衡阳盆地土地利用/覆盖变化及模拟

以2003年、2013年两期森林资源二类调查小班数据以及2009年森林资源年度更新数据为基础,提取出衡阳盆地2003、2009、2013年三期土地利用/覆盖数据,在IDRISI17.0软件支持下,利用提取出的矢量数据进行空间叠加运算,得出土地利用/覆盖类型空间转移矩阵,分析了2003—2013年间衡阳盆地土地利用/覆盖类型的面积变化和结构变化情况。现状结果显示:2003—2013年,衡阳盆地内草地、林地和未利用地面积均有下降,耕地、建设用地、园地和水域面积均有所增加。基于CA-Markov模型模拟出2023年土地利用/覆盖情景。模拟出2023年衡阳盆地的土地利用/覆盖情景,并依据数量Kappa系数、位置Kappa系数和标准Kappa系数检验模拟精度。模拟结果显示:2013—2023年间,衡阳盆地内的林地将向草地、耕地和水域转化,耕地则更多的转化为园地和未利用地,部分林地、耕地和水域将继续向建设用地转换。     

衡阳盆地池杉引种栽培研究

池杉(T.ascendens)属杉科高大落叶乔木,原产北美南部,具有速生、干直、抗风、耐寒、耐湿、胁地少、材质好等优良特性。自20年代引入我国,已成为长江中下游、珠江三角洲平原的重要造林树种。但是,亚热带地区的丘陵盆地,特别是红(紫)色砂页岩为主的衡阳盆地,能否生长良好,尚无人作过试验。我们于1976年春开始了池杉引种栽培研究,共引进池杉7.9万株,分别栽植在6个乡镇27个试验区内,总保存株数5.7万株。其后,同类地区又先后推广1.63万株。引种是成功的,立木蓄积共达2660立方米,价值119.7万元。     

衡阳盆地紫色土牡荆造林试验

本文通过对牡荆育苗造林中有关技术的试验研卷,提出了浸种催芽、播种量等方面的技术指标和造林立地类型、苗木来源、造林密度、造林方式与牡荆成活、生长和产量之间的关系,并对苗木、幼林生长规律进行了观测研究。     

衡阳盆地林地开发模式的探讨

本文从衡阳盆地生态经济条件出发，就该地区森林、林木资源群体的合理布局，经济林的优化利用，木材自给的工程造林，薪炭林生产，以及农用林业开发等进行了初步探讨。     

基于SWAT模型的三峡库区典型小流域农业非点源污染空间特性研究

利用SWAT模型对三峡库区典型小流域——陈家沟小流域农业非点源污染进行模拟。在建立SWAT模型基础数据库和确定其适应性的基础上,分析研究区农业非点源污染空间特性。结果表明:(1)陈家沟小流域年均产沙量4763.41t,年均总氮输出量8.27t,年均总磷输出量0.79t;(2)非点源污染相对较为严重的区域分布于流域出水口处、流域中部两个集中汇水区和南部高海拔区,可划定为非点源污染的关键源区;(3)单位面积非点源污染负荷量较大的土地利用方式是旱地和水田;(4)削减化肥施用量可有效减少总氮、总磷输出量。     

衡阳盆地红壤区薪材树种选择试验

衡阳盆地红壤土类面积1006.77万亩,占全市红壤总面积的57.93％。衡南县位于衡阳盆地的中心,红壤土类104.13万亩,占全市红壤面积的10.34％。在这一区域内,人口稠密,林木稀少,森林覆盖率低,生态失调,水土流失严重,“三灾”皆全,“五料”俱缺,特别是燃料短缺更为突出。解决农村燃料问题的重要途径,是大力发展薪炭林,薪材树种的选择,又是发展薪炭林生产的百年大计,如果树种选择     

基于MIKE21模型的汤逊湖水质水量模拟研究

近年来,作为亚洲最大的城中湖的汤逊湖面临着湖内水质急剧恶化的困境,对周边居民生活和城市景观造成了一定负面影响,其水质已不能满足水功能区管理要求,因而,亟需针对汤逊湖流域开展水环境综合治理。调研了汤逊湖污染源现状,对比了汤逊湖水环境容量,并利用MIKE21FM组件进行了汤逊湖的水动力-水质耦合模拟汤逊湖水质现状,在此基础上论证了内水系连通方案下水动力的改善情况,以及实施污染减排方案后从东坝河调水和非调水情景对汤逊湖水质的影响。结果表明:内水系连通对改善湖体水动力有重要作用;仅进行污染物削减对全湖水质提升效果有限,而当从东坝河引水10 m~3/s、同步进行内源、外源污染物削减时,全湖Ⅲ类水区域面积显著增加。     

基于单木过程模型的杉木林分生长模拟研究

基于林分尺度的3-PG模型原理,在考虑单木林分生理生态过程的基础上,改进了生物量积累和分配子模型,建立适应于单木生长的生理生态过程模型,实现基于单木过程模型的林分生长预测。选择胸径和树高生长量2个指标与实测值对比分析,结果表明:改进模型对胸径和树高生长量的模拟平均精度分别为95.57%和91.16%,均明显高于3-PG模型对应的89.4%和85.18%的平均模拟精度,改进模型的模拟精度显著提高,模拟效果更好。     

基于GIS模型的林火蔓延计算机模拟

采用王正非和毛贤敏的组合模型,以Visual Studio2008作为开发平台,使用C#3.5语言实现计算机模拟运算,最终结合ArcEnginet9.3相应控件对模拟结果数据进行可视化呈现,生成林火蔓延图,实现对林火蔓延的动态模拟,可视化地表达林火的燃点位置、蔓延趋势、方向及不同时刻的燃烧状态。由于在模拟运算时对所有数据都采用IO流操作,较读写栅格数据提高效率,同时通过动态生成林火蔓延速度来更加合理的描述林火蔓延,充分发挥王正非和毛贤敏的组合模型,在风速、风向和地形上,对林火蔓延速度描述更为准确。通过对模拟结果的分析得出,在起火点位置数据合理的情况下,模拟效果很好。     

森林动态计算机模拟模型研究

综述了国内外目前广泛应用的6种森林动态计算机模型:森林收获模型、生态林窗模型、生态分室模型、过程模型、植被分布模型和混合模型。在介绍每种森林动态模型时, 分别选取几个典型的计算机模拟模型, 来评述每种森林动态模型的优缺点, 并在此基础上探讨今后森林动态模型的发展趋势。     

基于人工神经网络模型的木材干燥应变模拟预测

【目的】研究常规干燥过程中干燥基准、预处理条件、含水率对木材干燥应力的影响,探讨干燥应力沿髓心至树皮方向的分布情况,以实现干燥应变的模拟预测。【方法】整合分析采用图像解析法测算得到的弹性应变和机械吸附蠕变相关数据,基于人工神经网络模型,以干燥温度、含水率、相对湿度、距髓心距离为输入变量对弹性应变进行模拟预测,以预处理温度、干燥温度、含水率、相对湿度、距髓心距离为输入变量对机械吸附蠕变进行模拟预测。通过网络训练和验证,得到合理的人工神经网络预测模型,并对模型进行测试,探讨分析所建立模型的预测能力。【结果】弹性应变预测模型中,各数据集均呈现出较好的相关性,训练集、验证集和测试集的相关系数(R)分别为0.988、0.983和0.978,所有数据集的决定系数(R~2)均高于0.95,验证集达到最优时的均方差(MSE)为1.21×10~(-6)。机械吸附蠕变预测模型中,利用含水率为28%和12%的数据集进行模型训练和验证,训练集和验证集的相关系数(R)分别为0.981、0.977,验证集达到最优时的均方差(MSE)为1.26×10~(-6);利用含水率20%的数据集进行模型测试,测试集的相关系数(R)为0.969,所有数据集的决定系数(R~2)均高于0.94,网络模型能够解释94%以上的试验数据,表现出较好的预测能力。【结论】所建立模型的预测值和试验值吻合较好,预测成功率较高,能够为人工神经网络在干燥应力、应变方面的应用提供可行性依据。     

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EwE模型的玄武湖水生物操纵模拟

使用Ecopath with Ecosim(EwE)构建了玄武湖生态系统模型,探究了玄武湖生态系统特征并针对富营养化问题进行了生物操纵模拟。结果表明：玄武湖食物网结构简单,连接指数(CI)、系统杂食性指数(SOI)、总初级生产量/总呼吸量(TPP/TR)、Finn’s循环指数(FCI)和Finn’s循环平均能流路径长度(FCL)均表明玄武湖生态系统正处于发育阶段;对鲢、鳙、枝角类及桡足类进行了生物操纵模拟,在生物操纵期间蓝藻、绿藻、硅藻相对于操纵前生物量削减百分比分别达到18%、5%、4%,表明生物操纵对富营养化有一定的控制效果。     

基于Dyna-CLUE模型的锦州市海域利用变化动态模拟

剖析海域利用变化的演进过程和特征规律,建立有效的海域利用变化动态模型,对于保护海洋生态环境,节约、集约利用海洋资源,制定切实有效的海域利用管理政策,保障中国陆海统筹战略实施具有重要的支持作用。以中国锦州市海岸海域为对象,基于城镇距离、河流距离、交通线距离等6个驱动力因子,以研究区锦州市海域利用类型等数据为基础,借助Dyna-CLUE模型,在研究区海域利用类型空间模拟精度验证的基础上,对自然发展、经济增长、生态保护3种情景下研究区海域利用类型空间利用状况进行了模拟。结果表明：海域利用空间格局变化最大的区域一直集中在研究区的中部地区,即小凌河、丹东园以南、青沟湾等区域;研究区东部以渔业用海为主,西部以交通运输用海及旅游娱乐用海为主。     

基于计算机图形技术的森林火灾模拟蔓延模型

利用计算机图形技术,以波动传播模型为基础,吸收了邻接单元模型的优点,设计基于计算机图形技术的林火模拟蔓延模型.这种模型用预定义的灰度图表示蔓延状态,将图元集中存储的过火区形状按一定的像素栅格运算规则写入灰度图中,来模拟火灾的波动蔓延过程.模型还利用漫染填充算法来处理具有复杂拓扑关系的地理要素附近的蔓延,并将过火区形状的投影变换转化为图元的旋转和错切变换.分析这种模型性能上的优势和局限,包括对局部失真和畸变的影响.从给出的算例和初步的理论分析可见,新模型可以将林火蔓延模拟的计算速度提高1个数量级以上,其他计算性能也有大幅度提高.模型可以为森林火灾的扑救提供精确、实时、全局的火场发展预测图,并且不受火行为的复杂性和地理要素的复杂性的限制.     

基于2层次线性混合模型的落叶松木材密度模拟

以黑龙江省七台河市林业局金沙林场9株人工落叶松432个样品密度数据为例,利用逐步回归技术构建落叶松木材密度模型:WD=β1+β2RN+β3RN2+β4h。利用S-PLUS软件中的LME过程,分别考虑单水平和多水平效应,拟合线性木材密度混合效应模型。结果表明:基于单水平和多水平效应的混合模型拟合精度高于传统的基本模型,并且考虑单水平树高效应和2层次效应时的混合模型精度高于考虑单水平样木效应影响的混合模型。模型检验结果表明:混合效应模型不但能反映总体平均木材密度变化趋势,还能反映分组之间的差异。     

2003—2013年衡阳盆地森林植被碳储量的变化及其对LUCC的响应

以衡阳盆地2003年和2013年两期森林资源二类调查数据为基础,运用生物量换算因子连续函数法,分别估算了2003年和2013年的植被碳储量,定量统计了2003—2013年间研究区碳储量的变化,并分析其变化特点和空间分布特征;同时基于衡阳盆地的土地利用变化情况,结合不同土地利用类型的平均碳密度,判定不同土地利用类型间的转化是碳汇还是碳源,探究土地利用变化与植被碳储量的关系。结果表明:在2003—2013年,衡阳盆地植被碳储量整体呈现增加趋势,10年间碳储量增加了118 103 t;在土地利用类型相互转化的过程中,使植被碳储量增加了946.78 t,土地利用类型的变化促进了碳排放的减少,是一个碳汇过程。     

森林流域坡地壤中流模型与模拟研究

本文以水量平衡原理、动力学假设以及饱和导水率与有效孔隙度的对数递减模型为基础,提出了一个形式简单的森林流域坡地壤中流模型（以下称为改进模型）。并以二道白河森林流域内阔叶红松林土壤为背景制作模拟坡面,在模拟坡面上用两场不同强度的降雨对该模型进行了验证;同时,本文也分别用Ｓｌｏａｎ所提出的贮水泄流模型（以下称Ｓｌｏａｎ模型）与Ｒｏｂｉｎｓｏｎ所修改后的贮水泄流模型（以下称Ｒｏｂｉｎｓｏｎ模型）对这两场降雨进行了预测,并将这３个模型预测的结果与实测结果进行了比较。结果表明,改进模型精度比其它两个模型高。     

基于GM(1,1)模型的五指山市林地景观动态模拟

对海南省五指山市1998年、2003年、2007年3期遥感影像数据进行解译,统计针叶类、硬阔类、软阔类、阔叶混交林、竹林类、(乔)经济林、(灌)经济树种、其他灌木类、非林地等景观类型的面积,运用MATLAB建立各类型的预测模型,并分别对2012、2016、2021和2025年进行预测。结果表明:(1)各景观类型预测模型平均相对误差均小于0.01,精度检验处于Ⅰ级(优),各模型的相关系数均小于0.3,可用于中长期预测;(2)到2025年,林地面积为102 693.86 hm2,非林地面积为12 800.74 hm2;(3)林地中各景观类型按面积大小排序为:阔叶混交类乔木经济林类硬阔类针叶类软阔类竹林类灌木经济林类其他灌木类。     

基于计算机模拟模型的林木冠层太阳短波辐射定量分析方法

【目的】定量模拟和刻画林木冠层太阳短波辐射的分布和截获情况,于时空变换下反演太阳短波辐射在不同林木冠层内的辐射通量变化,为林木培育经营和提质增效提供理论依据。【方法】首先,以公共数据集和真实扫描的校园内林木激光点云数据为例,结合设计的机器视觉算法,对林木激光点云进行枝叶分离和单叶分割,并用合适大小的椭圆形和圆柱体几何单元分别拟合每片叶片和骨架,开展林木真实模型重建;其次,运用计算机图形学方法,结合研究地点的经纬度和时刻,模拟太阳入射光线,并引入物理学的双向反射和透射分布函数及蒙特卡洛光线追踪算法,开展反射和透射光线与冠层内叶片的碰撞模拟;最后,根据仪器测量得到的不同树种叶片平均粗糙度和折射率,结合光线追踪算法,实现林木冠层内短波辐射分布计算和木林冠层光截获效率评估。【结果】利用本研究方法计算时空变换下不同树种(芒果、橡胶、紫薇、樱花)4株树冠及一片香樟树林的直射、反射和透射太阳辐射通量,其中直射辐射通量占比约86%、反射辐射通量占比约5%、透射辐射通量占比约9%。叶面积指数高的树冠会拦截更多直射和透射光线;在太阳高度角较小时刻(上午或下午),斜射的太阳光线反射后易与树冠中其他叶片发生二...