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。     

一个考虑水分影响的森林生长机理模型

文章介绍了林分生长模型GOTILWA+。该模型基于单株林木生长过程,采用光合作用模型等模型的机理模拟树木的生理过程,从而计算林分生长。该模型具有较为广泛的适用范围,是一个较为方便的可科模拟预测气候变化条件下林分生长和森林碳循环的科学工具。     

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。     

林分断面积生长模拟理论与技术研究

林分断面积是众多测树因子中的核心因子。文中对林分断面积生长规律及其模拟技术研究进展进行了综述, 分析了自然生长林分与间伐林分断面积生长的异同, 并重点从生长方程的选取、断面积模型的分类研制、研制途径及间伐指标、林分自变量及密度指标以及单木竞争指标等5个方面探讨了林分断面积模拟研究进展, 指出林分断面积生长模拟理论与技术领域存在的问题及未来研究重点, 以期为相关研究提供借鉴与参考。     

辽东地区长白落叶松广义线性生长模型研究

长白落叶松是辽宁省主要造林树种之一,其总体质量关系到辽宁省的生态环境建设。文章根据辽宁省森林资源连续清查数据主要调查因子,基于103块调查样地建立林分生长模型,分析林分生长规律。关于模拟林分生长模型,经典的线性模型往往未能解释数据的离散部分;然而,一些离散变量真正影响林分生长。文中将林分生长特性和林木材积的关系作为一个案例研究,通过分析属性,提出了用广义线性模型分析林分生长数据。     

全林整体模型在林分间伐模拟中的效果评定

使用江西大岗山实验局杉木资料,验证了以断面积生长模型为基础的全林分模型系统,得到以下结论：断面积生长模型不仅适用于自然生长状态的林分,也适用于间伐林分;可以用全林分模型系统对林分进行模拟预测,特别是间伐预测,从而为指导林业生产实践提供有益的参考;ＣＣＦ反映了林分的竞争状况,以此可以判断林分的生长状态。     

美国的森林植被模型

从1973年以来, 森林植被模型在美国就被作为森林生长模拟模型来使用, 广泛用于评价林分目前的生长状况和预测不同经营管理措施下林分未来的动态变化。其能够模拟各种不同的森林类型和林分结构, 包括同龄林、异龄林、纯林和混交林, 以及单层混交林和复层混交林等。同时, 森林植被模型能够模拟大多数主要森林树种、森林类型和林分条件在不同森林培育措施(包括疏伐、施肥等)下的变化状况。森林植被模拟体系还能够评价和预测病虫害和火灾等干扰因子对林分状况的影响。目前这个模型已经成为一个高度综合的分析工具体系。     

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。     

林分和林木生长预测模型

本文简要介绍了国外林分生长和林木生长预测模型的研究概况。模型分成5种,即双因素林分产量模型、三因素林分产量模型、森林生长模型、群落动力学模型和产量形成的模拟模型。这些模型被归入3个类型:统计、物理—统计和动力—统计类型。森林生长模型,作为指导森林经营活动,以降低生产成本、提高产量或经济效益,是最有实用意义的。因此,应该首先得到发展。为了从根本上克服栽培和经营上的盲目性,还必须发展从机理出发的产量形成的模拟模型。这项工作需要从事数学、森林气象学、树木生理学和土壤学等学科的研究人员的合作。     

基于竞争指数的杉木林分生长可视化模拟研究

以我国南方速生丰产林——杉木纯林为研究对象,采用改进过的Hegyi的简单竞争指数模型对杉木纯林间的竞争强度进行定量分析,并建立单木生长模型,再通过径阶模型将其应用于全林分,将单木生长模型研究扩展到全林分生长模型研究。同时,通过可视化模拟技术,为更加逼真的恢复和重建林分空间结构提供理论依据。     

林分可视化模拟系统的设计

林分模拟可视化系统是针对林分分布、生长的专业模拟与可视化系统,在计算机上恢复与重建林分空间结构,动态模拟林分生长过程,预测林分生长情况,并进行二维、三维显示.本文分别从系统结构、设计流程、功能方面对林分模拟可视化系统进行了详细介绍.     

基于生长模型的林地“一张图”林分因子更新研究

林地"一张图"是森林资源管理体系的重要平台,运用林分生长模型对林地"一张图"林分因子更新具有现实意义。基于昆明市第4次森林资源二类调查数据,建立了24个树种(组)林分生长模型,通过模型链接实现林分平均树高、平均胸径、每公顷株数、每公顷蓄积和平均蓄积生长量的过程动态模拟。树高生长模型拟合优度R~2介于0.21～0.64之间,胸径生长模型拟合优度R~2介于0.37～0.78之间,蓄积生长模型拟合优度R~2介于0.44～0.92之间;林分生长模型反演昆明市有林地蓄积量预测值与观测值相差37万m~3,云南省蓄积平均生长率反演昆明市有林地蓄积量预测值与观测值相差291万m~3。建立的24个树种(组)林分生长模型,能满足林地"一张图"林分因子更新要求,能动态掌握森林资源消长变化,可为林业政策的制定提供依据。     

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.     

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。     

长白山阔叶林高产大径木林分结构及择伐周期优化研究

以红石林业局为研究对象,建立了长白山林区阔叶林高产大径木收获量和净收益优化模型,其中包括矩阵生长子模型,采伐成本和林木价格子模型。通过大量的省级固定样地资料,对林分生长转移概率模型和进界生长模型进行了参数估计,并对模型进行了比较和修正。林分结构优化模拟时综合考虑了林木最大保留直径(LDT),相邻径级立木株数之比(q),林分保留断面积(RBA)和择伐采伐周期4个因素。模拟结果表明,高产大径木的林分结构参数为:q=1.2、LDT=46cm、RBA≥26m2,采伐周期(C)为10–20年。表9参9。     

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。     

异龄林的生长动态研究

以线性为基础的矩阵模型和非线性模型,一直都被相互独立地用来模拟林分的生长动态。本文在矩阵模型的基础上,提出了异龄林的三单元非线性生长模型,并分别以线性矩阵模型和非线性矩阵模型对林分的生长动态进行了预测。结果表明,非线性模型与矩阵模型的联合使用,具有结构严谨和精度高的优点,不失为一种预测林分生长动态的有效方法。文中所用材料来自长白山林区的红松(Pinus koraiensis)针阔混交林。     

天然次生林不同择伐强度后林分生长动态仿真

基于长期跟踪复测数据,构建单木生长模型和具有时间序列的林分直径分布预测模型,并结合OnyxTREE和3Ds MAX技术,实现不同强度择伐样地不同生长时期的林分生长动态仿真.结果表明:利用该方法进行林分生长模拟,具有更直观、更生动的效果,对森林的经营决策和林业课程的直观教学等具有重大实用价值.     

基于单木生长模型的森林动态模拟系统研究进展

单木生长模型能准确预测林分的生长状况, 对森林经营管理的科学调控具有重要的作用。文中从单木生长模型系统设计的理论假设、与距离相关和与距离无关的单木生长模型系统、单木生长模型的方程设计类型、单木生长模型自变量因子的选择等方面对基于单木生长模型的森林动态模拟系统涉及的关键问题进行了论述, 并对单木生长模型有待深入研究的方向进行了展望, 提出应加强单木生长模型随机效应和单木生长模型向林分尺度扩展的研究, 以期为今后构建高度集约、精确模拟、使用便宜的单木生长模型系统提供参考。     

同龄纯林自然稀疏密度变化的研究

根据植物种群生物量的增长模式和最大密度法则,应用Korf生长方程推导出同龄纯林最大密度的林分和一般密度的林分在自然稀疏过程中密度变化规律的模型.实例验证表明,本文所提出的自然稀疏模型有较高的准确性和较大的适用性,可用于模拟各种自然生长的林分密度动态.