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。     

杉木单木生长可视化模拟系统设计与实现

以杉木为例,采用从可视化模拟角度设计的调查参数调查杉木形态结构,根据实际调查数据对杉木形态结构特征进行了分析。结合生长曲线控制下的迭代函数系统方法,采用面向对象的设计方法,根据DIRECTX9.0提供的API及模型渲染技术,在.NET和DIRECTX9.0平台上,使用C#语言建立了杉木单木生长可视化模拟系统,实现了单株杉木静态和动态的三维可视化模拟。     

国内树木三维可视化技术研究进展

由于树木形态的复杂性对模拟技术和系统开销的要求较高,树木生长的生理确定性和长势不确定性等特点,使树木三维可视化的研究至今仍未得到一个完备的具有林业研究意义的三维计算机树木模型.本文在广泛研究国内树木三维可视化软件开发的基础上,从分形理论、图像解析和GIS技术三个方面对现有研究进行分类阐述,简要叙述了现有研究的主要技术思路与最新研究成果,并指出了现有研究中存在的主要不足.     

杉木人工整枝过程可视化模拟方法

以杉木为实验对象,实现了人工中度整枝全过程的可视化模拟。结果表明:该方法可有效实现人工整枝过程中的剪枝、择枝、枝干下落、与地形碰撞等效果模拟。该方法有效结合了业务工作与可视化模拟技术,具有较强的可视性、交互性与体验感,可用于指导人工整枝作业,提高林木抚育技术水平。     

杉木人工林抚育间伐可视化模拟技术研究

以湖南省攸县黄丰桥国有林场为试验区、以森林抚育间伐为例、以杉木人工林为主要研究树种,研究森林经营措施的可视化原理和方法,建立了一个面向森林经营管理的虚拟森林原型系统。系统以林业调查数据为数据源,实现虚拟森林漫游、小班属性查询、抚育间伐模拟等功能,为森林资源和森林经营可视化提供了新的平台。     

国内树木三维可视化研究进展

利用科学的计算方法，将自然界中千变万化的树木形态转换为直观的几何图形，并将其生理结构、生长过程的复杂数据在计算机中进行计算和模拟，称为单株树木的可视化研究。文章介绍了中科院的双尺度自动机模型、浙江大学对于树木的图形图像处理技术的研究以及北京林业大学针对树木生理机构对树木进行的可视化研究。分析了目前树木三维可视化研究中存在的问题，提出了今后的研究方向。     

国内树木三维可视化研究进展

利用科学的计算方法,将自然界中千变万化的树木形态转换为直观的几何图形,并将其生理结构、生长过程的复杂数据在计算机中进行计算和模拟,称为单株树木的可视化研究.文章介绍了中科院的双尺度自动机模型、浙江大学对于树木的图形图像处理技术的研究以及北京林业大学针对树木生理机构对树木进行的可视化研究.分析了目前树木三维可视化研究中存在的问题,提出了今后的研究方向.     

森林火灾的三维可视化模拟研究

选用王正非和毛贤敏林火蔓延模型,采取元胞自动机的算法模拟林火蔓延过程,通过Unity3D实现三维地形和林火的显现,实现在模拟的三维环境中,根据气象、地形、植被因素的不同模拟林火的发生发展状态,通过三维模拟林火的发生发展、预判其发展态势,对组织指挥扑救,提高灭火效率和确保灭火人员安全具有十分重要意义。     

基于三维虚拟环境的林分结构调整可视化模拟技术

[目的]以真实林分三维场景为模型,结合计算机虚拟现实技术,实现对真实林分结构的调整优化可视化模拟。[方法]以湖南攸县黄丰桥国有林场杉木与鹅掌楸人工混交林为研究对象,采用可视化模拟技术,基于三维虚拟环境建立林分结构调整可视化模拟系统,实现对林分结构的优化调整进行可视化模拟。通过对林分的角尺度、大小比、混交度、开阔比等结构的计算分析,结合公告板显示技术和射线查询算法,在MOGRE构建的林分三维场景中对林分结构调整过程进行可视化模拟。[结果]样地林分结构经过调整后,平均树高由12.8 m变成13.6 m,平均胸径由17.1 cm变成18.6 cm;林分平均角尺度由0.449变为0.481,分布格局由调整前的均匀分布变成随机分布;林分平均大小比由0.511变为0.519,样地内林木生长更具有优势;林分平均混交度由0.093变为0.129,林分结构更加稳定,林分的整体质量也得到了提高。[结论]本研究采用可视化模拟技术和样地调查数据,构建虚拟三维森林环境,在三维场景中,森林经营者不仅能查看样地中每株林木构筑性属性,观察林分样地的整体状态,还能对林分结构进行优化调整,实现在虚拟森林环境中对样地林分结构调整进行可视化模拟。     

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.     

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。     

基于实测数据的杉木构筑型研究

20世纪70年代,著名植物学家Halle和Oldeman首次正式提出了树木的构筑型概念并总结出热带木的23种构型模式,同时编制了分析热带树木构筑型的检索表开始了对植物构筑比较系统的研究.     

抚育间伐对杉木人工林生长及出材量的影响

间伐对人工林生长及木材质量具有重要影响。在浙江开化开展了间伐强度（强度、中度和对照）和间伐方式（间伐1次,间伐2次）对杉木人工林生长及出材量等的影响研究,第1试验区大径材培育林分在第7年和第14年进行了2次间伐,第2试验区中径材培育林分仅在第12年时进行1次间伐。结果表明：22年生大径材培育林分和19年生中径材培育林分不同间伐处理之间树高、总断面积的差异均不显著。间伐显著增加了林木胸径的生长,大径材培育林分强度和中度间伐处理的平均胸径分别比对照增加13.78%和9.69%,中径材培育林分强度和中度间伐处理的平均胸径分别比对照增加12.28%和7.02%。间伐显著促进了林木单株材积的增加,2组试验林分活立木材积随着间伐强度的增加而降低,第1试验区22年生林分不同间伐强度之间活立木材积的差异不显著（P>0.05）,第2试验区强度间伐活立木材积显著低于对照（P<0.05）,中度间伐林分活立木材积与对照和强度间伐之间的差异不显著（P>0.05）。2组试验林分总蓄积和出材量也随着间伐强度的增加而降低,二者在3种间伐处理之间均没有显著差异（P>0.05）。间伐强度不能有效增加林分活立木材积和林分出材量,间伐次数对林分出材量及出材规格有重要影响。试验区杉木大径材培育以2次间伐,总间伐强度50%左右较为适宜,而中径材培育则以1次中度间伐（约25%）为宜。     

杉木密度间伐试验林林分断面积生长效应

通过对26年生杉木密度试验林进行多次间伐后的结果进行比较研究,结果表明:(1)只要人工林立地条件相同,经过足够长的时间,林分断面积最终趋于一致,与是否间伐无关;(2)随间伐次数增加,获得的木材径阶也逐渐增大,未被间伐的保留木则多为大径材;(3)对于立地指数大于16的杉木宜林地,宜采用高密度造林、多次间伐的经营模式,以生产不同规格用材满足木材市场需求,还可提高林分累积断面积的生长量;对于立地指数小于14的杉木宜林地,应该采用稀植造林,以生产小、中径材为主;(4)应在立地条件好、低密度造林条件下培育大径材林木;(5)在立地指数小于14的杉木宜林地,间伐在促进林分断面积生长方面的贡献并不明显,对林分断面积生长起主要作用的因素是立地质量。     

近自然化改造对杉木人工林物种多样性的影响

在广西凭祥市热林中心青山实验场设置杉木人工林近自然化改造样地,进行3种间伐强度处理(75%、55%、35%),均匀套种4种阔叶树。改造5年后,研究不同间伐强度近自然经营对群落组成、物种多样性和林分生长状况的影响。结果表明:近自然化改造5年后,乔、灌、草3层的物种数明显增加,灌草层的优势种有所变化,但各间伐处理的优势物种大致相同;各间伐处理的灌木层物种多样性指数无显著差异;改造后各处理草本层物种多样性指数均高于未改造的纯林,各处理草本层的Simpon指数和均匀度指数均显著高于改造前的纯林。杉木胸径随间伐强度的增大而增加且差异显著,但各处理间树高无显著差异;套种的4种阔叶树的胸径、树高随间伐强度的增大而增加,大叶栎、红椎的胸径、树高生长量在不同间伐处理林分中有显著差异;高间伐强度改造的杉木人工林适合套种阳性树种大叶栎、米老排和中性树种红椎,中等间伐强度改造的杉木人工林适合套种耐阴性树种润楠。     

杉木林土壤微生物区系对短期模拟氮沉降的响应

通过模拟氮沉降试验(设置2种氮形态5种施氮水平(N0、N1、N2、N3、N4分别代表0、20、40、60、80 kg·hm-2·a-1,共10个处理)研究杉木林土壤微生物区系的变化。结果表明:沉降第1年,高氮处理对微生物数量的影响较显著,氮处理时微生物数量的变化波动较大;沉降1年后,各处理的变化规律稳定,波动较小。12月份各处理间微生物数量和细菌数量变化幅度较小、氮处理对其影响不显著,故不宜在12月采集土样。氮沉降量影响微生物总量,总体而言低氮处理促进微生物生长,最高氮处理抑制微生物生长,NH4+-N2或N3和NO3--N3处理微生物总量最多。不同微生物类群对氮沉降形态和沉降量的响应不同,土壤细菌的变化规律和微生物数量的变化规律一致,低氮处理时,硝态氮处理对细菌数量生长的影响大于铵态氮处理,2种形态氮的N2或N3处理细菌数量最大。铵态氮比硝态氮更易影响真菌的生长,且NH4+-N1和NO3--N3处理真菌数量最多。不同氮沉降形态对放线菌数量影响显著,沉降1年后高氮沉降量对放线菌生长略有促进作用。     

杉阔混交人工林林分空间结构分析

选择以杉木和木荷为优势树种的中亚热带人工林为研究对象,结合树种组成Ⅰ和Ⅱ,利用混交度、大小比数和角尺度3种结构参数,分析了杉阔混交人工林林分空间结构.结果表明:优势树种杉木和木荷以弱度混交和中度混交为主,林分平均混交度分别为0.45和0.52,树种空间配置较简单,林分树种混交程度较低;杉木、木荷和苦槠大小比数分布比较均匀,平均大小比数在0.5左右;其余树种大小分化明显,平均大小比数在0～0.88之间,既有占优势的树种(泡桐、马尾松和丝栗栲),也有受压的树种(柯木、漆树、枫香、青冈和虎皮楠),林分平均大小比数分别为0.50和0.52,处于中庸生长状态,乔木层树种不稳定;在角尺度研究中,相对空间结构单元而言,林木水平分布存在波动性变化,分布格局呈聚集分布,平均角尺度分别为0.549 9和0.536 4.这些林分空间结构信息可为指导杉阔混交人工林合理择伐经营提供科学依据,通过合理择伐经营进行林分结构调整,提高林分质量,优化林分空间结构,以便更好地发挥其功能.     

三峡库区杉木马尾松混交林和马尾松纯林的土壤含水量空间变异性

土壤水分含量是对地表生态过程有着重要影响的生态因子,在三峡库区生态环境保护中具有重要作用。选取三峡库区典型植被类型杉木、马尾松混交林(A)和马尾松纯林(B),通过网格(3.00 m×3.00 m)取样,地统计学方法研究群落(30.00 m×30.00 m)0.00 - 20.00 cm土壤水分的空间特征。结果表明:(1)两种典型植物群落土壤含水量空间变异性不同,样地A和样地B土壤含水量的变异系数分别表现出弱和中等强度的变异性;(2)两种典型植物群落土壤水分具有良好的半方差结构,半方差函数曲线可以用球状模型进行拟合。土壤水分的空间相关范围存在明显的差异,有效变程分别为51.00 m和12.37 m;土壤水分分布格局呈明显的斑块状分布;(3)在本研究区域内,植被、地形和地貌等是影响土壤含水量空间异质性的主要因素。     

Comparing aboveground carbon sequestration between moso bamboo (Phyllostachys heterocycla) and China fir (Cunninghamia lanceolata) forests based on the allometric model

The purpose of this study was to compare carbon sequestration between moso bamboo (Phyllostachys heterocycla) and China fir (Cunninghamia lanceolata) forests. The study site was located in the lower mountain area of central Taiwan, where both moso bamboo and China fir were rich. In addition, moso bamboo and China fir forests were surveyed on 12 and 19 plantations, respectively. We predicted carbon sequestration based on the allometric model for moso bamboo and China fir forests and compared the relationships between characteristics of bamboo forests and elevation. The results showed that mean diameter at breast height (DBH), culms per hectare and aboveground biomass were not clearly affected by elevation, whereas a negative correlation (R = −0.600, p = 0.039) between mean DBH and stand density was found for moso bamboo forests. Moreover, the aboveground carbon storage was higher for China fir forests than for moso bamboo (99.5 vs. 40.6 Mg ha⁻¹). However, moso bamboo is an uneven-aged stand which is only composed of 1-5-year-old culms, while China fir is an even-aged stand and the age range is from 15 to 54 years, such that, per year, the mean aboveground carbon sequestration is 8.13 ± 2.15 and 3.35 ± 2.02 Mg ha⁻¹ for moso bamboo and China fir, respectively. On the other hand, the mean carbon sequestration of China fir decreases with increasing the age class. Furthermore, the ratio of moso bamboo to China fir is 2.39 and a T-test showed that the aboveground carbon levels were significantly different between these two species; thus, moso bamboo is a species with high potential for carbon sequestration.