优化林分空间结构的森林经营方法探讨

介绍了森林经营的概念、目的以及方式,分析了林分空间的森林经营原则,最后,提出了优化林分空间结构的森林经营方法,为实现优化林分空间结构提供借鉴。     

遗传算法求解林分空间结构优化问题

林分空间结构优化近似非确定性多项式难题,为了提高其优化精度和效率,提出一种基于遗传算法的林分空间结构多目标优化方案。在构建林分空间结构多目标优化数学模型的基础上,将林分中的林木编码,使用1条染色体代表林分空间结构优化过程中的1个非劣解,通过选择、交叉和变异等方案逐步更新染色体结构,解决了林分空间结构多目标优化问题,并以湖南省大围山及乌云界自然保护区中4块方形试验样地中的林木数据进行了仿真试验。结果表明,大围山地区样地D1的林分适应度值从0.057提升到0.076,样地D2的林分适应度值从0.134提升到0.474;乌云界地区样地W1的林分适应度值从0.098提升到0.122,样地W2的林分适应度值从0.099提升到0.373。各样地林分适应度值均有不同程度的提升,表明遗传算法在求解林分空间结构多目标优化的问题上是有效的。     

林分择伐空间结构优化模型研究

提出了林分择伐空间结构优化的建模方法 ,突破以功能优化为目标的或称功能优化模型的建模思想局限性 ,并建立了林分择伐空间结构优化模型。该模型集成现代森林经理学理论、生物多样性保护与信息技术 ,并成功地与检查法相结合。模型属非线性多目标整数规划 ,目标函数是基于混交、竞争和空间分布格局的空间结构 ,非空间结构作为主要约束条件。MonteCarlo法是模型求解的可行方法。以吉林省汪清林业局金沟岭林场的一个固定样地为例 ,用本模型进行择伐规划 ,得到具有空间位置信息的最优采伐方案。     

大兴安岭主要森林类型林分空间结构及最优树种组成

以2011—2012年大兴安岭的44块固定样地调查数据为基础,以常用的林分空间结构参数(角尺度、大小比、混交度、林分空间结构指数和林分空间结构距离)为切入点,对大兴安岭主要森林类型的林分空间结构特征及最优树种组成进行研究。结果表明:天然落叶松林、针叶混交林以及针阔混交林的林木水平分布格局均表现为随机分布,而白桦林则为明显的聚集分布;4种林型中树木的生长整体处于中庸状态,落叶松处于明显优势地位,其他伴生树种则处于不同程度受压状态;落叶松混交程度随着其优势程度的增加而降低,其他伴生树种则具有较高的混交度,整体上天然落叶松林、白桦林的树种空间隔离程度较低,而针叶混交林、针阔混交林的林分平均混交度相对较高;大兴安岭4种主要森林类型林分空间结构的优劣表现为针阔混交林针叶混交林天然落叶松林天然白桦林;天然落叶松林最优的树种组成为8落,其次为7落。     

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。     

林分空间结构可视化研究综述

林分的空间结构是描述林分状态及其改变的重要指标,本文结合林分的结构特征,即以林木空间分布格局的分布类型为基础,通过现有数据包括森林资源二类小班因子调查表和植物形态特征数据库,论述林分空间结构的可视化方法.     

基于林分状态特征的森林经营试验样地设计新方法

传统田间试验设计方法如顺序设计、拉丁方设计以及随机区组设计方法在很大程度上考虑了林分立地、土壤或肥力等方面的差异,但没有关注立地之上的"试验对象即林分"的状态差异,加上其有限的随机过程和缺失量化的目标函数等缺陷,从而谈不上是优化的试验设计,无法保证试验开始前处理间林分状态特征的一致性。本文提出了一种全新的森林经营田间试验优化设计方法——基于林分状态特征的完全随机优化设计,并将其应用于甘肃小陇山锐齿栎天然林的森林经营田间试验设计中。基于林分状态特征的完全随机优化设计得到小区排列方案,其处理间林分状态特征参数的差异均小于5%,优于传统田间试验设计方法,能确保试验林分状态的一致性。利用R语言实现该优化设计并使其可以在计算机上自动得到最佳的小区排列方案,提高了森林经营田间试验的精度,为科学试验的开展奠定了坚实的理论基础。     

林分空间结构参数角尺度的标准角选择

角尺度是一个刻画森林空间结构的新参数,通过描述相邻木围绕参照树的均匀性来进行林木分布格局的判定。角尺度对复杂森林的空间结构有很强的解析能力。标准角是衡量参照树周围4株最近相邻木分布均匀性的标准,是影响角尺度使用精度的关键因子。理论推导出的标准角应为72°,这个标准角能使随机分布林分的角尺度均值最接近0.5,从而与角尺度定义中林木随机分布时角尺度取值为0.5相一致,这个观察被进一步模拟的100个随机分布的林分所证实。     

森林空间结构研究现状与发展趋势

介绍森林空间结构的概念、森林空间结构指数及其存在问题,阐述森林空间结构的研究现状与发展趋势。指出当前的森林空间结构研究主要针对森林空间结构进行诊断、描述和模拟,并未在森林经营活动中发挥作用。面向现实森林经营活动的森林空间结构调控将是未来研究的发展方向。     

森林多功能经营技术研究综述

科学合理的林分结构调整对于森林多功能经营是非常重要的。现在国内外常用的表达林分结构的指标,更趋向于与空间位置相关的指标。主要基于林分结构与森林功能的关系,探讨了如何实施森林经营技术才能使森林效益最大化。     

Discussion on Spatial Optimization Modeling of Water Resource Conservation Forests and Management Practice of Forest Functions

According to the unification principle of system structure and system function of the Water Resource Conservation Forests,seven factors were selected from stand spatial structure,trees structure and healthy of woods,the multifunction management optimization model target was confirmed by using nonlinearity multi-objective programming approach, and the target function-stand spatial structure homogeneity index was defined to establish spatial optimization models with restraining conditions set up in diversity of stand structure and spatial structure.The spatial structure of available typical stand in the wet land area in southern Donting Lake was optimized by means of selective cutting and reinforcement planting.The results showed that the spatial structure was improved obviously and trees diversity and stand health were not weakened.It’s suggested that the established optimization model can effectively guide multifunction management,stand structure optimization and the steadiness of ecological ecosystem and it is convenient and operable in practice,and it’s very important to protect and recover ecosystem of Water Resource Conservation Forests.     

借鉴“林分施业法” 开展天然林经营的探讨

我国天然林保护工程已经启动,许多地方的天然林已经基本上得到了有效的保护。当前急需研究的是如何进一步对已经保护起来的天然林进行科学合理的经营管理,最终达到可持续经营的目的。本文论述了日本天然林经营、研究现状,介绍了日本东京大学演习林的"林分施业法"经营技术,提出了借鉴"林分施业法"作好天然林保护工作急需研究解决的几个森林经营技术问题。     

森林生态系统经营中有关森林结构问题的探讨

森林生态系统经营是将森林作为一个复杂的生态系统来经营,在对森林资源的经营利用过程中,应维持森林生态系统的健康与完整,并长期保持系统的功能良好．提出将小班区划与林型划分相结合的方法来划分森林生态系统经营的最基本单位,并对森林生态系统经营中森林结构与系统生产力、生产潜力、生物多样性等的关系问题进行了探讨．     

森林分类经营的资源管理对策探讨

森林分类经营是森林资源管理的重要组成部分,本文介绍我国森林资源分类经营开展情况,就实践森林分类经营的内部条件,完善森林资源管理进行了分析,提出了相应的对策。     

金殿国家森林公园旅游产品空间结构建设

对金殿国家森林公园开发的旅游产品从空间结构方面分析其在经营过程中出现的问题并提出相应的优化措施,以此来保证金殿国家森林公园适应森林旅游可持续发展的要求。       

基于结构参数均值的林分空间结构综合评价研究

目的 构建基于相邻木关系的林分空间结构综合指数用以评价林分空间结构优劣,指导林分结构优化。 方法 在诠释林分空间结构参数角尺度、密集度、大小比数和混交度均值意义的基础上,对林分角尺度、密集度和大小比数的均值重新赋值,进行标准化处理,使其成为正向指标;林分平均混交度为正向指标,采用实测值,然后将林分空间结构参数与单位圆法相结合,构建林分空间结构综合评价指数（FSS）,并采用不同林分类型对其有效性进行验证。 结果 运用构建的空间结构综合评价指数对我国4个地区47块样地的评价结果表明：1）天然林中极端立地条件下的天然纯林空间结构最差;2）天然混交林的空间结构优于人工混交林;3）人工林中人工混交林的林分空间结构明显优于人工纯林; 4）天然纯林空间结构优于人工纯林。 结论 构建的林分空间结构综合评价指数能够评价林分空间结构优劣,科学表达出“天然混交林的空间结构优于人工混交林、人工混交林优于人工纯林以及天然纯林优于人工纯林”的普遍认知,是一个良好的林分空间结构综合测度指数,对林分空间结构优化和效果评价具有很好的指导意义。     

小陇山2种典型天然林空间结构参数分布特征

采用林分空间结构参数一元分布、二元分布、林分综合指数和距离分析方法,探讨小陇山林区2种典型天然林空间结构特征。结果显示:(1)油松天然林混交度为0.397,树种隔离程度较低,锐齿栎天然林混交度为0.797,混交良好,油松、锐齿栎天然林胸径大小比数分别为0.507、0.485,林分均处于中庸状态,角尺度分别为0.511、0.508,林木分布格局均属随机分布。(2)油松、锐齿栎天然林中相同混交程度或优劣程度的林木大多处于随机分布,相同混交程度或分布格局的林木处于不同优劣程度的林木大致相等。区别在于油松天然林中同一优劣程度或分布格局的林木大多与同种相邻,而锐齿栎天然林中同一优劣程度或分布格局林木大多处于强度和极强度混交。(3)油松、锐齿栎天然林林分空间结构指数(FSSI)分别为0.526、0.739,林分空间结构距离(FSSD)分别为0.788、0.576,锐齿栎林空间结构明显优于油松林。FSSI和FSSD具有极显著的线性关系,FSSD=-1.481 5×FSSI+1.625 7,R²=0.990 6(P < 0.01),二者在表述林分空间结构方面具有较强的一致性。研究表明:二元分布、林分空间结构指数和距离分别是从林木水平和样地水平研究林分空间结构较为有效的方法,可为小陇山林区林分微观结构分析和精细的结构调整提供新途径。     

基于工作流的森林经营空间决策支持系统研建

分析森林经营活动的内容和特点,以小班管理为例介绍应用工作流技术建立森林经营活动决策模型的方法,其中涉及到决策者模型的构建以及两种工作流基础模型的应用,分析空间信息在森林经营活动中的意义。以深国商林业信息化工程项目为例,研究基于工作流的森林经营空间决策支持系统的框架结构及其集成方法。