基于BWINPro&WaldPlaner的森林生长模拟原理及经营决策分析

以Forest Simulator BWINProWald Planer软件系统为基础,阐述和分析了其运用的数学模型、系统组成及经营模拟原理,并与同类系统做了对比。该软件不用通过修改复杂的原代码就可以直接建立各种经营树种的模型,系统能在"服务生态"、"植被潜力"、"森林收获"和"近自然经营"等多种设定的经营模式下进行现代森林模拟经营,并在GIS模块的支持下实现森林经营区可视化模拟结果表达,具有交互性好、适应性广、模型参数较少的特点。     

鄱阳湖区域风场矢量的Web三维动态可视化

针对风场动态可视化中数据获取不够实时、风场模型构建非动态且尺度单一、粒子风运动轨迹三维场景下渲染效率不高且难于交互等问题,该文基于矢量场及WebGL技术,提出了风场矢量的Web三维动态可视化方法体系。首先研究了风场数据后端动态抓取、解析及存储技术,对解析后的数据构建初始风场模型,并结合双线性插值算法构建可视化区域内多尺度动态风矢量场,然后通过粒子风的运动轨迹动态模拟变化趋势,建立了粒子从地理坐标至屏幕画布坐标的转换模型,并对运动的粒子进行生命周期管理以提升三维场景渲染效率。基于此方法体系研发了原型系统并开展实验分析,实现了对鄱阳湖区域风场环境的客观、实时、动态模拟,对于掌握湖区及周边风场数据有重要意义。     

基于树木年轮信息的江西千烟洲人工林碳蓄积分析

作者设计和实现了基于树木年轮信息动态估算树木材积生长量模型TGTRing.利用该模型动态估算了中国红壤丘陵典型区千烟洲三种人工林乔木层的生物量和碳蓄积量.结果表明:马尾松的年生物量和碳蓄积量的增长曲线分别在林分年龄17年和18年左右开始出现拐点,湿地松、杉木的年生物量和碳蓄积量则均在林分年龄15年左右开始出现拐点;20年的单位面积生物量和碳蓄积量杉木林最高,分别为171.697 t/hm2和92.29 tc/hm2,其次为湿地松林,分别为147.639 t/hm2(未割脂)和135.743 t/hm2(割脂)、80.18 tc/hm2(未割脂)和73.72tc/hm2(割脂),马尾松林最低,为133.84 t/hm2和73.92 tc/hm2;平均年生物量和碳蓄积量杉木林最高,分别为8.58 t/hm2/yr和4.61 tc/hm2/yr;湿地松林次之,未割脂和割脂湿地松林生物量分别为7.38和6.76 t/hm2/yr、碳蓄积分别为4.01和3.69 tc/hm2/yr;马尾松林最低,分别为6.69 t/hm2/yr和3.70 tc/hm2/yr;到2006年为止,千烟洲马尾松林乔木层总生物量和碳蓄积量分别为3324.43 t、14156.64 tc,杉木林分别1326.97 t、713.27 tc:湿地松林按未割脂算分别为14156.64 t和7688.21 tc,按割脂算分别为13015.97 t和7068.78 tc;千烟洲湿地松人工林因为割脂原因,乔木层总生物量损失1140.67 t,总碳蓄积量损失619.43 tc.     

面向大规模动态地形可视化的LOD组织与调度技术

地貌演化等地表过程的分析模拟实时产生系列地形数据,该动态过程的可视化对性能要求较高,传统基于预处理的方法计算量大、绘制延迟明显。面向大规模动态地形可视化,提出一种LOD预处理与实时更新相结合的混合调度技术,基于场景图对动态地形LOD建模与组织,建立多线程模型实现地形瓦片的动态更新和绘制。对于每次迭代计算产生的新地形,该方法以LOD瓦片的动态调度替代传统的静态预处理方法,与地表过程计算同步更新瓦片,且仅重新计算和渲染当前视域和分辨率下地形发生变化的局部瓦片,通过LOD的局部动态更新避免可视化数据的全局重新生成,显著降低过程模型计算和结果更新对渲染过程的影响,提高整体的可视化性能。     

基于高分二号的云南松林遥感影像提取方法研究

基于高空间分辨率的高分二号遥感影像,建立包含影像光谱特征、几何特征、纹理特征在内的分类特征集,使用面向对象的分类算法提取研究区的云南松林。研究表明:光谱特征、几何特征和纹理特征同时参与分类,得到的分类效果比单独使用一种特征或两种特征组合的分类效果更显著;与贝叶斯分类算法、K最邻近分类算法、支持向量机分类算法相比,随机森林算法的分类结果总体精度最高,为93.35%,对研究区云南松林提取的生产者精度为96.91%,用户精度为92.35%;云南松林面积占研究区面积的40.10%,是研究区最为重要的树种。     

山地杉木人工林不同强度择伐后生长动态仿真

基于山地杉木人工林择伐长期固定样地实测数据,构建了单木胸径生长模型,以及树高、枝下高、冠幅与胸径的关系模型,结合Onyx TREE和3Ds MAX技术,实现了不同强度择伐下,不同时期的林分生长动态仿真,可直观、生动地观察杉木的生长状态,对山地杉木人工林的科学经营决策具有实用价值.     

攀西林区森林火灾后生态变化的遥感监测

选择攀西云南松林区为试验地，以遥感图像分析和常规调查为手段，以森林生态因子的空间分布规律及其对生态变化的影响作用为导向，通过一系列迹地的生态恢复与其影像特征变化的相关性研究，选择恰当的生态因子，在地理信息系统（ＥＯＩＳ）支持下，建立森林生态变化动态监测模型，经验证，其功能符合预期的攻关目标要求。     

福建中亚热带天然阔叶林理想结构探讨

根据典型林分结构的分析，以“近自然林业”理论为指导，提出福建中亚热带天然阔叶林理想结构的指标与标准，包括林层结构、乔木层物种多样性、灌木层中乔木幼树、林分基本蓄积量、材积按径阶分布、林分密度、株数按径阶分布、商品材树种结构等8个指标和各指标的具体标准，旨在为福建中亚热带天然阔叶林可持续经营提供基础依据，为异龄林理想结构的研究提供实例。     

基于空间建模语言的普氏原羚生存能力模型的构建

为揭示青海湖地区普氏原羚的生存能力,建立普氏原羚生存能力空间模型,分为狼捕食模块、普氏原羚生存模块、人类活动及政策模块、食物丰富度模块和羊生长模块。普氏原羚生存能力模型基于空间建模语言实现,采用SME中的SML语言标准。利用空间建模语言直观反映模型的层级关系、模型与空间的关系、空间数据与时间数据的融合以及模型的可视化模拟和预测。     

泥石流沟道汇流对堆积危险范围影响的数值模拟研究

利用离散元法和图形处理器（GPU）并行计算手段建立泥石流运动堆积模型,以自然界沟道泥石流汇流后运动堆积特征及危险范围作为模拟参照,利用所构建的泥石流流通槽完成沟道泥石流不同交汇角汇流模拟试验和堆积危险范围预测,实现了泥石流沟道汇流的可视化模拟和数值模拟。试验结果表明,可视化模拟能够模拟出自然界中泥石流自流通区运动汇流后产生堆积的运动特征;数值模拟实现了锐角条件下仅考虑单因素即沟道交汇角对泥石流堆积危险范围影响的模拟试验。此外,利用GPU并行计算的优势可用于模拟大规模泥石流汇流现象,模型的可扩展性为泥石流汇流堆积危险范围分析向更为复杂的地理环境模拟奠定基础。     

基于GIS空气质量模拟结果的表达方法研究

分析基于Surfer空气质量模拟结果等值线表达方法的优缺点,探讨基于GIS空气质量模拟结果可视化的技术与方法;借助ArcGIS Engine 9.3,集成Calpuff模型,对气象场、污染浓度时空分布特征与动态演变趋势等进行可视化试验。结果表明,基于GIS的空气质量模拟结果可视化能较好地表达研究区域的大气环境状况,对深入研究污染浓度的时空演变规律、污染影响范围与程度有很强的实际应用价值。     

福建中亚热带天然阔叶林的主要类型与特征

按干扰形式和次生演替时间的不同将福建中亚热带天然阔叶林划为近原生阔叶林,早期阔叶林,择伐阔叶林,人促阔叶林及残次阔叶林五大类型,分别从群落结构,树种组成,物种多样性,林分生长,直戏结构,林分密度六方面说明各类型特征。     

长白山区天然红松阔叶林乔木种多样性变化

以长白山区红松阔叶林为研究对象,采用空间代替时间的方法,对于不同年度进行中度择伐后形成的天然次生林,进行群落学调查,并根据树高划分为主林层、中林层、更新层,分析和探讨了经过人为干扰以后的28年恢复期间乔木种多样性的变化动态。研究结果表明,经人为干扰后,天然次生林内林分的乔木种丰富度和Shannon多样性指数变化均较小,林分均匀度指数在择伐后的5年间迅速减小,直至第28年为止始终小于原始林;在28年恢复期间物种丰富度指数、Shannon指数、Pielou指数、Simpson指数在不同高度层的分布格局变化均较大,且同原始林相比相差较大;林分不同层内乔木树种的多样性变化动态较复杂。     

黄河三角洲湿地柽柳林生长动态密度结构的响应特征

为了阐明滨海湿地不同密度柽柳(Tamarix chinensis)林的生长动态,探索滨海湿地柽柳林的密度合理性,在黄河三角洲莱州湾南岸的山东昌邑海洋生态特别保护区内,利用标准木树干解析法,对10a生的3种密度(2400株/hm2、3 600株/hm2和4400株/hm2)的柽柳林地上生物量、林木生长动态和基径分布特征进行研究.结果表明,3种密度林分的地上生物量、树高生长量和林木基径生长过程差别较大.随着林分密度增大,林木单株生物量和基径减小,但单位面积林分生物量增加;树高、基径的速生期都出现滞后现象.3种密度林分基径分布的偏度系数(SK)差别较大;密度为3 600株/hm2林分的SK值为0.085,接近正态分布,林分密度结构和基径分布较为合理;密度为2 400株/hm2和4 400株/hm2林分的SK值分别为-0.842和0.303,偏离正态分布,林分密度结构不合理.密度为2 400株/hm2林分的峰度系数(K)为0.017,林木生长相对整齐;密度为3 600株/hm2和4 400株/hm2林分的K值相差不大;密度因素对林木分化作用较小.若不考虑10a间的林木间伐利用,该区柽柳人工造林合理的初植密度建议为3 600株/hm2(株行距约2.0 m×2.0 m).     

乔木侧根对土体的斜向牵引效应Ⅰ原理和数学模型

为证实植物侧根对周围土壤的斜向牵引效应是乔木根系抗系抗蚀护坡机械效应的重要内容,以云南松林为例对这种效应及其量值进行了野外观测和模型计算,并对其在克服林地浅层坡面的不稳定性以及控制侵蚀保护坡面的作用进行了讨论。     

滇中不同植被恢复策略下土壤入渗性能及其影响因素

对按树林、荒坡灌草丛、云南松林、针阔混交林、次生常绿阔叶林5种不同植物群落恢复措施下,土壤入渗性及其相关影响因子进行研究,结果表明:土壤的饱和导水率在不同植物群落中的大小顺序为:次生常绿阔叶林＞针阔混交林和荒坡灌草丛＞云南松林＞桉树林,其值分别为0.64、0.52、0.52、0.20、0.14 mm/min;到达稳渗率的时间为云南松林和桉树林高于其他植被类型,土壤入渗过程符合Horton入渗模型.在不同的植物群落恢复下,随群落结构复杂程度的升高,土壤容重下降,总孔隙度及有机质含量递增;土壤入渗与土壤容重成负相关关系,与总孔隙度及有机质含量成正相关关系.在滇中地区以植物群落结构恢复为主要手段而间接的改善土壤性质,进而改变土壤入渗的影响因子,这样才能达到水源涵养的生态效应.     

横断山林区优势林木生长动态与生态参数估计方法

根据对贡嘎山和岷江上游山区森林样地的调查和解析木分析，作者对横断山亚高山森林区的优势树木的生长速率进行了分类，采用几种不同公式来表达树木胸径的生长动态，分析了不同树种的速生时期和生产率变化水平。还研究了基于不同函数形式下的林窗模型生长参数的解析求解方法，提出了计算森林建群对种的生长参数的新公式。这些结果对于推算林区生物量和木材生产率提供了理论依据，并解决了森林生态系统模拟中关键参数确定的问题。     

FUTURES:一种新型区域城市增长模型

如何更好地进行城市发展模拟是发展中国家快速城市化过程中面临的一个科学问题。传统研究往往基于单体或组合模型,不能为决策方案提供直接支持。本文介绍了国外一个新的城市发展模型FUTURES(FUTure Ur-ban-Regional Environment Simulation)。该模型不仅考虑了城市发展区动态适宜性梯度计算、人均土地消耗的趋势分析以及基于空间位置的斑块变化可视化模拟,而且注重模块间的动态交互反馈过程,形成了独有的深度耦合机制,模型结构紧密又不失灵活性。基于高性能计算环境支持,该模型已经在美国北卡罗来纳州的多个区域进行实验并取得成功。本文主要介绍该模型设计思想、模型组成、关键建模方法,并总结了模型的主要优势,以期为我国城市发展模拟研究提供借鉴。     

基于CiteSpace的SWAT模型国内应用现状与发展趋势分析

选择中国知网CNKI作为文献检索引擎,将2003～2018年内的中文学术期刊作为数据源,采用动态网络分析的信息可视化技术和工具CiteSpace进行关键词、作者、机构等分析,绘制有关SWAT模型动态研究的知识图谱,对SWAT模型在中国应用近20年的动态过程进行分析解读,呈现SWAT模型在中国研究的知识结构与演进规律。结果表明:(1)SWAT模型的研究经历了起步(2003～2006年)、繁荣发展(2007～2016年)、相对稳定(2017年～目前)3个阶段;(2)气候变化、人类活动影响下的径流模拟和非点源污染模拟是模型的研究热点,目前的重点研究趋向于参数的优化、不同模型的耦合、模型的改进以提高模拟精度;(3)进一步加强相关研究机构、团队的合作,也将促进SWAT模型的研究与应用。     

西双版纳热带季节雨林4种树种幼苗生长死亡对海拔变化的反应

在西双版纳山地选取3个海拔梯度,对热带季节雨林4种主要树种进行幼苗移栽试验,观测幼树生长、死亡沿海拔梯度的变化,目的在于明确海拔变化对热带季节雨林主要树种幼苗生长、死亡的影响,热带季节雨林主要树种幼苗的生长是否在低海拔地区优于在高海拔地区.结果表明,4种幼苗对海拔变化的反应并不相同.绒毛番龙眼和云南玉蕊幼苗的生长和存活主要是受到温度的限制,随海拔的变化表现出显著的差异,这两种幼苗在低海拔上的生长显著优于在中、高海拔上,而云南肉豆蔻和小叶红光树没有表现出在低海拔上优于中、高海拔的特征,这可能是由于它们不适应强光照的生活环境而造成的.