比较分析.结果表明:Mv通过Voronoi图的相邻多边形确定对象木的最近邻木,比M能更准确地描述种间相互隔离关系;在常绿阔叶林群落中,单株树木的混交度M和Mv均随胸径的增加而增大;群落平均混交度(M)=0.720 7,(M)v=0.743 1,表明不同树种之间的相互隔离程度较高;群落优势种群的平均混交度低于非优势种群,常绿种群的平均混交度低于非常绿种群,其原因是细叶青冈、青冈和短尾柯既是优势种群,又是常绿种群,且它们具有聚集繁殖特性.     

基于GIS的凤阳县初级中学布局分析研究

选取安徽省凤阳县,利用ARCGIS技术分析了当地学校的空间布局结构,在ARCGIS中创建学校、农村等空间要素,采用空间缓冲区分析、泰森多边形分析等相关空间分析方法,从地理空间的视角分析与评测学校的空间分布和教育资源的分布特征,进而为凤阳县内初级中学布局的重组和优化提供参考。     

合肥市中心城区城市绿地景观格局与可达性

城市绿地空间布局的合理性与可达性直接影响其对城市居民的服务水平,介绍一种新的城市绿地合理性评价方法:GIS空间分析和加权Voronoi多边形相结合.该方法引入45.扇形、环形圈层系统以及行政区和均匀比指数,分析研究区景观空间格局,引入加权Voronoi多边形,分析城市绿地可达性情况,从城市绿地均衡度和与人口布局格局匹配两个角度分析城市绿地分布的合理性.研究表明:研究区内城市绿地在不同扇区内、不同行政区内面积分布差异较大,7、8扇区面积较大,蜀山区(40.62％)、庐阳区(29.63％)分布较多;从4～6圈层集中区向两侧城市绿地面积分布逐渐减少,即城市绿地在空间分布不均衡.合肥市中心城区绿地可达性整体良好,但是由于人口密度高低分布不均匀,导致绿地景观利用率不平衡,即城市绿地空间布局与人口分布格局不匹配.     

基于Voronoi图的林分密度测量方法

林分密度衡量林木对其所占有空间的利用程度,是影响林分生长和发育、木材数量和质量的重要指标。提出一种基于Voronoi图的林分空间密度计测方法,并将其应用于测量洞庭湖区龙虎山林场的天然次生林林分密度。结果表明:基于Voronoi图的林分密度测量方法,可不受林分起源、年龄及立地条件等因素的影响,测量结果具有较高精度,并能反映林木空间利用程度和空间分布格局。     

Voronoi图方法确定云冷杉林最近邻木的适用性研究

以吉林省汪清林业局金沟岭林场天然云冷杉林标准地内147株树木为研究对象,选用最近邻木取4的传统方法和Voronoi图来确定每株树木的最近邻木株数和树号,对2种方法计算出的混交度和大小比数进行配对检验,并且对2种方法的适用性进行评价。结果表明:2种计算方法得出的结果具有较高的相关性和一致性,同为有效数据,但是传统方法计算出的混交度和大小比数要偏小;总体而言,天然云冷杉林具有较高的混交度、大小比数适中;相对于传统方法,利用Voronoi图来确定最近邻木时较为灵活。因此,在计算天然云冷杉林混交度和大小比数时,选用Voronoi图更为合理。     

平面曲线详测新法

在地形复杂的平面曲线施测中，运用几何原理提出了分角法。解决了平面曲线起、终点不能直接安置仪器的施测难题，并通过实例给出了曲线详测时插点及整桩号的推算方法。施测证明分角法简便适用。     

基于SPOT5影像的杉木胸高断面积估测探讨

采用角规实地调查黄丰桥林场90个杉木人工纯林样地胸高断面积,利用样地SPOT5遥感信息与地理信息,建立了杉木胸高断面积多元线性回归估测模型。首先对样地采用GIS软件进行缓冲处理,缓冲后每个样地的面积为1hm2^;然后提取样地遥感光谱信息与纹理信息等21个因子和4个GIS因子,采用逐步回归分析法筛选出6个因子作为模型自变量;最后分别采用普通最小二乘法（OLS）和偏最小二乘法（PLS）建立了杉木胸高断面积多元回归模型。研究结果表明：OLS回归模型的预测精度为82．2％,均方根误差（RMSE）为5．12m^3／hm^2;PLS回规模型的预测精度为83．9％,均方根误差（RMSE）为4．2m^2／hm^2,PLS和0LS回归模型在杉木胸高断面积估测中均取得了较好的效果,用中高分辨率遥感影像在估测森林结构参数上是可行的。     

宁夏黄土丘陵区4个退耕树种耗水量研究

林木耗水量和环境供水量相平衡是干旱区造林的基本依据,林木耗水研究对了解其生理特性和造林规划有重要意义。在宁夏南部黄土丘陵区采用热脉冲植物茎流计和快速称质量法测定了主要造林树种山桃、山杏、柠条和沙棘的耗水量。结果表明:山桃、山杏、沙棘、柠条年耗水量分别为594.19、271.13、24.88和20.82 kg,日耗水量分别为3.30、1.51、0.14和0.12 kg;不同树种蒸腾耗水过程具有相似的变化过程,即正午是日蒸腾最强的时间,7、8月是耗水量最大的月份。     

Estimating water use by sugar maple trees: considerations when using heat-pulse methods in trees with deep functional sapwood

Accurate estimates of sapwood properties (including radial depth of functional xylem and wood water content) are critical when using the heat pulse velocity (HPV) technique to estimate tree water use. Errors in estimating the volumetric water content (V(h)) of the sapwood, especially in tree species with a large proportion of sapwood, can cause significant errors in the calculations ofsap velocity and sap flow through tree boles. Scaling to the whole-stand level greatly inflates these errors. We determined the effects of season, tree size and radial wood depth on V(h) of wood cores removed from Acer saccharum Marsh. trees throughout 3 years in upstate New York. We also determined the effects of variation in V(h) on sap velocity and sap flow calculations based on HPV data collected from sap flow gauges inserted at four depths. In addition, we compared two modifications of Hatton's weighted average technique, the zero-step and zero-average methods, for determining sap velocity and sap flow at depths beyond those penetrated by the sap flow gauges. Parameter V(h) varied significantly with time of year (DOY), tree size (S), and radial wood depth (RD), and there were significant DOY x S and DOY x RD interactions. Use of a mean whole-tree V(h) value resulted in differences ranging from -6 to +47% for both sap velocity and sap flow for individual sapwood annuli compared with use of the V(h) value determined at the specific depth where a probe was placed. Whole-tree sap flow was 7% higher when calculated on the basis of the individual V(h) value compared with the mean whole-tree V(h) value. Calculated total sap flow for a tree with a DBH of 48.8 cm was 13 and 19% less using the zero-step and the zero-average velocity techniques, respectively, than the value obtained with Hatton's weighted average technique. Smaller differences among the three methods were observed for a tree with a DBH of 24.4 cm. We conclude that, for Acer saccharum: (1) mean V(h) changes significantly during the year and can range from nearly 50% during winter and early spring, to 20% during the growing season;(2) large trees have a significantly greater V(h) than small trees; (3) overall, V(h) decreases and then increases significantly with radial wood depth, suggesting that radial water movement and storage are highly dynamic; and (4) V(h) estimates can vary greatly and influence subsequent water use calculations depending on whether an average or an individual V(h) value for a wood core is used. For large diameter trees in which sapwood comprises a large fraction of total stem cross-sectional area (where sap flow gauges cannot be inserted across the entire cross-sectional area), the zero-average modification of Hatton's weighted average method reduces the potential for large errors in whole-tree and landscape water balance estimates based on the HPV method.     

林业勘测调查多功能导线计算程序

本文介绍的多功能导线计算程序,是根据林业勘测调查特点,在PC-1500类型计算机上,设计编写的适于罗盘仪、经纬仪的多功能导线及面积计算应用程序。程序主要功能有,根据一定外业资料,可分别打印出罗盘仪闭合导线多边形各边的水平距、方位角、导线全长相对闭合差、各点坐标值和多边形面积;经纬仪闭合、附合导线的角闭合差、允许角闭合差、方位角、坐标增量闭合差、导线全长相对闭合差、各点坐标,及坐标中的最大值,最小值和多边形面积;计算两个点的交导线。读程序运行环境为BASIC语言,并采用了一定的编程技巧,结构紧凑。输入数据方便,输出结果齐全。功能强、效率高,易于掌握和使用。     

杨树人工林林木蓄积量调查方法对比研究

采用全林每木检尺法、标准地调查法、样圆调查法、角规调查法对同一块杨树人工林林木蓄积量进行调查,比较了不同调查方法的调查精度与工作量大小.结果表明：四种调查方法调查所得林木蓄积量无明显差异.以全林每木检尺法调查的林木蓄积量为标准值,标准地调查法所测数据精度最高,其次为样圆调查法、角规调查法.从调查工作量上来看,全林每木检尺法工作量最大,样圆调查法与角规调查法操作容易,工作效率较高.     

编制林分形高表估测林分蓄积量方法的研究

提出利用建立相对树高曲线模型的样地数据资料和森林资源连续清查的样地数据资料计算林分形高,编制林分形高表估测林分蓄积量的方法,通过林分形高模型自检和实践检验,表明编制现实林分形高表是非常必要的,且编表方法是可行的,认为在森林资源二类调查及连续清查中有推广使用价值.     

利用伐桩信息建立单株材积数学模型

调查被伐林木伐桩,推算林木材积,是林业生产实践中较为重大的问题。通常通过伐桩处的直径编制一元数表来计算被伐木的材积,这样存在着严重的偏差,将产生调查数据失真,将导致决策失误。充分利用伐桩的信息,建立三元变量数学模型,有利于提高森林资源调查数据的准确性和可靠性,可为相关科学决策提供比较真实的数学模型。     

Assessment of standing wood and fiber quality using ground and airborne laser scanning: A review

Accurate information on the wood-quality characteristics of standing timber and logs is needed to optimize the forest production value chain and to assess the potential of forest resources to meet other services. Physical and chemical characteristics of wood vary with both tree and site characteristics. At the tree scale, crown development, stem shape and taper, branch size and branch location, knot size, type and placement, and age all influence wood properties. More broadly, at the stand level, stocking density, moisture, nutrient availability, climate, competition, disturbance, and stand age have also been identified as key determinants of wood quality. Such information is often captured in polygon based forest inventory data. Other terrain-related spatial information, such as elevation, slope and aspect, can improve assessments of site conditions and limitations upon plant growth which impact wood quality. Light Detection And Ranging (LiDAR) is an emerging technology, which directly measures the three-dimensional structure of forest canopies using ground or airborne laser instruments, and can provide highly accurate information on individual-tree and stand-level forest structure. In this paper, we explore the potential of LiDAR and other geospatial information sources to model and predict wood quality based on individual-tree and stand structural metrics. We identify a number of key wood quality attributes (i.e., basic wood density, cell perimeter, cell coarseness, fiber length, and microfibril angle) and demonstrate links between these properties and forest structure and site attributes. Finally, the potential for using LiDAR in combination with other geospatial information sources to predict wood quality in standing timber is discussed.