林分空间结构指标研究进展

林分空间结构指标是定量描述林分空间结构特征的指标,是林分空间结构研究的热点和难点问题。在分析林分空间结构单元研究现状的基础上,从林分树种隔离程度、林木竞争、林木空间分布格局、垂直结构4个方面综述了林分空间结构指数的研究动态,并指出目前采用n=4或普通Voronoi图构成的空间结构单元计算林分的空间结构指数的两种方法都存在缺陷,而将林木的胸径、树高和冠幅作为综合权重,生成加权Voronoi图确定空间结构单元能弥补前述两种方法的缺陷;采用单个林分空间结构参数来分析林分的空间结构某个特征或某个树种的整体特征,无法表达具有某类共同特征的林木微观结构。将空间结构参数两两联合后形成的联合概率分布,以三维空间形式展示林分空间结构将是未来林分空间结构分析的趋势。     

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Voronoi图的奥林匹克森林公园风景游憩林空间结构分析

探究林匹克森林公园的林木竞争指数的空间格局,为合理经营森林提供依据。利用GIS的Voronoi图空间分析功能,确定空间结构单元;运用地统计学分析了林木竞争指数分布的空间变异特征,计算了竞争指数的变异函数,并用Kriging方法对竞争指数进行了插值。结果表明:在试验区内,林分存在7种空间结构单元,其中以1株对象木和5株最近邻木的空间结构单元最为常见;竞争指数的半方差函数可拟合成线性模型,呈随机分布;竞争指数的空间异质性较大。建议采取间伐和补植措施,以优化林分空间结构。     

径阶大小分化度的应用——以福寿国有林场为例

以湖南省福寿国有林场13年生杉木生态公益林为研究对象,通过计算林分大小比数和径阶大小分化度,验证了径阶大小分化度的表达方法。以林木位置坐标数据生成Voronoi图,由此确定参照木的空间结构单元,计算林分大小比数和径阶大小分化度。利用SPSS软件对各样地大小比数和径阶大小分化度进行了回归分析,寻找能够更好表征林分空间结构的竞争指数。结果表明：相关性回归分析所得的各样地大小比数和径阶大小分化度之间平均相关系数R为0.831,相关性达显著水平,认为径阶大小分化度与大小比数有强的相关性。径阶大小分化度能够更好地反映林分竞争情况,是一种有效地描述林分空间结构的指数。     

基于Voronoi图的落叶松人工林空间结构研究

文章选取金沟岭林场6块落叶松人工林选调查样地,利用基于Voronoi图确定的空间结构单元计算林分和林木的空间结构因子:聚集指数(R)、混交度(M)、大小比数(U)、开敞度(K)和竞争指数(CI),构造空间结构综合指数(P)模型;采用灰色关联法,分析5个结构因子与空间结构综合指数的关联系数和关联度。结果:①空间结构单位多以1株对象木和5～7株最近邻木构成。②样地以聚集分布为主,混交度较低,林木之间的分化不明显,平均竞争指数基本趋势为林龄越大,竞争越小。③落叶松树种的混交度低,生长空间较为不足,竞争指数相对偏小,在林分中处在较为优势的地位。④空间结构因子对林分空间结构综合指数的关联度大小为M K U R CI。结论:落叶松人工林空间结构综合指数偏低,树种混交度不高、树木生长空间不足,林木之间存在较大的竞争。     

基于Voronoi图与Delaunay三角网的杉木人工纯林林木补植位置与空间配置

杉木人工纯林被划归为生态公益林,为了提高物种多样性,在杉木纯林内补植阔叶树种是多功能经营的一种有效手段。为了在杉木人工纯林林木补植时尽可能优化林分空间结构,本文提出基于Voronoi图与Delaunay三角网的补植位置与空间配置方法。以林木个体所在空间位置为平面相异点构建Voronoi图和Delaunay三角网,Voronoi图量化对象木的K-阶邻近关系,Delaunay三角网确定相邻木间的距离、角度和林木间的林隙。考虑林分的水平空间结构,选取基于Voronoi图的变异系数、混交度和竞争指数分别描述林木的分布格局、混交程度和竞争关系,建立林木和林分空间结构调控的均质性目标。林木补植前进行两株萌生木与枯死木的抚育间伐,补植分两次进行,第一次补植栾树,马褂木,第二次补植观光木,依据林木间Delaunay三角形面积大小确定林木补植位置,依据K阶邻近林木关系进行补植林木的空间配置,以达到林分空间结构优化的目的。因为研究对象为杉木人工纯林,补植前林分的树种混交度很低,介于0.011~0.063,由于属于杉木幼龄,还没有郁闭,竞争指数介于0.699~0.833,竞争强度较小,基于V图的林木分布变异系数介于1.662~2.354;林木补植后林分树种混交度得到提高,第二次补植后树种混交度(0.191±0.007)比第一次补植后的树种混交度(0.186±0.005)有所提高,均明显大于补植前树种混交度(0.042±0.020),补植后不仅物种多样性增强,树种混交程度增强;补植后竞争指数增大,第二次补植后林分竞争指数(4.67±0.32)比第一次补植后林分的竞争指数(4.41±0.24)有提高,均大于补植前林分的竞争指数(3.92±0.20),表明补植后竞争强度增强;第二次补植后基于Voronoi图的变异系数(0.48±0.07)比第一次补植后基于Voronoi图的变异系数(0.55±0.10)降低,均小于补植前基于Voronoi图的变异系数(2.04±0.31),表明补植后空间分布更均匀。基于Delaunay三角网进行林木补植能够调整林木的空间分布,基于K阶邻近的林木补植空间配置能够尽可能提高补植林木混交度与林分混交度,且补植树种越多,混交度越大,本文提出的林木补植方法可以实现林木补植在提高生物多样性同时优化林分空间结构。本研究为林分空间结构调整与优化林木补植提供理论依据,促使杉木人工纯林导向近自然林,实现多功能的森林经营。     

基于加权Voronoi图的杉木生态公益林空间结构量化分析

以湖南省福寿国有林场内24年生杉木生态公益林为研究对象,通过胸径加权Voronoi图确定各中心木的邻近木,计算混交度、大小比数、聚集指数、林层指数和开敞度5个空间结构指数,全面分析了该林分的空间结构特征。结果表明:1)林分平均混交度为0.21,为弱度混交,树种空间隔离程度较低;2)林分平均大小比数为0.58,林分胸径大小分化不太明显,处于中等竞争状态;3)林分平均聚集指数为1.06,林木总体上处于由均匀分布向随机分布演替的过渡阶段;4)林分平均林层指数为0.24,林木在垂直空间上配置较为简单;5)林分平均开敞度为0.23,林木生长空间不足。     

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。     

基于加权Voronoi图的杉木生态公益林空间结构分析

以湖南省福寿国有林场杉木生态公益林为研究对象,通过将林木胸径、树高和冠幅作为综合权重,改进Voronoi图确定林木的邻近木,进而计算各空间结构指数,分析林分的空间结构特征。结果表明:林木空间结构以1株中心木与5株邻近木组成的空间结构单元最为常见,林木空间影响范围随综合权重的增加而增加;不同林龄杉木林树种空间隔离程度均较低,幼龄林全林分平均混交度为0.34,属于中度混交,中龄林和近熟林全林分平均混交度分别为0.17和0.23,为弱度混交;3种不同林龄的优势树种杉木的平均胸径大小比数均为0.50左右,表明林分处于中等竞争状态;各样地平均角尺度均小于0.475,表明不同林龄杉木林林木均处于均匀分布状态。     

基于Voronoi空间单元的林分空间结构智能优化研究

使用Voronoi法确定对象木与相邻木存在边缘校正不准确和阈值大小不确定等问题，不利于林分空间结构量化描述。针对这些问题，本研究设定所有距离样地边界线小于0.5 m且不完整的Voronoi单元中的林木为非对象木，并引进对象木与相邻木的距离调控阈值Rmax,修正了Voronoi空间单元在边缘效应处理上存在的对象木和相邻木选取不合理问题。基于修正的Voronoi空间单元，构建了多目标生态采伐方案，并通过蚁群算法进行智能优化。结果表明，调控前20个样地中4个林分空间结构状况相对较差的样地，通过模拟采伐调控后，适应度函数分别提升0.72,0.92,0.93,0.86,证明了该方案对于优化林分空间结构具有较好的效果，可为森林经营决策提供支持工具。     

湖南次生栎林空间结构优化

以湖南省国家森林连续清查中栎类为优势树种的样地作为研究对象,通过空间结构指数结合生长量选取合适的间伐木,为湖南栎类次生林的结构调整提供优化方法。运用邻域分析方法对每一个样地创建Voronoi图,分析林分空间结构特征。根据全混交度、角尺度、大小比数、竞争指数4个主要空间结构指数并运用乘除法的思想构建综合空间结构模型。根据每一株林木的综合空间结构指数选取合适的间伐木进行优化。用相容性林分生长收获模型模拟最优断面积,用最优的断面积控制间伐量,使得林分被间伐后,其生长活力能得到提高,在样地结构优化的同时达到提质增量的目的。以2 277号样地为例,根据模型确定样地间伐木为21株,株数间伐强度为16.27%,且间伐后的林分树种个数与径阶个数都未减少;间伐后的林分全混交度提高3.70%,林分整体竞争强度降低31.74%,林分的角尺度降低0.46%,林木的分布格局趋于随机分布,林分空间结构指数增加160.12%,使得林分的空间结构得到大幅的改善。林分的结构越合理,稳定性就越高,发挥的功能作用就越多。本研究以湖南栎类次生林为研究对象,在提出林分空间结构优化目标的基础上,结合了生长量的优化,构建林分间伐空间结构优化模型和每个年龄段的最优断面积预测曲线,为栎类次生林空间结构优化调控和林分提质增量措施的制定奠定理论基础。     

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。     

天然次生林间伐强度的探讨——以国有青石冈林场木荷次生林为例

从林分空间结构指标参数出发,提出了以角尺度为主要调整目标的林分空间结构优化方案。结合林木间伐指数,确定间伐木,并进行间伐后林分空间结构的分析,最终确定间伐强度,结果表明:间伐后林分中林木的空间分布格局由团状分布调整为随机分布,林分平均角尺度ω=0.49,混交度得到提高,林木竞争指数和间伐指数均减小,大小比数基本保持不变,林分调整达到预期目标,林分结构得到优化,由此确定的间伐强度为26.2%。     

山庄林场人工油松林空间结构分析

本文采用角尺度、大小比系数和密集度三个林分空间结构指数对山庄林场人工油松林空间结构进行分析,结果发现,人工油松林分水平分布表现出均匀和团聚状态;树种间生长优势不明显,林分差异不显著;林分呈现高度密集分布。提出通过抚育间伐,降低林分密度,改善林分空间结构,促进林木健康生长。     

基于知识粒度的林分择伐空间结构优化研究

以湖南省大围山自然保护区2个天然阔叶混交林样地为应用实例,选取自由度、混交度、大小比数、健康指数、空间密度指数和目的树种特性指数等6个空间结构影响因子来分析林分采伐木的确定,建立林分择伐空间结构优化模型。应用粗糙集理论中的知识粒度赋权法挖掘林分空间结构影响因子之间的相关性及其重要度,得到各影响因子的权重,从而确定间伐指数。应用知识粒度的赋权法对其中一块样地各影响因子的原始数据进行分析,得到各影响因子的权重。在确定间伐强度的前提下,对另一样地进行林分择伐空间结构优化,确定采伐木。结果表明:知识粒度赋权法不依赖专家经验,直接从原始数据中挖掘信息来确定权重,可使间伐指数的计算更客观实际。     

基于加权三角网的林分空间结构综合指数模型

【目的】基于加权三角网提出的林分空间结构综合指数模型,为综合性评价林分空间结构及制定森林经营决策方案提供一种新的方法模型。【方法】选取林木的自身属性(胸径、树高和冠幅)为综合权重,建立了一种用于描述林分空间结构单元的加权三角网。引入微观经济学中C-D生产函数的相关理论,构建了以全混交度、角尺度和交角竞争指数3个参数作为"投入",以林分整体空间结构综合指数作为"产出"的林分空间结构生产函数模型,从而定义林分空间结构综合指数(FSSCI)。以实验样地为例,对基于加权三角网确定的3个参数和FSSCI进行适用性评价。【结果】1)天然林样地加权前后的3个空间结构参数均符合正态分布;加权前后的全混交度呈显著相关,但由于加权过程中改变了林木的坐标,导致角尺度和交角竞争指数不存在相关性。2)天然林样地加权前后的平均FSSCI存在相关性,相关系数为0.650,Sig.值为0.029;天然林样地的FSSCI与FSSI′之间存在相关性,且两者对天然林的评价结果基本一致,但FSSI′对人工林的评价结果为0,无法做出有效的评价;FSSCI对林分空间结构的评价比传统方法更为全面。【结论】基于加权三角网计算的3个空间结构参数和FSSCI仍然是合理可用的。FSSCI同FSSI′一样对天然林的空间结构评价具有合理性和适用性,但FSSCI的适用范围广于FSSI′,满足天然林和人工林的空间结构评价。FSSCI的提出丰富了林分空间结构综合性评价方法,为森林可持续经营提供了合理可靠的理论与技术支持。     

青石冈林场木荷次生林空间结构调控研究

选取青石冈林场木荷次生林4块样地,计算出样地内各林木的间伐指数,并根据间伐指数值对4块样地进行弱度、中度以及强度间伐模拟来调整林分空间结构。基于不同的间伐强度,根据林分空间结构相关指标(混交度、大小比、角尺度等)和间伐指数对间伐前后的林分空间结构特征变化进行分析,确定了基于中度间伐的方案可以优化该林场木荷次生林空间结构。     

河北雾灵山自然保护区蒙古栎林空间结构分析

以河北雾灵山蒙古栎林为研究对象,利用混交度、大小比和角尺度3个空间结构参数分析了蒙古栎天然林空间结构特征。结果表明:蒙古栎种群密度和断面积占有优势,蒙古栎林平均混交度为0.253,蒙古栎林空间配置简单,林分混交度较低;蒙古栎种群和核桃楸种群以优势和亚优势为主,分别占总林分的57%和64%;在角尺度研究中,相对空间结构单元而言,该林分空间分布格局为聚集分布。在对林分以森林生态系统健康为前提的经营时,应以森林群落自然生长和演替过程为依据。     

基于CAPV的大兴安岭天然次生混交林林分结构特征

[目的]探明大兴安岭加格达奇地区天然混交林林分结构特征,为该地区森林结构化经营提供理论依据.[方法]以大兴安岭加格达奇林业局天然次生混交林为研究对象,以6种概率分布模型研究林分直径分布,采用角尺度、大小比数、混交度、密集度4种林分空间结构参数以及两种空间结构综合指数对其空间结构进行分析与评价.[结果]林分直径分布特征以...     

基于结构方程模型的杉木公益林林分空间结构评价

【目的】综合评价杉木公益林林分空间结构,确定不同龄组林分空间结构现状,为制定精准可行的林分空间结构优化和经营措施提供理论依据。【方法】以湖南省平江县芦头实验林场杉木公益林为研究对象,基于30块样地实测数据,采用4株木法确定林分空间结构单元,选取全混交度、角尺度和空间密度指数作为内生潜变量水平空间结构的观测变量,林层指数、开敞度和交角竞争指数作为内生潜变量垂直空间结构的观测变量,以林分空间结构为外生潜变量,构建林分空间结构评价结构方程模型,模型输出的路径系数通过归一化处理确定各指标权重,在此基础上对林分空间结构进行综合评价。【结果】1)林分空间结构评价结构方程模型的卡方自由度比值(χ²/df)为1.708,介于1～3之间,比较拟合指数(CFI)、非正规化拟合指数(NNFI)和递增拟合指数(IFI)分别为0.944、0.924和0.946,均大于0.90,各拟合指数均符合适配参考值,模型整体适配度良好;2)内生潜变量水平空间结构、垂直空间结构的权重分别为0.522 9、0.477 1,对外生潜变量林分空间结构的影响大致相同,空间密度指数所占权重最高,是影响林分水平空间...