基于GreenLab的油松结构-功能模型
基于GreenLab理论的水杉结构-功能模型
ｎ ｓ ｉ Ｓｔ ｅｓｕ ｙ ｏ ｊｃ ｎｔ ｉ ｐ ｐ ｒ ｅｅｆｒｉ ｈ ｔ ｄ ｂ ｔｉ ｈｓ ａ ｅ．Ｗ ｅｈ ｖ ｏ ｓｒ ｃｅ ｈ ｕ ｃｉｎ ｌ ｄ ｌ ｆＷ ａｅ ｉｅｅｆ ａ ｅ ｎｔ ｅｓ ｕ ｃ － ｅ ａ ｅｃ ｎ ｔｕ ｔｄｔ ｅｆｎ ｔ ａ ｏ ｍｏ ｅ ｔｒＣｈｎ ｓ ｉ ｂ ｓ ｄｏ ｈ ｏ ｒｅ ｏ ｒ
首 先 ， 树 干 的 分 将
枝级别定为 ０ 则树 干上 ， 的侧枝 的分枝 级别为 １ ，
称 为 一 级 侧 枝 ； 级 侧 一
３ 水 杉 的结 构 模 型
在结 构功 能模 型 中 ， 木 的结构 通 过一 些 可 以 树 复制 的单 元来表 示 ， 这些单 元 与植 物学 及植 物 的形 态结 构相 似 。根 据 Ｇｒｅ Ｌ ｂ模 型 的原 理 ， 树 木 ｅｎ ａ 将
Ｋｅ ｏ ｄ ｆ ｎ ｔ ｎ ｌ ｔ ｕ ｔ ｒ ｌ ｄ ｌ ｙＷ ｒ ｓ ｕ ｃ ｉ ａ — ｒ ｃ ｕ ａ ｏ ｓ ｍｏ ｅ 。Ｇｒ ｅ Ｌａ ｅ ｎ ｂ，ｖ ｒｕ １ ｉｔ ａ ，ｗａ ｅ ｈ ｎ ｓ ｉ ｔｒ ｃ ｉ ｅ ｅ ｆｒ Ｃｌｓ ｍｂｅ ＴＰ３ １ ａ ｓ Ｎｕ ｒ ９
二级侧枝 三级侧枝
图 １ ２年 生 水 杉
节元 是指 一 个 节 间 和 附着 于节 间上 的腋 芽 以 及 叶 的总和 ， 不包 括任何 从 腋芽上 抽 出的新 梢 。 但
的 拓 扑 结 构
的水杉 为 ２年 生 幼 树 ， 的分 枝 最 多 为三 级 枝 ， 它 因
此， 它的生理年龄最大 为 ４ 。 在 此假设水 杉枝 干每 ６ 月长 出一个 新 梢 ， 个 因
生长 周期 的开始 ， 植物 利用存 储 的生 物 量创 建新 器
python画松树_Python中的Phyllotaxis模式算法植物学的一个单位
python画松树_Python中的Phyllotaxis模式算法植物学的一个单位Phyllotaxis模式是植物学中研究植物叶片排列方式的一个重要领域。
它描述了植物叶片、花瓣等组织在茎轴上的排列方式，呈现出一种有序美感。
在Python中，我们可以使用一些数学算法和绘图库来实现绘制出类似于松树的Phyllotaxis模式。
Phyllotaxis模式的数学背景是斐波那契数列和黄金角度。
斐波那契数列是一个无限数列，每个数都是前两个数的和（0, 1, 1, 2, 3, 5,8, ...）。
黄金角度是一个近似为137.5度的角度。
首先，我们需要导入一些必要的库：```pythonimport mathimport turtle```然后我们需要定义一些绘图函数：```pythondef draw_circle(x, y, radius):turtle.penupturtle.goto(x, y - radius)turtle.pendownturtle.circle(radius)def draw_leaf(x, y, angle, size):turtle.penupturtle.goto(x, y)turtle.pendownturtle.setheading(angle)turtle.forward(size)turtle.backward(size)```接下来，我们可以定义一个函数来计算松树的Phyllotaxis模式：```pythondef phyllotaxis(n, angle):r = 2.5 * math.sqrt(n)theta = n * anglex = r * math.cos(math.radians(theta))y = r * math.sin(math.radians(theta))return x, y```最后，我们可以用一个主函数来绘制出整个松树的Phyllotaxis模式：```pythondef main(:turtle.speed(0) # 设置绘图速度为最快turtle.tracer(100, 0) # 设置绘图延迟为0for n in range(0, 2000):angle = n * 137.5 # 使用黄金角度x, y = phyllotaxis(n, angle)draw_leaf(x, y, angle, 5) # 绘制每个叶子turtle.done( # 结束绘制```这样，我们就可以通过调用`main(`函数来绘制出一个类似于松树的Phyllotaxis模式：```pythonif __name__ == '__main__':main```这个程序会使用turtle库来绘制出Phyllotaxis模式中的每个叶子，从而形成一个类似于松树的图案。
油松和侧柏的光合蒸腾特性及其与环境因子的关系
第３ ９卷 第 ７期 ２ １ 年 ７月 ０１
东北林业来自大学学
报
Ｖｏ ＿ ９ Ｎｏ ７ ｌ３ ．
Ｊ ＯＵＲＮＡＬＯＦＮＯＲＴ ＡＳ ＯＲ Ｔ ＨＥ Ｔ Ｆ ＥＳ ＲＹ ＵＮＩ ＲＳＴ ＶＥ Ｉ Ｙ
Ｊ１ ０ １ ｕ．２ １
油 松 和 侧 柏 的 光合 蒸 腾 特 性 及 其 与环 境 因子 的 关 系
ｐ ｔ ｎ ｌ ｓｓｂ ｔ ｅ ｎ ｎ ｔｐ ｏ ｏ ｙ ｔ ｅ ｉ ｒ ｔ ｒ ｎ ｐ ｒｔ ｎ ｒ ｔ ｎ ｈ ｉ ｒ ｌｔ ｄ ｐ ｙ ｉｌｇ ｃ ｌａ ｄ ｅ ｏｏ ｉａ ａ ｔｒ ｅ ｅ ａｈ ａ ａ ｙ ｉ ｅ ｗ ｅ ｅ ｈ ｔ ｓ ｎ ｈ ｔ ａｅ，ｔ ｓ ｉ ｉ ａｅ ａ ｄ ｔ ｅｒ ｅ ａｅ ｈ ｓｏｏ ｉ ａ ｎ ｃ ｌｇｃ ｌｆｃｏ ｓ ｗ ｒ ｃ ａ ａｏ
Ｔ ｅ ｄｕ ｎ ｌ ｖ ｉ ｔ ｎ ｏ ａ ｓ ｉ ｔ ｎ ｒｔ ｏ Ｐ ｔｂ ｌｅ ｒ ｓａ ｄ Ｐ ｏ ｅ ｔ ｉ ｌａｅ ａ ｉ ｉｃ ｎ ｃｒ ｌ ｉ ｓ ｗ ｔ ｈ ｉｒａ ｍ ａ ｏ ｆｔ ｎ ｐ ａ ｏ ａ ｆ ． ａ ｕ ｆ ｍｉ ｎ ． ｒ ｎ ｌ ｅｖ ｓ ｈ ｄ ｓ ｎｆ ａ ｔ ｏ ｅａ ｏ ｉ ｉ ｒ ｒｉ ｅ ａ ｏ ｉ ａｓ ｇ ｉ ｒ ｔｎ ｈ
徐佳 佳 张建军 王清 玉 李 慧敏 茹 豪 郭 宝妮 黄 明
【系统仿真学报】_植物仿真_期刊发文热词逐年推荐_20140724
2012年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
2012年 科研热词 颜色纹理 预测 花色模式 结构模型 植物花 参数曲面 功能模型 光分布计算 优化 greenlab 推荐指数 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2013年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
2010年 序号 1 2 3 4
科研热词 虚拟植物 植物器官 植物可视化 l系统
推荐指数 1 1 1 1
2011年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9
科研热词 纹理变化 空间曲线理论 弯曲枝条 反馈控制系统 卷曲 剪枝 二维层次自动机 三维植物模拟 l-系统
推荐指数 1 1 1 1 1 1 1 1 1
科研热词 相关生长语法 植物仿真 扩展l系统 功能与结构模型 光环境 骨架提取 聚类 细分 知识数据库 植物重建 日光温室 参数化 三维可视化 grolmp groimp
推荐指数 2 2 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2008年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
科研热词 l系统 虚拟植物 组件技术 生长 模拟 植物根系 植物器官 实时模拟 基于物理的模拟 变形 1 1 1 1 1
2009年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27
2009年 科研热词 虚拟植物 遗传算法 运动模拟 质点-弹簧模型 视景仿真 自然现象模拟 自动机 环境模型 物理模拟 海洋战场 植物叶片 植物分枝结构 植物仿真 植物 建模 多尺度分析 基于物理的建模 基于物理的 四面体网格 可变形物体 参数优化 分形 分布式虚拟环境 光照模型 仿真 三维重建 verlet积分 推荐指数 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
大青山人工油松单木生长模型的研究
内蒙古林业调查设计
Ｉ ｎ ｒＭｏ ｇ ｌ ｏ ｅ ｔ ｎ ｅ ｔ ａｉ ｎ ａ ｄ Ｄ ｓｇ ｎ ｅ ｎ ｏｉ Ｆ ｒ ｓｒ Ｉ ｖ ｓ ｇ ｔ ｎ ｅ ｉｎ ａ ｙ ｉ ｏ
ｖ １ ３ ＮＯ． ｏ ． ３． ６ Ｄｅ ｅ ｅｒ２０１ ｃ ｍｂ ． ０
造林 与治 沙
文 章 编 号 ： ０ ６ ９ （ ００ ０ ０ ０ ０ １ ６— ９ ３ ２ １ ）６— ０ ３— ６ ０
大 青 山人 工 油 松 单 木 生 长模 型 的研 究
侯 新 春 菊 花 张 翠霞 ， ，
（． １ 内蒙古 自治 区林业监测规划院 ， 和浩特 呼 ００ ２ ；． １０ ０ ２ 内蒙古大青 山 自然保护 区管理局 ， 呼和浩特 ００ １ ） １０ ０
Ａｂｓｒ ｔ Ｔｈ ｓｐ ｐ ｒ ｓｕ ｙ ｏ ｉ ｇｅ ｔｅ ｒ ｗｔ ｄ ｌ ｆｔ ｅ Ｐｉ ｕ ａ ｕ ａ ｆｒ ｓ Ｃａ ｒａｔｆｃａ ｏ ｅ ｔ ｔａｃ ： ｉ ａ ｅ ｔｄ ｎ ｓｎ ｌ ｒ ｅ ｇｏ ｈ ｍｏ ｅ ｓｏ ｈ ｎ ｓ ｔｂ ｌ ｅｏｍｉ ｒ ｒｉ ｉｌｆｒ ｓ ｉ
ｈ ｒｗ ｈ ｒ ｓ ｉ ｏｉ ｉ ｍｏｅ Ｙ ｔｅｇｏ ｔ ｐｏｅｓｗｔ ｔｅＬ ｇ ｔ ｄ ｌ ＝ ｋ １ ＋ｅ —ｒ ｄｆ ｒｎ ｔ ｃｎ ｉｏ ｓ ｎｄｆ ｒｎ ｃ ｈ ｈ ｓｃ ／（ ａ ｔ ｉｅｅ ｔ ｉ ｏ ｄｔ ｎ ｉｅ ｔ ）， ｓｅ ｉ ｉ ｅ ｐ ｒ ｔ ａｕｓ ｍ ｄ ｌ ｔｎ ｒｃｓ ｎｗ ｒ ｍ ｒ ａ ． ０ ａａ ｅ ｖｌｅ ， ｏ ｅ ｆｔ ｇｐｅｉ ｏ ｅｅ ｏｅｔ ｎ０ ９ ．③ Ｂ ｓ ｄｏ ｅＬ ｇ ｔ ｄ ｌ ｉ ｍｅ ｒ ｉ ｉ ｉ ｈ ａｔ ｎｔ ｉｉ ｍｏｅ ｗｔ ｅ ｈ ｏ ｓｃ ｈ ｔｒｅ ｅ ｖｔ ｅ ｓ／ ｔ ＝ｋ 一 ｅ 一 一 ｅ 一 ｈｅ ｒ ａ ｖｓ ｙ ｄ。 ｒ （ 。 ４ ＋１ （ ＋ｅ 一） Ｄｆ ｒｎ ｓｅｃｎ ｉｏ ｓ ｎ ｅ ｅ ｄｉ ｉ ｄ ） １ 一 ， ｉｅｅ ｔ ｉ ｏ ｄｔ ｎ ｄ ｒｈ ｔ ｉ ｕ ｔ
天然油松针阔混交林直径分布结构分析
０ ０１ ４１ ８ ０２ ４２ ８３ ２３ ３ ０ ６ ８ １ ２１ ６１ ２ ２２ ６２ ０３ ４ ８４径阶 ｒ ｒ ｏ
・
实际分布
负指数分布
Ｆ ＝（ （）
变 换 司得 ：
Байду номын сангаас
～
“ 。 ｄ
图 １负指数拟合 曲线
Ｉ一 【 １， ）一 ｃ ｂ ｃ（ Ⅱ （ ｎ ｌ１ 一 （］ ～ｌ ＋ ｌ 一）３ ｛ ｎ— ） ｎ ｎ ｘ ）
ｌ 拟合函数 自由度
１ ４
Ｘ ２
ｘ ５
Ｗｅｂ ｌ 分 布函 数 ｉｕ１
７ ．０ ８ ２ ８ ５８ ５ ３６ ５
拟合。三参 数 Ｗｅ ｕ 分布 的概率密度 函数 为： ｉｌ ｂ１
ｌ 负指数分布函数
ｌ ５
１７ ７ ９ ４ ９ ８ ９ ２ ． ６ ６ ９
厂 ） ＿ （
＝
！ ｆ
Ｊ
其 中 ＇、、分别称为位置参数 、尺度 参数 ａｂｃ 及形 状参数 ，为 自然对数 的底 ， 中 Ｘ ｅ 文 对应径 阶直径 ， １ ｆ 对应各径阶株数百分数。 （ ｘ 在利用 三参数 Ｗｅ ｕ 分布密度 函数 拟合 ｉｌ ｂ１ 林分直 径分 布时 ，一般参数 ａ 为林分直径最 定 小径 阶 的下 限值（ ａａ ， 里 ａ ｌ根据其分 即 －￣ 这 － － ＝， 布函数下式 ｆ的性质 ， ２ ） 通过线 性变换得式 （， ３ 采 ） 用线性求解法求解参数 ｂ Ｃ式 （对应的分布 和 。 １ ） 函数形式如下 ：
式 中 Ｆ １ 应各径 阶直径 Ｘ 累计 株数百 ｆ ｘ 对 的 分数 。当 Ｆ １１ （ １＝ 时不参与拟合。 ｘ ２２ ．２负指数 分布 ３ 美 国迈 耶（ ＿Ｍｅｅ １ ５ ） 均衡 异 龄林 ＨＡ ｙ ｒ ９ ３ 对 ． ， 的直径结构进行研 究后指 出 ，均衡的异龄林趋 于—个可 用负指数方程表达 的直径分 布 ：
基于结构功能植物生长模型greenlab的优化问题研究
基于结构功能植物生长模型greenlab的优化问题研究
结构功能植物生长模型greenlab是一种新型的数学模型，它可以模拟植物的生长状态，并可以帮助研究人员更好地理解植物生长及其面临的复杂环境。
以此为基础，本文将聚焦于基于greenlab模型的优化问题研究。
首先，将介绍greenlab模型的原理，并讨论它对于研究复杂植物生长过程的特点。
其次，将研究该模型的优化问题，重点讨论该模型的最优参数设置，以减少其面临的环境复杂性。
最后，将展望未来的研究，探讨有利于模拟复杂植物生长状态的算法。
结构功能植物生长模型greenlab是一种新型的数学模型，基于植物对环境的反应，可以模拟植物从幼苗生长到成熟植株所经历的不同阶段。
该模型以植物的生长参数，包括水分含量、日照强度和土壤肥力，作为输入，计算出植物的成长状态，因此可以更好地模拟植物的生长过程和周围环境的变化。
同时，greenlab还考虑了植物的营养需求及种子萌发率，将这些因素融入模型中，可以更加精准地模拟植物的生长过程。
- 1 -。
油松林林分空间结构分析及评价指数构建
西北林学院学报2020,35(5):166-172J o u r n a l o f N o r t h w e s t F o r e s t r y U n i v e r s i t yd o i :10.3969/j.i s s n .1001-7461.2020.05.26油松林林分空间结构分析及评价指数构建收稿日期:2020-04-14 修回日期:2020-05-15基金项目:国家重点研发计划(2017Y F D 060050104);国家重点研究发展计划项目(2016Y F D 0600203)㊂ 作者简介:张君钰㊂研究方向:森林可持续经营㊂E -m a i l :z h a n g j u n yu k e e @163.c o m *通信作者:郝红科,博士,讲师㊂研究方向: 3S 技术在林业中的应用㊂E -m a i l :h h k 2018@126.c o m张君钰1,杨培华1,2,李卫忠1,李显鲜1,郝红科1*(1.西北农林科技大学林学院,陕西杨陵712100;2.国家林业和草原局油松工程技术研究中心,陕西杨陵712100)摘 要:分析油松生态公益林林分空间结构并进行评价,用客观数据直观的表现林分空间结构的特点,为培育多功能生态公益林奠定理论基础㊂以古城林场油松林100mˑ100m 的样地实测数据为基础,根据林木坐标位置生成V o r o n o i 图,确定空间结构单元㊂选取角尺度㊁大小比数㊁开敞度㊁林层指数4个空间结构参数对林分空间结构进行基础性分析㊂对各个空间结构参数采用乘除法进行多目标规划,并以变异系数法的思想根据各林分空间结构参数内部标准差的大小确定参数权重,提出林分空间结构评价指数,再根据该油松林生态公益林的特点,将评价指数值划分为5个等级㊂结果表明,角尺度的均值为0.35,整个林分处于随机分布的状态㊂大小比数的均值为0.50,整个林分大小分化不严重,林木的胸径差异不明显㊂开敞度均值为0.40,整个林分透光条件平均水平较好㊂林层指数均值为0.55,有73%的林木林层指数>0.50,表明该林分中林木绝大多数都与相邻木处于不同林层㊂该林分空间结构评价指数均值为0.48,林分空间结构整体状态一般㊂对林分空间结构的分析与空间结构评价指数的构建,不仅能了解到林分空间结构各个方面的状况,也能得知林分空间结构的整体状况,并为森林空间结构优化调整提供理论基础㊂关键词:油松;生态公益林;V o r o n o i 图;空间结构评价指数中图分类号:S 791.254 文献标志码:A 文章编号:1001-7461(2020)05-0166-07A n a l y s i s o f S t a n d S pa t i a l S t r u c t u r e a n d C o n s t r u c t i o n o f E v a l u a t i o n I n d e x o f P i n u s t ab u l i fo r m i s F o r e s t Z H A N G J u n -y u 1,Y A N G P e i -h u a 1,2,L I W e i -z h o n g 1,L I X i a n -x i a n 1,H A O H o n g-k e 1*(C o l l e g e o f F o r e s t r y ,N o r t h w e s t A&F U n i v e r s i t y ,Y a n g l i n g 712100,S h a a n x i ,C h i n a ;2.S t a t e F o r e s t r y an d G r a s s l a n d A d m i n i s t r a t i o n E n g i n e e r i n g T e c h n o l o g y R e s e a r c h C e n t e r o f P i n u s t a b u l i f o r m i s ,Y a n g l i n g 712100,S h a a n x i ,C h i n a )A b s t r a c t :T o a n a l y z e a n d e v a l u a t e t h e s t a n d s p a t i a l s t r u c t u r e o f P i n u s t a b u l i fo r m i s e c o l o g i c a l p u b l i c w e l f a r e f o r e s t ,a n d t o d i r e c t l y s h o w t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f s t a n d s p a t i a l s t r u c t u r e w i t h o b j e c t i v e d a t a ,s o a s t o l a y at h e o r e t i c a l f o u n d a t i o n f o r t h e c u l t i v a t i o n o f m u l t i -f u n c t i o n a l e c o l o gi c a l p u b l i c w e l f a r e f o r e s t .B a s e d o n t h e m e a s u r e d d a t a o f t h e s a m p l e p l o t s o f P .t a b u l i fo r m i s f o r e s t e a c h w i t h a s i z e o f 100mˑ100m o f i n G u c h e n g F o r e s t F a r m ,t h e V o r o n o i d i a g r a m w a s g e n e r a t e d a c c o r d i n gt o t h e t r e e c o o r d i n a t e p o s i t i o n ,a n d t h e s p a t i a l s t r u c t u r e u n i t w a s d e t e r m i n e d .F o u r s p a t i a l s t r u c t u r e p a r a m e t e r s ,i n c l u d i n g u n i f o r m a n gl e i n d e x ,n e i g h b o r h o o d c o m p a r i s o n ,o p e n d e g r e e a n d s t a n d l a y e r i n d e x w e r e s e l e c t e d t o a n a l y z e t h e s pa t i a l s t r u c t u r e o f t h e s t a n d .T h e m u l t i p l i c a t i o n a n d d i v i s i o n m e t h o d w a s u s e d f o r m u l t i -ob j ec t i v e p r o g r a mm i n g of e a c h s p a t i a l s t r u c t u r e p a r a m e t e r ,a n d t h e p a r a m e t e r w e igh t w a s d e t e r mi n e d a c c o r d i n g to t h e i n t e r n a l s t a n d a r d d e v i a t i o n o f e a c h s t a n d s p a t i a l s t r u c t u r e p a r a m e t e r a c c o r d i n gt o t h e i d e a o f c o e f f i c i e n t o f v a r i a t i o n m e t h o d ,a n d t h e s t a n d s p a t i a l s t r u c t u r e e v a l u a t i o n i n d e x w a s p u t f o r w a r d .A c c o r d i n g t o t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e e c -o l o gi c a l p u b l i c w e l f a r e f o r e s t ,t h e e v a l u a t i o n i n d i c e s w e r e d i v i d e d i n t o 5g r a d e s .T h e r e s u l t s s h o w e d t h a t t h em e a n u n i f o r m a n g l e i n d e x w a s0.35,a n d t h e w h o l e s t a n d w a s i n t h e s t a t e o f r a n d o m d i s t r i b u t i o n.T h e n e i g h b o r h o o d c o m p a r i s o n w a s0.5,t h e s i z e d i f f e r e n t i a t i o n o f t h e w h o l e s t a n d w a s n o t o b v i o u s,a n d t h ed i f fe r e n c e of D B H o f t r e e s w a s n o t o b v i o u s.T h e o p e n d eg r e e o f m e a n v a l u e w a s0.40,th e li g h t c o n d i t i o n o fe n t i r e s t a n d w a s o v e r a l l g o o d.S t a n d l a y e r i n d e x a v e r a g e w a s0.55,w i t h73%of s t a n d l a y e r i n d e xg r e a t e r th a n0.50,s h o wi n g t h a t m o s t o f t h e t r e e s i n t h e s t a n d w e r e i n d i f f e r e n t l a y e r s w i t h a dj a c e n t t r e e s.T h e e-v a l u a t i o n g r a d e o f t h e s p a t i a l s t r u c t u r e o f t h e s t a n d w a s g r a d eⅢ.T h r o u g h t h e a n a l y s i s o f s t a n d s p a t i a l s t r u c t u r e a n d t h e c o n s t r u c t i o n o f e v a l u a t i o n i n d e x o f s t a n d s p a t i a l s t r u c t u r e,w e c a nk n o w n o t o nl y t h e s i t u-a t i o n o f a l l a s p e c t s o f s t a n d s p a t i a l s t r u c t u r e,b u t a l s o t h e o v e r a l l s i t u a t i o n o f s t a n d s p a t i a l s t r u c t u r e,a n d l a y a t h e o r e t i c a l f o u n d a t i o n f o r t h e o p t im i z a t i on a n d a d j u s t m e n to f f o r e s t sp a t i a l s t r u c t u r e.K e y w o r d s:P i n u s t a b u l i f o r m i s;e c o l o g i c a l p u b l i c w e l f a r e f o r e s t;V o r o n o i d i a g r a m;e v a l u a t i o n i n d e x o f t h e s p a t i a l s t r u c t u r e林分结构是树木在林分中的分布状态㊂人工林或天然林在未遭受严重干扰的情况下,林分内部都具有一定的分布状态且表现出较为稳定的结构规律性,即林分结构规律[1]㊂林分空间结构是目前国内外学者研究的热点也是难点㊂许多学者从多个方面提出了分析林分空间结构的参数[2-5],但总的来说是从林分水平分布格局㊁大小分化程度和混交度3个方面展开描述[2]㊂目前关于林分空间结构分析的研究较多[6-9],许多学者选取多个参数对不同的林分展开其空间结构的分析,而空间结构参数的计算依赖于基本结构单元的划分,传统构建空间结构单元的方法是固定邻近木株树为4,近年来许多学者采用V o r o n o i创建空间结构单元,此方法每个结构单元的大小不同,具有动态针对性,并且一些学者开展了基于V o r o n o i图的林分空间结构分析的基础性研究[10-13]㊂目前关于林分空间结构评价的研究相对较少,曹小玉等[14]采用乘除法对多个空间结构参数进行多目标规划,建立了空间结构优化目标函数,但并未确定指标权重㊂张连金等[15]根据林分中不满足标准指标占总指标数的比例建立了经营迫切性评价指数㊂以古城林场油松人工林为对象,在以V o r o n o i图确定林分空间结构单元的基础上,选取林分空间结构参数对该油松林进行林分空间结构分析,在钱颂迪[16]乘除法的思想上,对各个空间结构参数进行多目标规划,并通过变异系数法[17]确定林分空间结构各指标权重,建立评价体系,对该林分空间结构进行评价㊂旨在充分了解该地油松林林分情况,为该地区油松的科学经营提供理论依据㊂1材料与方法1.1研究区概况洛南县古城林场(33ʎ52'~34ʎ05'N,110ʎ20'~ 110ʎ29'E),位于陕西省商洛市东北部,地处秦岭东段,海拔900~1200m㊂年平均气温11.1ħ,1月平均气温-2.0ħ,7月平均气温23ħ左右㊂气候属于暖温带于亚热带过渡型,四季分明,雨量充沛㊂全年降水量在770mm左右,相对湿度60%~80%,雨量主要集中在7-9月㊂气候温和,降水充分,冬暖夏凉㊂土壤类型主要有黄棕壤和棕壤,呈中性偏酸㊂在中国植被区划中,归属暖温带植被垂直带,洛南县内主要的森林类型有油松林和栓皮栎林,其中油松是洛南县分布广㊁数量多㊁木材蓄积量大的一个森林类型㊂1.2数据获取2018年7-8月,在陕西省商洛市洛南县古城林场油松林进行全面踏查后,利用全站仪在油松生态公益林中设置了1块100mˑ100m的正方形样地,对样地内所有胸径ȡ2c m的林木进行全林定位,同时对定位林木测量其胸径㊁树高㊁活枝下高㊁南北冠幅和东西冠幅等因子,并记录每株林木的健康状况㊂该油松人工林为异龄纯林,油松纯林林分基本结构概况表1,林分株数密度为1448株㊃h m-2,平均胸径16.61c m,平均树高14.66m,平均冠幅3.22m㊂1.3研究方法1.3.1空间结构单元的确定利用A r c G I S10.2的泰森多边形工具将树的点图层生成泰森多边形,每个泰森多边形内只包含1棵树,泰森多边形的边数即是该中心木对应的邻近木的株数㊂此法确定的空间结构单元对比传统的固定邻近木株树为4,确定空间结构单元更灵活㊂1.3.2消除边缘效应边缘效应指在2个或2个以上不同性质的生态系统交互处,即位于样地边界的林木其邻近木不在该样地内,由于林分之间的差异和协和作用,而引起林分空间结构发生的较大变化㊂为了消除边界林木对系统的影响,又能充分利用样地数据,本研究以样地中所有2个相邻样木之间的平均距离为依据[18],选择在该样地四周设置了761第5期张君钰等:油松林林分空间结构分析及评价指数构建3m 宽的带状缓冲区,缓冲区内的林木只作为相邻木(图1)㊂1.3.3 空间结构参数的选取 选取角尺度反映林木空间分布格局,采用李际平等[13]建立的基于V o r o n o i 图计算角尺度的相关标准,表示如下:W i =1n ðnj =1z ij(1)式中,W i 为中心木角尺度,Z i j 取值为:Z i j=1当第j 个α角小于标准角α0;0否则㊂α角为邻近木的较小夹角,α0为角尺度的标准角,取值为360ʎ/(n +1),α0随着邻近木株树n 的变化而变化㊂W i ɪ[0,1],将其取值划分为[0,0.327)㊁[0.327,0.357]㊁(0.357,1]3个区间,分别表示均匀分布㊁随机分布㊁团状分布㊂大小比数是反映树种大小分化程度的参数[4],用公式表示:U i =1nðnj =1k i j(2)式中,U i 为中心木大小比数,k i j 取值为:k i j =1当邻近木j 的胸径大于中心木i 的胸径;0否则㊂据公式可得U i ɪ[0,1],其值越小,则说明比中心木胸径大的相邻木越少㊂将U i 的取值划分为0㊁(0,0.25]㊁(0.25,0.5]㊁(0.5,0.75]㊁(0.75,1]5个区间,对应林木在空间结构单元内处于优势㊁亚优势㊁中庸㊁劣势和绝对劣势状态㊂选取林层指数[19-21]描述林层多样性,公式为:S i =z i3ˑ1n ðn j =1s i j(3)式中,S i 为中心木林层指数;Z i 为中心木i 的空间结构单元内的林层数;S i j 取值为:S i j =1当中心木i 于第j 株邻近木不属同层;0当中心木i 与第j 株邻近木在同一层㊂表1 油松林林分基本结构概况T a b l e 1 T h e b a s i c s t r u c t u r e o f P i n u s t a b u l i fo r m i s s t a n d 株树密度/(株㊃h m -2)胸径/c mDm i nD m a xD g树高/mH m i nH m a xH枝下高/m 最大值最小值均值南北冠幅/mP m i nP m a xP东西冠幅/mP m i nP m a xP14482.581.116.61.923.814.70.211.53.78.83.20.69.53.3图1 基于林木点图层生成的泰森多边形F i g .1 T y s o n p o l y g o n b a s e d o n t r e e p o i n t l a ye r 明显S i ɪ(0,1],当林层指数越接近于1,说明该林分的林层多样性越复杂㊂本研究参考应用I U F R O(国际林联)的标准划分林层,依据林分的优势高,将林分内林木划分为3个林层㊂而优势高则为林分中最高10株树的均值,此处为20.7m ,下层林木<1/3优势高(此处为H ɤ6.9m ),中层林木介于优势高的861西北林学院学报35卷1/3~2/3(此处为6.9m<H <13.8m ),上层林木则>2/3优势高(此处H ȡ13.8m )㊂开敞度[20]是反映林木生长空间的主要参数,计算公式为:K i =1n ðn j =1D i jH i j(4)式中,K i 为中心木开敞度;D i j 为对象木i 与第j株相邻木的水平距离;H i j 为相邻木j 的树高㊂K i ɪ(0,+ɕ],将K i 的取值划分为(0,0.2]㊁(0.2,0.3]㊁(0.3,0.4]㊁(0.4,0.5]㊁(0.5,+ɕ)5个区间,分别对应林木或林分透光条件或生长空间严重不足㊁不足㊁基本充足㊁充足和很充足的5个状态㊂计算林分或某一树种的角尺度㊁大小比数㊁林层指数和开敞度,即为林分内或某一树种所有单木的角尺度㊁大小比数㊁林层指数和开敞度均值㊂1.3.4 空间结构评价指数的构建 根据油松林复层异龄纯林的特点,以及要实现多功能生态公益林的目标㊂本研究从林木空间分布格局㊁林木大小分化层度㊁林层多样性参数以及林木透光条件4个方面考虑,及选取上文中角尺度㊁大小比数㊁林层指数和开敞度4个参数建立油松林的评价函数㊂根据钱颂迪[16]的乘除法思想,对4个参数进行多目标规划㊂该思想即以正效益指数乘以负效益指数的倒数,使其整体目标以取大为优㊂根据乘除法的思想,建立目标函数Q (g):Q (g )=q (g 1)q (g 2) q (g m )q (g m +1)q (g m +2) q (n )(5)式中,g 是决策向量,当在n 个目标q (g 1),q (g 2)q (g n )中,有m 个目标q (g 1)q (g 2)...q (g m )要求取大为优,其余q (g m +1)q (g m +2)...q (g n )要求取小为优,且q (g 1),q (g 2) q (g n )>0㊂在本研究中林层指数以取大为优,大小比数以取小为优㊂对于角尺度的取值,由于树木均匀分布有利于充分利用光照㊁减少林木之间冠层重叠㊁地表连续覆盖等优点,因此角尺度以取小为优㊂开敞度不宜小,也不宜过大,本研究以0.4为优,在开敞度的基础上减去0.4,并取绝对值,将其换算为[0,0.6]之间的数值,使其取小为优㊂根据变异系数法的思想[17]确定参数权重㊂该思想是通过计算各参数数据内的差异程度来确定指标权重的大小,差异程度越大,其权重也越大㊂本研究以4个参数的标准差确定权重,如确定角尺度的权重E w :E w =σw /ð(σw +σu +σk +σs )(6)式中,σw ㊁σu ㊁σs 和σk 分别为角尺度㊁大小比数㊁林层指数和开敞度的标准差㊂其他参数确定权重同上㊂最终建立林分空间结构评价指数的公式P (a ):P (a )=1+S (a ) ㊃E s1+W (a ) ㊃E w ㊃1+U (a ) ㊃E u ㊃1+K (a ) ㊃E k(7)式中,U (a )㊁S a ㊁W (a )分别为单木的大小比数㊁林层指数㊁角尺度,K (a )为经过上述处理和换算后的单木开敞度㊂E w ㊁E u ㊁E s ㊁E k 分别为角尺度㊁大小比数㊁林层指数和开敞度权重㊂其评价指数值越大,表明林分空间结构越接近经营者想要的理想状态㊂最后应用归一化处理,将各单木的林分空间结构评价指数值换算到[0,1]范围内:x 'i=x i -x m i n x m a x -x m i n(8)式中,x m a x ㊁x m i n分别为数据组中的最大值和最小值,x i ㊁x 'i 分别为处理前后的值㊂2 结果与分析2.1 油松林林分空间结构分析角尺度的均值为0.35,该油松林林分水平分布格局处于随机分布的状态(图2)㊂大小比数的均值为0.50,整个林分处于中庸状态,竞争程度一般,林木的大小分化程度不严重,由图3可见,5种大小比数状态的林木占比相差不大㊂在林分中处于被压状态的林木与优势木数量相当㊂开敞度的均值为0.40,整个林分透光条件平均水平较好,林分整体的生长空间处于基本充足到充足的过渡状态,由图4可见,5种开敞度状态的林木占比相差不大,生长空间严重不足和不足的林木占到38%,说明林分中有近4层的林木处于生长空间不足,生长空间很充足的林木(开敞度>0.5)占到24%㊂林层指数的均值为0.55㊂由图5可见,单木所在空间结构单元只包含1层林层的只有2%,而其所在结构单元包含3层林层的至少有34%(林层指数>0.67的林木),有73%的林木林层指数>0.50㊂以上分析表明,该林分中的林木绝大多数都与相邻木处于不同林层㊂从表2可看出,不同径阶下,角尺度变化不大,小树处于随机分布的状态,大树处于随机分布或随机分布向团状分布的过渡态㊂各径阶的大小比数基本随着径阶变大而变小,符合客观规律㊂各径阶林木的开敞度和林层指数相差不大,说明各径阶的林木均匀分布于林分中,但林层指数随着径阶变大呈现出变大的现象,这是由于中小径木的空间结构单元中不一定包含大径木,而大径木下常常伴随中小径阶林木的原因㊂961第5期张君钰等:油松林林分空间结构分析及评价指数构建图2 角尺度频率分布F i g .2 R e l a t i v e f r e q u e n c y d i s t r i b u t i o n o f u n i f o r m a n gl e i n d ex 图3 大小比数频率分布F i g .3 R e l a t i v e f r e q u e n c y d i s t r i b u t i o n o f n e i g h b o u r h o o d c o m pa r i s on 图4 开敞度频率分布F i g .4 R e l a t i v e f r e q u e n c y d i s t r i b u t i o n o f o p e n d e gr ee 图5 林层指数频率分布F i g .5 R e l a t i v e f r e q u e n c y d i s t r i b u t i o n o f s t a n d l a ye r i n d e x 2.2 油松生态公益林林分空间结构的评价通过变异系数法确定角尺度㊁大小比数㊁林层指数㊁开敞度4个空间参数的权重分别为0.15㊁0.36㊁0.28㊁0.21㊂其中大小比数的权重最大,林层指数次之,大小比数对评价指数的影响最大㊂根据上述林分空间结构分析的结果,评价指数的取值范围[0,1],将评价指数划分为5组,按照等距分组划分为[0,0.2]㊁(0.2,0.4]㊁(0.4,0.6]㊁(0.6,0.8]㊁(0.8,1],分别对应林分空间结构评价等级的Ⅰ级到Ⅴ级,从Ⅰ级到Ⅴ级单木空间结构越来越接近理想状态,根据上文建立的各林分空间结构参数与林分空间结构评价指标的关系,可得各评价等级的单木在其结构单元内空间结构特点,见表3㊂各评价等级单木在样地中的位置见图6㊂通过式(7)㊁式(8)得出该林分的空间结构评价指数均值为0.48(图7),单木在其结构单元空间结构等级属于Ⅰ级㊁Ⅱ级㊁Ⅲ级㊁Ⅳ级和Ⅴ级的空间结构单元分别为5%㊁38%㊁31%㊁18%㊁8%,有近1/2的林木在其结构单元的空间结构并没有达到理想状态,林分整体空间结构状况一般㊂表2 油松各径阶空间结构参数T a b l e 2 S pa t i a l s t r u c t u r e p a r a m e t e r s o f e a c h d i a m e t e r o r d e r o f P .t ab u l i fo r m i s 径阶空间结构参数W iU iK iS i4c m0.340.860.400.508c m0.350.660.400.5112c m0.330.450.430.5616c m 0.350.360.380.5720c m0.350.240.400.5824c m0.340.180.380.5828c m0.310.100.370.6232c m0.350.140.400.6436c m0.380.060.450.62ȡ38c m0.380.020.490.63标准差σ0.140.340.260.203 结论与讨论选取参数对空间结构进行分析可以得知林分各个方面的状况,但各个参数的分析是独立的,通过林分空间结构评价可以得知林分空间结构的整体状况㊂结果表明,油松生态公益林的水平分布格局总体呈随机分布,从单木角度来说林分中的空间结构单元内林木少部分呈随机分布的状态,呈团状分布与均匀分布的空间结构单元数相当㊂整个林分的大小分化程度不严重,处于中庸状态㊂林分整体的透光条件较好,但透光条件不均衡,有的林木生长空间过于拥挤,有的林木生长空间过足㊂林分中的绝大多数林木与相邻木处于不同林层,林层指数无论从林分平均条件或是单木角度分析都比较理想,林层多样性较丰富㊂各径阶的开敞度和林层指数值都接近林分整体的均值,说明各径阶的林木在林分中分布比较均匀㊂该油松生态公益林林分的空间结构评价指数为0.48,近1/2的林木在其空间结构单元内空间结构71西北林学院学报35卷图6 各评价等级单木在样地中的位置F i g .6 L o c a t i o n d i a g r a m o f s i n g l e t r e e o f e a c h e v a l u a t i o n g r a d e i n t h e s a m pl e p l o t 表3 单木所在结构单元空间结构评价等级划分T a b l e 3 E v a l u a t i o n g r a d e d i v i s i o n o f s p a t i a l s t r u c t u r e o f s t r u c t u r a l u n i t w h e r e s i n gl e t r e e i s l o c a t e d 林分空间结构评价指数值评级等级空间结构特征ɤ0.2Ⅰ单木所在结构单元内空间结构条件差㊂林木聚集分布,单木处于被压状态,透光条件差,林层单一>0.2~0.4Ⅱ单木所在结构单元内空间结构条件较差㊂林木聚集分布,单木处于被压状态,透光条件较差,林层多样性一般>0.4~0.6Ⅲ单木所在结构单元内空间结构条件一般㊂林木随机分布,单木处于中庸状态,透光条件一般,林层多样性较好>0.6~0.8Ⅳ单木所在结构单元空间结构条件较好㊂林木随机分布,单木处于优势状态,透光条件较好,林层多样性丰富>0.8~1Ⅴ单木所在结构单元空间结构条件好㊂林木处于均匀分布的理想状态;林层结构复杂,多为三层的复层林;林木透光条件理想图7 评价指数频率分布F i g .7 R e l a t i v e f r e q u e n c y d i s t r i b u t i o n o f s t a n d l a ye r i n d e x 条件不理想,空间结构等级为Ⅰ㊁Ⅱ级的林木有43%,林分空间结构有很大提升空间㊂林分中大小比数在(0.75,1],且开敞度在(0.5,+ɕ)的林木(即在林分中处于被压状态,且透光条件处于很充足状态的林木),它们当中的林木有90%的空间结构评价等级为Ⅰ级或Ⅱ级,可在这些空间结构单元内进行补植㊂林分中大小比数在[0,0.25],且开敞度在(0,0.2]的林木(即林分中处于优势或亚优势状态,且透光条件严重不足的林木),有18%的林木空间结构等级处于Ⅰ级或Ⅱ级,可在这些空间结构单元内进行抚育间伐优化调整㊂本研究应用变异系数法的思想确定林分空间参数的权重,此法完全基于对实际数据的定量分析,属于客观赋权法㊂以此确定权重的优点是计算简单㊁方便实用,且充分利用了样本数据,确定的参数权重具有绝对客观性㊂缺点是完全根据参数内数据的差异性确定权重,忽视了参数本身对总体目标的重要程度,不能体现经营决策者对参数在总体目标中重要性的理解㊂因此读者可以尝试利用主客观赋值法171第5期张君钰等:油松林林分空间结构分析及评价指数构建相结合确定指标权重,使林分空间结构评价更加符合林分的实际情况㊂通过对油松林林分空间结构的分析,能够将复杂的林分空间结构通过各项参数指标直观表现出来,本研究以单木为基础构建林分空间结构评价指标,结合林木编号与坐标图,能确切的知道具体林木的空间结构条件,为森林空间结构优化调整提供针对性的建议㊂参考文献:[1]孟宪宇.测树学[M].北京:中国林业出版社,1996.[2]惠刚盈.角尺度 一个描述林木个体分布格局的结构参数[J].林业科学,1999,35(1):39-44.[3]惠刚盈,胡艳波.混交林树种空间隔离程度表达方式的研究[J].林业科学研究2001,14(1):23-27.HU I G Y,HU Y B.M e a s u r i n g s p e c i e s s p a t i a l i s o l a t i o n i n m i x e d f o r e s t[J]F o r e s t R e s e a r c h,2001(1):23-27.(i n C h i n e s e) [4]惠刚盈,G A D OW K V,A L B E R T M.一个新的林分空间结构参数 大小比数[J].林业科学研究,1999,12(1):4-9. [5]汤孟平,娄明华,陈永刚,等.不同混交度指数的比较分析[J].林业科学,2012,48(8):46-53.T A N G M P,L O U M H,C H E N Y G,e t a l.C o m p a r a t i v e a n a l y-s e s o n d i f f e r e n t m i n g l i n g i n d i c e s[J]S c i e n t i a S i l v a e S i n i c a e, 2012,48(8):46-53.(i n C h i n e s e)[6]周远博,卜元坤,陈佳琦,等.黄龙山油松林水平空间结构分析[J].西北林学院学报,2020,35(1):45-53.Z H O U Y B,B U Y K,C H E N J Q,e t a l.H o r i z o n t a l s p a t i a l s t r u c t u r e s o f P i n u s t a b u l a e f o r m i s f o r e s t s i n H u a n g l o n g M o u n-t a i n[J].J o u r n a l o f N o r t h w e s t F o r e s t r y U n i v e r s i t y,2020,35(1):45-53.(i n C h i n e s e)[7]孟楚,王琦,郑小贤.北京市八达岭林场水源涵养林空间结构特征研究[J].西北林学院学报,2016,31(5):109-114.M E N G C,WA N G Q,D E N G X X.S p a t i a l s t r u c t u r e o f w a t e rc o n s e r v a t i o n f o r e s t i n B ad a l i n g f o re s tf a r m o f B e i j i n g[J].J o u r-n a l o f N o r t h w e s t F o r e s t r y U n i v e r s i t y,2016,31(5):109-114.(i n C h i n e s e)[8]汤孟平,唐守正,雷相东,等.林分择伐空间结构优化模型研究[J].林业科学,2004,40(5):25-31.T A N G M P,T A N G S Z,L E I X D,e t a l.S t u d y o n s p a t i a l s t r u c-t u r e o p t i m i z i n g m o d e l o f s t a n d s e l e c t i o n c u t t i n g.[J]S c i e n t i a S i l v a e S i n i c a e,2004,40(5):25-3(i n C h i n e s e)[9]巫志龙,周成军,周新年,等.杉阔混交人工林林分空间结构分析[J].林业科学研究,2013,26(5):609-615.WU Z L,Z H O U C J,Z H O U X N,e t a l.A n a l i s i s o f s t a n d s p a t i a l s t r u c t u r e o f C u n n i n g h a m i a l a n c e o l a t a-b r o a d l e a v e d m i x e d p l a n t a-t i o n[J].F o r e s t R e s e a r c h,2013,26(5):609-615.(i n C h i n e s e) [10]汤孟平,陈永刚,施拥军,等.基于V o r o n o i图的群落优势树种种内种间竞争[J].生态学报,2007,27(11):4707-4716.T A N G M P,C H E N Y G,S H I Y J,e t a l.I n t r a s p e c i f i c a n d i n-t e r s p e c i f i c c o m p e t i t i o n a n a l y s i s o f c o mm u n i t y d o m i n a n t p l a n tp o p u l a t i o n b a s e d o n V o r o n o i d i a g r a m[J].A c t a E c o l o g i c a S i n i-c a,2007,27(11):4707-4716.(i n C h i n e s e)[11]赵春燕,李际平,李建军.基于V o r o n o i图和D e l a u n a y三角网的林分空间结构量化分析[J].林业科学,2010,46(6):78-84.Z H A O C Y,L I J P,L I J J.Q u a n t i t a t i v e a n a l y s i s o f f o r e s t s t a n d s p a t i a l s t r u c t u r e b a s e d o n V o r o n n o i d i a g r a m&D e l a u-n a y t r i a n g u l a t e d n e t w o r k[J].S c i e n t i a S i l v a e S i n i c a e,2010,46(6):78-84.(i n C h i n e s e)[12]张彩彩,李际平,曹小玉,等.基于加权V o r o n o i图的杉木生态公益林空间结构分析[J].中南林业科技大学学报,2015,35(4):19-26.Z H A N G C C,L I J P,C A O X Y,e t a l.A n a l y s i s o n s p a t i a l s t u c t u r e o f C u n n i n g h a m i a l a n c e o l a t a n o n-c o mm e r c i a l f o r e s tb a s e d o n w e i g h t e d V o r o n o i d i a g r a m[J].J o u r n a l o f C e n t r a lS o u t h U n i v e r s i t y o f F o r e s t r y&T e c h n o l o g y,2015,35(4):19-26.(i n C h i n e s e)[13]李际平,封尧,赵春燕,等.基于V o r o n o i图的角尺度分析方法探讨 以湖南省平江县福寿林场为例[J].林业资源管理, 2015(4):33-38,68.[14]曹小玉,李际平,封尧,等.杉木生态公益林林分空间结构分析及评价[J].林业科学,2015,51(7):37-48.C A O X Y,L I J P,F E N G Y,e t a l.A n a l y s i s a n d e v a l u a t i o n o ft h e s t a n d s p a t i a l s t r u c t u r e o f C u n n i n g h a m i a l a n c e o l a t a e c o-l o g i c a l f o r e s t[J].S c i e n t i a S i l v a e S i n i c a e,2015,51(7):37-48.(i n C h i n e s e)[15]张连金,孙长忠,赖光辉.北京九龙山侧柏生态公益林空间结构分析与评价[J].林业科学研究,2018,31(4):75-82.Z H A N G L J,S U N C Z,L A I G H.A n a l y s i s a n d e v a l u a t i o n o f s t a n d s p a t i a l s t r u c t u r e o f P l a t y c l a d u s o r i e n t a l i s e c o l o g i c a lf o r e s t i n J i u l o ng sh a n o f B eij i n g[J].F o r e s t R e s e a r c h,2018,31(4):75-82.(i n C h i n e s e)[16]钱颂迪.运筹学[M].北京:清华大学出版社,1990.[17]马建琴,何胜,郝秀平,等.基于层次分析和变异系数法的土壤含水率计算[J].人民黄河,2015,37(9):135-139. [18]周红敏,惠刚盈,赵中华,等.林分空间结构分析中样地边界木的处理方法[J].林业科学,2009,45(2):1-5.Z H O U H M,HU I G Y,Z HA O Z H,e t a l.T r e a t m e a t m e t h-o d s o f p l o t b o u n d a r y t r e e s i n s p a t i a l f o r e s t s t r u c t u r e a n a l y s i s[J].S c i e n t i a S i l v a e S i n i c a e,2009,45(2):1-5.(i n C h i n e s e) [19]吕勇,臧颢,万献军,等.基于林层指数的青椆混交林林层结构研究[J].林业资源管理,2012(3):81-84.[20]孙清芳,刘滨凡,马燕娥.山河屯林业局红松阔叶混交林林分空间结构特征[J].森林工程,2019,35(6):1-5. [21]刘建明,姚颖,刘忠玲,等.不同林分密度榛子天然林土壤养分特征研究[J].森林工程,2018,34(3):1-5.[22]汪平,贾黎明,魏松坡,等.基于V o r o n o i图的侧柏游憩林空间结构分析[J].北京林业大学学报,2013,35(2):39-44.WA N G P,J I A L M,W E I S P,e t a l.A n a l y s i s o f s t a n d s p a t i a l s t r u c t u r e o f P l a t y c l a d u s o r i e n t a l i s r e c r e a t i o n a l f o r e s t b a s e do n V o r o n o i d i a g r a m m e t h o d[J].J o u r n a l o f B e i j i n g F o r e s t r yU n i v e r s i t y,2013,35(2):39-44.(i n C h i n e s e)271西北林学院学报35卷。
基于单木水平和林分水平的油松兼容性生长模型
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔａ ｋ ｉ ｎ ｇ Ｐｉ ｎ ｕ ｓ ｔ ａ ｂ ｕ ｌ ａ ｅ ｆ ｏ ｒ ｍｉ ｓ ａ ｓ ｔ ｈ ｅ ｏ ｂ ｊ ｅ ｃ ｔ ｏ ｆ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ， ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｐ ｅ ｒ ｉ ｏ ｄ ｉ ｃ ａ ｌ ｌ ｙ ｉ ｎ ｖ ｅ ｎ ｔ ｏ ｒ ｙ ｄ ａ ｔ ａ ｏ ｆ １ ６ １ ｐ ｅ ｒ ｍａ ｎ ｅ ｎ ｔ ｓ ａ ｍｐ ｌ ｉ ｎ ｇ ｐ ｌ ｏ ｔ ｓ ｉ ｎ Ｂｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ ， ｇ ｒ ｏ ｗｔ ｈ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｓ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｒ ｅ ｅ — ａ ｎ ｄ ｓ ｔ ａ ｎ ｄ — ｌ ｅ ｖ ｅ ｌ ｓ ｗｅ ｒ ｅ ｅ ｓ ｔ ａ ｂ ｌ ｉ ｓ ｈ ｅ ｄ， ａ ｎ ｄ
测效果 。结果表 明 ， 所建 的单 木水 平 、 林分 水平 和组 合水 平模 型 的预 测效果 均较 好 ， 经过 分析 比较 ，
组 合预 测 法预 测油松 断面积 、 蓄积 量 生长模 型 的精 度 高于单 木 水 平和 林 分 水 平预 测 的精 度 。组合 预 测 法所 建立 的模 型结合 了单木 水平 、 林 分水 平模 型的优 点 ， 提 高 了油松 林 分 生长预 测模 型 的兼容 性， 保 障 了油松 林分 生 长模 型 预 测结果 的 一致性 ， 也 可 以用 来预 测 下一 期 油松 林分 断 面积 、 蓄 积 量
ｆ ｏ ｒ ｅ ｃ ａ ｓ ｔ ｃ ｏｍｂｉ ｎ ａ ｔ ｉ ｏｎ ｍｏｄ ｅ ｌ ｓ ｗｅ ｒ ｅ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ ｂｙ ｏ ｐ ｔ ｉ ｍａ ｌ ｗｅ ｉ ｇ ｈｔ ｍｅ ｔ ｈｏ ｄ． Ｆｉ ｎａ ｌ ｌ ｙ， ｔ ｈｒ ｅ ｅ ｍａ ｔ ｈ ｅ ｍａ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｉ ｎｄ ｉ ｃ ａ — ｔ ｏ ｒ ｓ ＭＡ Ｄ， Ｒ Ｆ ａ ｎｄ Ｒ。ｗｅ ｒ ｅ ｕｓ ｅ ｄ ｔ ｏ ｅ ｖａ ｌ ｕ ａ ｔ ｅ ａ ｎ ｄ ｐｒ ｅ ｄ ｉ ｃ ｔ ｔ ｈｅ ｐ ｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｓ ． Ｔｈｒ ｅ ｅ ｋｉ ｎｄｓ ｏ ｆ ｔ ｈｅ
立木生物量模型及碳计量参数——油松
立木生物量模型及碳计量参数——油松下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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青青油松推动美丽中国建设
青青油松推动美丽中国建设铁铮【期刊名称】《《绿色中国A版》》【年(卷),期】2016(000)008【总页数】5页(P44-48)【作者】铁铮【作者单位】【正文语种】中文当人们知道什么是松树时，科技人员早就开始研究油松了。
当人们知道什么是油松时，国家林业局油松工程技术研究中心创立了。
7月中旬，北京林业大学申请建设的这个油松中心通过了专家评审，翻开了我国林业科技史的崭新一页。
专家评价说，建设这个中心对于维护国家生态安全、保障木材供给、促进产业链升级、提高人民生活质量具有重要意义，在建设美丽中国中将发挥更大的作用。
北京林业大学教授贾黎明称，油松中心将联合我国主要的油松优势科研院校、良种基地、林业局及林场等，聚焦多目标良种创制、优质种苗工厂化标准生产、困难立地森林营造、多功能森林高效抚育、高值化综合加工利用等5个核心研发方向，力争在25项关键技术上取得重大突破，建设成为我国油松政产学研用联合、协同创新的核心平台。
油松，高大挺拔，是我国北方地区生态建设、木材生产、林下经济、园林绿化等的重要树种。
有资料表明，我国现有油松林总面积251.33万公顷，占三分之一的国土面积，生态适应区覆盖14个省、市、自治区，在我国十大主要造林树种排位第六。
专家告诉记者，油松是荒山造林先锋树种，也是干旱、半干旱的“三北”地区屈指可数的主要造林树种之一。
大力发展油松，对区域生态、经济和社会可持续发展有重要意义。
目前，我国每年造林150～200万亩，对扩大国土绿化面积、促进美丽北方区域建设具有重要意义。
油松的生态意义十分凸显。
我国油松林每年涵养水源40.40亿立方米，固土0.67亿吨，固碳0.09亿吨，生态服务功能总价值为每年1189.9亿元，单位面积价值为每年每公顷5.22 万元。
在提高森林生产力、保障国家木材供应方面，油松饰演着十分重要的角色。
油松是中国主要的商品材树种之一，是建筑上的优良材料，其木材的材性变化幅度较小，油松在适生区生长迅速，可以为国家木材安全提供有力支撑。
基于“三边”参数的油松林叶绿素估算模型1）
基于“三边”参数的油松林叶绿素估算模型1）史冰全;张晓丽;白雪琪;张欣欣【摘要】利用ASD便携式手持光谱仪，实测了研究区域内油松林健康松枝和发黄松枝的原始光谱数据，并采集松枝样本进行叶绿素的测定。
通过对光谱数据的处理，计算出光谱数据的位置特征参数—“三边”参数。
对“三边”参数与所测叶绿素值进行相关性分析，选择最优的参数拟合出叶绿素的线性回归模型。
结果表明：基于红边面积（SDr）的健康松树针叶叶绿素估算模型的决定系数为0．788；基于蓝边位置（PDb）的发黄松树针叶叶绿素估算模型的决定系数为0．710。
利用实验数据对所建立的估算模型进行验证，健康松树针叶与发黄松树针叶叶绿素估算模型的可靠性均满足实验要求，说明应用“三边”参数估算植被叶绿素的方法是可行的。
%We measured the spectral data of the Pinus tabulaeformis with healthy and withered branches , respectively , in the field, and gathered their needles were to assay their chlorophyll content .We calculated the characterist ic parameters of“Sanbian” in three special positions with the spectral data .Then, we analyzed the correlation between the “Sanbian” pa-rameters and the chlorophyll content assay , and established a linear regression model to estimate the chlorophyll content with the optimal parameters .The coefficient of determination of chlorophyll estimation model was 0.788 in the needles of healthy P.tabulaeformis based on thered edge area , and it was 0.710 in the needles of withered P.tabulaeformis based on the position of the blue edge .At last, by verifying the estimation model , it is reliable for two chlorophyll estimation models in the needlesof healthy and withered P.tabulaeformi.【期刊名称】《东北林业大学学报》【年(卷),期】2015(000)005【总页数】4页(P80-83)【关键词】油松林叶绿素;光谱数据;“三边”参数;叶绿素估算模型【作者】史冰全;张晓丽;白雪琪;张欣欣【作者单位】北京林业大学，北京，100083;北京林业大学，北京，100083;北京林业大学，北京，100083;北京林业大学，北京，100083【正文语种】中文【中图分类】S736.2We measured the spectral data of the Pinus tabulaeformis with healthy and withered branches, respectively, in the field, and gathered their needles were to assay their chlorophyll content. We calculated the characteristic parameters of “Sanbian” in three special positions with the spectral data. Then, we analyzed the correlation between the “Sanbian” parameters and the chlorophyll content assay, and established a linear regression model to estimate the chlorophyll content with the optimal parameters. The coefficient of determination of chlorophyll estimation model was 0.788 in the needles of healthy P. tabulaeformis based on the red edge area, and it was 0.710 in the needles of withered P. tabulaeformis based on the position of the blue edge. At last, by verifying the estimation model, it is reliable for two chlorophyll estimation models in the needles ofhealthy and withered P. tabulaeformi.叶绿素是植被进行光合作用时吸收光能的主要色素，其质量分数的高低与植被的光合作用能力、植被的长势情况和健康状况都有着密切的关系，因此，如何准确并高效地估算出植被的叶绿素质量分数将是研究植被各项特征指标的关键因素[1]。
基于Agent的油松林分生长模拟
基于Agent的油松林分生长模拟
彭道黎;贺姗姗
【期刊名称】《北京林业大学学报》
【年(卷),期】2009(0)S2
【摘要】为了更加逼真地模拟油松林分的生长过程,采用目前较为先进的Agent动画技术作为基本架构,并详细介绍了该架构在油松生长模拟中的属性和功能的设计过程,通过三维可视化绘制技术,实现了油松林分生长过程的可视化。
该技术提高了模拟的真实度和可信度。
【总页数】4页(P69-72)
【关键词】Agent;油松;生长模拟
【作者】彭道黎;贺姗姗
【作者单位】北京林业大学省部共建森林培育与保护教育部重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】S791.254
【相关文献】
1.基于单木水平和林分水平的油松兼容性生长模型 [J], 王少杰;邓华锋;吕常笑;黄国胜;王雪军
2.基于度量误差方法的油松林分生长模型 [J], 王金池;冉啟香;邓华锋;黄国胜;王雪军
3.基于度量误差方法的油松林分生长模型 [J], 王金池;冉啟香;邓华锋;黄国胜;王雪
军;
4.基于单木过程模型的杉木林分生长模拟研究 [J], 马莉燕;张怀清;李永亮;郭明春;张晔珵
5.基于样本库的杉木林分生长动态可视化模拟 [J], 李思佳;张怀清;李永亮;杨廷栋;贺建平;马载阳;沈康
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油松人工林相容性生长联立方程组模型构建
油松人工林相容性生长联立方程组模型构建刘宁;王彬;郑淑霞;李玉桂【期刊名称】《西南林业大学学报（自然科学）》【年(卷),期】2024(44)2【摘要】以西宁市周边山地人工林为研究对象,利用近2年森林资源更新调查数据,构建油松林相容性生长联立方程组模型,采用似乎不相关回归法求解模型参数,并对模型进行异方差修正,最后检验所构建的相容性生长联立方程组模型预测精度及适应性。
结果表明:相容性生长联立方程组模型对平均胸径、平均树高和每公顷断面积的预估精度均在93%以上,MSE和TRE值均在±2%以内,卡方检验结果远远小于临界值,预测效果优于独立拟合模型。
在油松中幼龄林阶段,胸径、树高和断面积生长均与林分密度指数和地位级指数正相关;胸径、树高生长对地位级指数更敏感,而断面积生长对林分密度指数更敏感。
基于模型预测结果,油松林分胸径快速增长期在5~25 a,年均生长量为0.33 cm;树高快速增长期在5~30 a,年均生长量为0.23 m;断面积在15 a之前增速最快,年均生长量为0.13 m2/hm2。
本研究所构建的油松林相容性生长联立方程组模型预测精度高,可用来预测西宁市及相似生态区油松林分胸径、树高和断面积生长,为林分生长及收获预估、科学合理经营提供参考。
【总页数】8页(P119-126)【作者】刘宁;王彬;郑淑霞;李玉桂【作者单位】青海大学农牧学院;青海省农林科学院;青海省高原林木遗传育种重点实验室;青海省南北山绿化服务中心【正文语种】中文【中图分类】S758【相关文献】1.基于BP神经网络的油松人工林生长模型2.北京山区油松人工林单木材积生长量BP神经网络模型3.油松中幼人工林单木胸径生长模型研究4.基于哑变量的油松人工林和天然林生长模型因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
油松个体林木生长的数学模拟
油松个体林木生长的数学模拟
韩兴吉
【期刊名称】《北京林业大学学报》
【年(卷),期】1988(10)1
【摘要】运用与距离有关的树木生长模型,根据油松人工林内林木的空间分布格局和树高生长量,引用生长比和郁闭比等概念对树木的枝长生长,树冠扩展过程和林分郁闭过程进行了数学模拟。
模型中将树冠内各轮枝的着生状态描绘成状态矩阵的形式。
通过状态矩阵结合枝长及着枝深度与叶量的关系确定出各轮枝的叶量和整株树冠的有效叶量。
最后通过叶量确定林木的材积生长。
【总页数】9页(P1-9)
【关键词】油松;个体林木生长;数学模拟;生长模拟;生物量;林分生长模型
【作者】韩兴吉
【作者单位】北京林业大学林业经济与信息管理系
【正文语种】中文
【中图分类】S791.254;S758.52
【相关文献】
1.油松纯林改造成混交林后林间小气候变化\r及林木生长情况分析 [J], 郎立刚
2.高级厌氧消化制污泥有机肥对油松和榆树林木生长及养分积累的影响 [J], 孙昱; 姚海; 彭祚登; 熊建军; 贾清棋; 崔超; 张晓娟; 李海洋; 马富亮; 杨文彬
3.密云水库上游典型油松林地林木生长空间格局 [J], 卢泽洋;王贺年
4.水肥耦合对油松生态林林木生长的影响 [J], 张听雨;彭祚登;贾素苹;贾建学;于凌霄
5.不同树龄油松建筑材林木材性质及生长过程研究 [J], 张晓文;于青君;张卫强;赵连清;张龙玉;罗桂生;贾茜;贾忠奎
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T2代拟南芥阳性植物的northern blot 检测虚拟仿
T2代拟南芥阳性植物的northern blot 检
测虚拟仿
虚拟植物生物量碳在植物上的传输、分配和存储一直是虚拟植物功能结构模型的研究热点。
植物功能结构模型（Plant
Functional-Structural Model ，FSPM ）是一类对植物形态结构、生物量碳的产生和分配以及利用两者内在联系进行植物建模的总称。
这类模型是基于过程的模型（Process-Based Model ，PBM ）、功能模型（Functional Model ）与结构模型（Structural Model ）（也称为经验模型）的融合，是在器官层次对植物个体生长发育的建模与仿真，更加符合植物的生长机理。
在20世纪90年代，植物功能结构模型作为新一代的数字植物生理模型被提出，在过去的十几年间得到了迅速的发展，成为虚拟植物建模的研究热点。
近年来，国外学者主要将基于生物量分配的碳传输-阻力分配模型用来模拟虚拟农作物的生长研究。
模拟的农作物模型有L-Peach 模型、猕猴桃模型等，模拟了碳在农作物上的传输、分配和存储，以及生物量对植物器官生长发育的影响。
而在国内相继出现了玉米生长的GreenLab 模型、虚拟番茄动态生长的有限态自动机模型、棉花地上部分生长的GroIMP 模型。
对基于碳动力学模型的虚拟拟南芥植物生长模拟。
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植物生态学报 2009, 33 (5) 950~957Chinese Journal of Plant Ecology基于GreenLab的油松结构-功能模型国红1*雷相东1 Veronique Letort2陆元昌1Philippe de Reffye2(1 中国林业科学研究院资源信息研究所,北京 100091) (2 中国科学院自动化研究所中法联合实验室,北京 100080)摘要植物结构-功能模型(Functional-structural models, FSMs)将结构模型与过程模型结合起来, 用以描述环境机制驱动的植物生长, 输出植物的三维结构。
GreenLab是一个近年来不断发展着的基于源-汇关系的通用植物结构-功能模型, 它多应用于农作物, 在树木方面的应用还很少。
该文以幼龄油松(Pinus tabulaeformis)为研究对象, 首次将GreenLab模型应用到虚拟树木生长的研究中。
采用破坏性取样, 实测了9株油松幼树的形态结构、拓扑结构和器官生物量信息, 根据拓扑编码体系组织数据。
模型的直接参数是通过实测数据获得的, 隐含参数是利用非线性最小二乘法拟合反求获得的。
对模型的假设进行了验证, 并对模型的模拟效果进行了评估, 结果表明: 节间总鲜质量、树木叶总鲜质量、节间鲜质量、节间长度观测值和模型模拟值建立的回归方程的决定系数在0.78~0.91之间, 因此该模型较真实地反映了油松的结构和生长过程。
提出的树木结构和生物量测量及编码方法, 可作为针叶树建立结构-功能模型的参照。
关键词林木结构-功能模型生物量生产和分配拓扑结构源-汇关系油松A FUNCTIONAL-STRUCTURAL MODEL GREENLAB FOR PINUS TABULAE-FORMISGUO Hong1*, LEI Xiang-Dong1, Veronique Letort 2, LU Yuan-Chang1, and Philippe de Reffye 21Research Institute of Forest Resource Information Techniques, Chinese Academy of Forestry, Beijing 100091, China, and 2Sino-French Laboratory of Informatics, Automation and Applied Mathematics, Institute of Automation,, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100080, China Abstract Aims Functional-structural plant modeling is concerned with the integration of architec-ture and resource allocation as aspects of plant function. It can depict the three-dimensional presentation of plants for use in analyzing individual tree growth and interactions between structural architecture and resource allocation in environments. Our objective was to parameterize and validate the func-tional-structural model GreenLab for young Pinus tabulaeformis to simulate its growth. Few studies have applied the GreenLab model to trees.Methods Destructive sampling was done to collect detailed data including structure and biomass measurements from 9 young P. tabulaeformis trees. We used the functional-structural GreenLab model that has been successfully calibrated for several crops. To extend its application in tree growth analysis, we validated the basic hypotheses of the model such as constant allometry rules and source-sink rela-tionships. Direct parameters were attained from the measurement data and hidden parameters of the model were calibrated using the generalized least squares method.Important findings Simulations of P. tabulaeformis growth based on the fitted parameters were rea-sonably accurate. The coefficients of determination of linear regression equations between observations and predictions ranged from 0.78 to 0.91. The topological code system was set up to analyze tree topo-logical structure for simulation. The calibrated parameters can be used to simulate and visualize 3D representation of pine trees. The methods for measuring tree topology and biomass and coding system can serve as a reference for the development of functional-structural models of coniferous trees.Key words tree functional-structural model, biomass production and allocation, topological structure,source-sink relationship, Pinus tabulaeformis——————————————————收稿日期: 2008-10-22 接受日期: 2009-05-15基金项目: 中央级公益性科研院所基本科研业务费专项基金(RIFRIGTZGZ2007008)、国家自然科学基金(60073007和30872022)和国家林业局948引进项目(2008-4-63)* E-mail: hongguo@5期国红等: 基于GreenLab的油松结构-功能模型DOI: 10.3773/j.issn.1005-264x.2009.05.014 951 DOI: 10.3773/j.issn.1005-264x.2009.05.014树木的形态结构在其生长过程中起着重要的作用, 纯粹的结构模型常常缺少与生理生态过程的联系, 而过程模型往往简化了树木的结构。
结构-功能模型既考虑了植物的形态结构, 又考虑了其生理生态过程, 并能描述植物各器官的三维动态的生长(Sievänen et al., 2000)。
自20世纪90年代起, 结构-功能模型逐渐成为植物生长模型领域的一个研究热点(de Reffye & Blaise, 1999)。
它不仅可以定量地模拟植物的生长, 而且能更直观地模拟植物生长过程的变化, 发现传统研究方法和技术手段难以观察到的规律, 缩短试验周期和节约费用。
LIGNUM模型将过程模型和树木树冠的详细描述结合起来, 目前已应用于樟子松(Pinus sylvestris var. mongolica)、北美短叶松(P. banksiana)和糖槭(Acer saccharum)幼苗的生长模拟中(Perttunen et al., 1996, 1998, 2001)。
ECOPHYS模型(Rauscher et al., 1990)和SIMWAL 模型(Le Dizè et al., 1997)将详细的过程模型与三维结构描述相整合, 分别模拟了欧洲山杨(Populus tremuloides)幼苗和核桃(Juglans regia)结构的动态性和同化物的分配。
但目前这类模型大多还处于发展的初级阶段,它们或者在植物结构模拟方面过于简化(如LIGNUM), 或者还没有进行过验证(如L-PEACH) (马韫韬等, 2006)。
GreenLab模型是由中国科学院自动化研究所中法联合实验室、法国国家信息与自动化研究院、法国农业发展国家中心等单位部门共同建立的, 基于一系列植物学知识所作的假设, 兼顾植物形态和植物功能的模型(Hu et al., 2003)。
其中, 源-汇驱动是其功能模型的主要机理。
该模型采用双尺度自动机模拟植物结构的形成, 通过模拟植株的生物量生产与基于植株拓扑结构的生物量分配, 以及器官生物量积累与器官形态的关系, 并行模拟植物结构-功能过程, 从而可较精确地模拟植物的生长。
GreenLab通过在模型间建立迭代关系来并行模拟植株的功能与结构的反馈关系,只需确定少量参数就能模拟树木生长, 与其他模型相比,该模型在机理性和简洁性方面都具有明显的优势(马韫韬等, 2006)。
目前, 这一模型主要用于农作物虚拟生长的研究(Yan et al., 2004; Guo et al., 2006)。
例如: 展志岗等(2001)依据植物结构-功能相互作用机理, 建立了能模拟小麦(Triticum aestivum)生长发育与形态结构组成的虚拟模型; Guo等(2006)和马韫韬等(2006)成功地将结构-功能模型应用于玉米(Zea mays)模型的构建中; Dong等(2003)将其应用到番茄(Lycopersicon esculentum)生长和建模研究中。