杉木形态三维可视化模拟技术研究

本文从IFS方法在树木建模中的应用出发,结合树木构筑学的特点,提出了一套树木形态数据的调查方法,以杉木为例在湖南攸县黄丰桥林场进行调查实验,通过对所采集的杉木数据的分析,获得杉木一级枝和二级枝枝长、枝根直径、仰角、方位角的分布规律,将其作为IFS变换的入口参数,构建杉木三维拓扑结构,并在.NET和DIRECTX9.0平台上开发了杉木可视化模拟系统,实现了杉木三维可视化模拟。     

杉木形态结构可视化模拟调查方法研究

树木可视化模拟首先是树木形态结构的模拟,对树木形态结构的准确了解对于提高模拟精度至关重要。杉木是我国特有的重要用材树种,从杉木可视化模拟的角度出发,针对杉木的形态结构建模所需的参数,从杉木的整体信息和分枝信息两个方面设计了杉木形态结构调查因子,并提出了相应的调查方法。对所调查的杉木数据进行了统计分析,得出了杉木的结构特征:杉木一级枝仰角主要分布在60~°90°内,方位角基本属于均匀分布,二级枝分布在水平方向上;随着枝下距的增加,枝长减少;枝长越长,子枝个数越多。     

合轴分枝树木可视化模拟系统设计与实现

以槐树为例,构建了合轴分枝树木可视化模拟系统。根据可视化模拟的需要,指出了所需的形态结构因子及其与IFS因子的对应关系。以实测形态参数数据为依据,结合Logistic生长模型,基于IFS算法构建了槐树的三维模型。并以Direct X9.0为三维可视化平台,使用C#语言,采用面向对象设计思想完成了合轴分枝树木可视化模拟系统开发,实现了合轴分枝树木形态参数、生长模型参数设置以及模型输出等系统功能,较好模拟出合轴分枝树木静态与动态的三维可视化模型。     

基于空间结构的杉木树冠生长可视化模拟

[目的]定量研究杉木林分中不同空间结构对林木冠形生长变化的影响,实现基于空间结构的杉木树冠生长可视化模拟。[方法]以湖南省攸县黄丰桥国有林场为试验区,在林分中选择并划分空间结构单元,进行冠形和空间结构数据调查,将林木东南西北4个方向的活枝下高、冠高、冠幅作为林木冠形描述因子,将周围木影响距离、相对树高定义为水平空间结构参数Ph和垂直空间结构参数Pv,使用多元逐步回归的分析方法,分析冠形描述因子与年龄、水平、垂直空间结构参数的关系,建立不同空间结构下杉木冠形的生长变化模型。基于B样条曲线模拟杉木冠形,构建不同生长阶段的三维杉木模型,结合三维动态渲染技术,实现杉木树冠生长的可视化模拟。[结果]通过对年龄和水平、垂直空间结构参数的逐步回归分析,结果表明:林木活枝下高、冠高和年龄、垂直空间结构参数呈现显著相关关系,模型决定系数R~2分别为0.754和0.813;林木各向冠幅和年龄、水平空间结构参数呈现极显著相关关系,模型决定系数R~2为0.623。基于杉木树冠生长模型和三维动态渲染技术,实现了树冠在东南西北不同方向的生长可视化。[结论]通过划分空间结构单元的方法选择研究目标并进行数据调查,使用逐步回归的方法,分析杉木冠形数据和年龄与空间结构数据的关系,建立树冠各方向活枝下高、冠高、冠幅的生长模型,结合三维动态渲染技术,使用MOGRE三维渲染引擎作为工具,实现了基于空间结构的杉木树冠生长可视化模拟。     

基于样本库的杉木林分生长动态可视化模拟

目的 通过构建杉木生长样本库,研究一种考虑林分空间结构与生长之间交互过程的生长模拟方法,同时结合三维可视化技术,实现林分生长动态可视化模拟。 方法 以2012-2017年湖南省黄丰桥国有林场6块杉木样地的连续调查数据为数据源,考虑相邻木树冠侧方挤压及上方光照遮盖对中心木生长的影响,研建基于空间结构单元的水平、垂直空间结构参数,在此基础上,选取特征指标构建样本库,以马氏距离作为待模拟林木与样本库的匹配准则,对林木与样本库进行迭代匹配,实现考虑空间结构与生长交互过程的林分生长模拟。同时基于三维模型剖分及动态组织方法,采用节点动画技术对林分生长动态进行可视化表达。 结果 经相关性对比分析,选取年龄、胸径、水平、垂直空间结构参数及胸径连年生长率作为特征指标构建样本库预测胸径生长（包含杉木8934株,其中死亡97株）,采用线性建模预测树高、冠幅、活枝下高生长。通过对样地观测值与生长预测值进行配对样本T检验及线性回归,结果表明：胸径>树高>冠幅>活枝下高的生长预测效果良好,具体顺序为胸径>树高>冠幅>活枝下高,线性回归决定系数R2分别为0.925、0.556、0.482、0.459。 结论 基于样本库的林分生长动态可视化模拟方法能实现胸径、树高、冠幅、活枝下高4个指标的生长可视化,效果形象直观,能满足林业科研和生产实践要求。     

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。     

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。     

人工林经营流程式可视化模拟方法研究

针对目前森林经营可视化模拟现状,以面向林木生长过程的经营为基础,引入流程机制进行经营措施的模拟定制,设计了一种流程式经营过程可视化模拟方法。根据经营过程措施方式不同将林分经营过程进行流程组件式拆分,抽象经营措施为独立的流程模块,对应的经营措施指标抽象为具体的指标参数,采用拖拉构件方式进行经营流程定制,通过解析和执行经营流程过程,得出经营可视化模拟结果。最后以具体的林分经营过程实例分析此方法的可行性并取得了良好的可视化模拟效果,可为森林经营决策提供一定的依据。     

基于本体规则和案例推理相结合的树木生长模拟——以杉木为例

采用本体规则推理和案例推理相结合的方法表达树木生长与其周围环境之间的复杂关系。通过建立面向森林生态领域的本体知识库来存储相应的本体、规则和案例,基于规则和案例推理开展树木种植适宜性判断以及树木立地质量评价;根据立地质量估算树木生长参数,以三维可视化的方式对不同环境下树木生长进行模拟。以福建省顺昌县浦上林场杉木为例,对本文提出的方法进行准确度验证,语义推出的立地指数精度达到80%。试验结果表明,该方法为描述树木生长与环境之间的复杂关系提供了一种语义表达和推理途径,为不同环境下树木生长预测研究提供了一个可行的方法。     

杉木采伐迹地两种更新方式调查初报

根据调查研究和３０多年的生产实践，我们认为在北亚热带南缘的太子山地区，在适合杉木生长的宜林地段，杉木采伐后仍然栽杉木。原不适宜杉木生长的土壤，第一代杉木长得不好的地段，杉木采伐后应改换其它树种。更新方式分为两种，一是大面积植苗造林，二是少数地区可以控制采用萌芽更新。     

Design and Implementation of Individual Tree Growth Visualization System of Cunninghamia lanceolata

Nonlinear mixed effects model(NLMEM) is built on the relationship of the fixed and random effects in the regression function.The NLMEM has an obvious comparative advantage in analyzing the longitudinal data,repeated measures data and multilevel data.Two-level NLMEM is used to analyze the dominant height for Chinese fir (Cunninghamia lanceolata).The authors outline the two-level NLMEM and introduce the parameters estimation method of the model.Based on five common Richard and Logistic models,the mixed model is built.The modeling data are used to calculate and compare with 19 models derived from each based model,and 5 optimal mixed models are built.Compared the 5 optimal mixed models with traditional regression models,it is showed that the two-level NLMEM has a better fitting effect than the regression model.     

虚拟树木生长建模及可视化研究综述

虚拟树木,就是应用计算机模拟树木在三维空间中的生长发育状况,近年来已成为植物学、农林业、环境科学和计算机领域的研究热点.生长模型和可视化技术是它的核心内容.虚拟树木生长模型包括形态结构模型、功能模型和结构-功能模型等,其中结构-功能模型可以模拟树木与环境间的相互关系,其结果为树木的三维结构,因此它最为接近现实树木的生长,是虚拟树木生长模型的发展方向.树木形态的复杂性与计算时间和空间的矛盾一直是可视化研究中的难点.树木可视化还有不同于其他物体的特性,如多级分枝、枝条的弯曲、自相似、向光性、树木分枝间的光滑与非光滑连接等.树木可视化软件可分为2类:纯图形学软件和基于结构-功能模型的软件,其应用已涉及娱乐、商业、计算机辅助景观设计、教育、科研和林业生产等方面;但在树木构筑型数据的采集和管理、结构-功能模型的建立、树木可视化技术的研究及面向林业生产等方面仍需要大量的工作.     

虚拟景观下林火蔓延三维可视化研究进展

林火行为的研究与RS、GIS、GPS、林火数学模型、信息网络、数据库、计算机图形学、虚拟现实等技术密切相关,近些年来,这些技术的发展以及其集成化,使得对林火的研究从二维表达方式,再到如今的三维可视化表达,经过了一个又一个阶段.林火蔓延模拟与可视化的研究趋势是注重真实再现三维虚拟森林景观、多用户参与快速决策和网络信息服务等方面.文章以林火模型的发展、林火模拟系统的实现、以及与之相关的可视化技术的发展、林火模拟的实例几点为框架,对如今虚拟景观下林火蔓延三维可视化技术的研究状况和趋势进行了概述.     

基于SketchUp和ArcGIS的校园树木三维可视化

通过外业测量获得数据并用AutoCAD绘制校园地形图及树木点图,对校园所有树木进行拍照和属性调查,利用SketchUp软件的建模技术,以DEM数据可视化时得到的三维地形模型为基础,对北京林业大学校园树木进行了三维建模仿真,实现树木三维可视化,并结合地理信息系统管理平台同步树木属性信息查询,实现了树木高效真实的可视化效果.     

杉木起苗后不同处理方法对根生长势的影响

苗木品质的好坏直接影响到造林的成败。在起苗到造林的过程中 ,由于对苗木处理不当 ,苗木地上或地下部分常易遭受损伤 ,或丧失水分 ,从而影响苗木的生活力 ,甚至导致造林失败。研究上述不良现象对苗木品质的影响 ,为起苗到造林过程中的苗木保护提供依据具有重要意义[1] 。1　材料与方法1.1　材料杉木 [Cunninghamia lanceolata( Lamb.) Hook.]1年生播种苗于 1999年 3月 2 0日随机起自安徽省宣州市敬亭山绿化管理处苗圃。起苗后立即按国标 [2 ] 的要求测定苗高、地径、长度≥ 5 cm侧根数等形态指标。测定时 ,发现 3级以下的苗木随时剔除。…     

毛竹纯林与竹杉混交林竹材形态质量的比较研究

通过对毛竹杉木混交林、毛竹纯林5个竹材形态质量指标的比较研究,结果表明:竹杉混交林立竹平均胸径较毛竹纯林大5.0%;立竹全高、枝下高与立竹胸径呈正相关,竹杉混交林较毛竹纯林分别增加9.0%、8.7%,竹杉混交林对立竹全高、枝下高增大的贡献率小,分别为2.7%、3.1%;竹林经营类型对立竹胸高、竹壁厚度的影响较全高、枝下高大,竹杉混交林较毛竹纯林提高6.9%;尖梢度值与立竹径级不相关,与竹林经营类型密切相关,竹杉混交林显著大于毛竹纯林,增加幅度达20.9%。尖梢度值≥0.4的为竹材匀称竹林,<0.4的为竹材不匀称竹林。