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[期刊] 林业科学研究
[作者]
李思佳 张怀清 李永亮 杨廷栋 贺建平 马载阳 沈康
[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8 934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R~2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。
[期刊] 林业科学研究
[作者]
张宁 张怀清 林辉 蒋娴
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。
关键词：
竞争指数 径阶 可视化模拟 杉木林
[期刊] 林业科学研究
[作者]
马莉燕 张怀清 李永亮 郭明春 张晔珵
基于林分尺度的3-PG模型原理,在考虑单木林分生理生态过程的基础上,改进了生物量积累和分配子模型,建立适应于单木生长的生理生态过程模型,实现基于单木过程模型的林分生长预测。选择胸径和树高生长量2个指标与实测值对比分析,结果表明:改进模型对胸径和树高生长量的模拟平均精度分别为95.57%和91.16%,均明显高于3-PG模型对应的89.4%和85.18%的平均模拟精度,改进模型的模拟精度显著提高,模拟效果更好。
关键词：
3-PG模型 单木生长模拟 杉木林分生长
[期刊] 林业科学研究
[作者]
卢康宁 张怀清 刘闽 欧阳国良
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。
[期刊] 浙江农林大学学报
[作者]
曾冀 雷渊才 蔡道雄 唐继新 明安刚
以广西凭祥14年生杉木Cunninghamia lanceolata人工林(保存密度为1 219株·hm-2)为对象,设置69%(处理Ⅰ),60%(处理Ⅱ),51%(处理Ⅲ),40%(处理Ⅳ)4个间伐强度处理和不间伐对照,定期观测间伐后9 a内胸径、树高、枝下高和冠幅等林分生长指标,并计算单株材积和林分蓄积,从而揭示林分生长对间伐的动态响应,筛选适宜的间伐强度,为杉木人工林近自然化改造提供技术支撑。结果表明:间伐强度显著影响杉木林分胸径、枝下高、单株材积和蓄积生长(P0.05);胸径和单株材积以处理Ⅲ为最
[期刊] 林业科学研究
[作者]
沈康 杨廷栋 张怀清 张鸿 朱念福 刘华
[目的]基于模拟退火算法,研究一种考虑林分结构健康状况和目标平均胸径的多目标森林经营方法,同时结合单木生长方程,基于Unity3D可视化引擎实现林分经营动态可视化模拟。[方法]以湖南省攸县黄丰桥国有林场5块杉木人工纯林2012—2017年样地连年调查数据为数据源,考虑林分分布状况、竞争程度、营养空间,以平均角尺度、平均大小比、林分拥挤度3个结构参数建立空间结构函数。在此基础上,以健康林分结构和平均胸径为经营目标,以竞争指数为参考初步筛选出的间伐木组合排列的结果作为经营方案的集合,通过模拟退火算法进行最优间伐经营方案解的选择。最后,通过建立考虑Hegyi竞争指数的可变生长率的单木生长方程,以结构分析-经营-生长三者不断迭代的方式并基于Unity3D渲染引擎实现林分经营动态可视化模拟。[结果]通过对5号样地(初始林分230株,年龄16 a,平均胸径20.21 cm)以健康林分结构和30 cm林分平均胸径为经营目标进行经营动态可视化模拟,结果表明林分年龄在21、26、31 a分别进行过间伐模拟,当林分年龄31 a间伐后,林分平均胸径达到30.10 cm,林分平均角尺度为0.64,林分拥挤度为0.74,林分结构接近健康水平。[结论]本研究提出的基于模拟退火算法的林分多目标经营动态可视化模拟方法能够模拟在多目标经营需求下的林分动态,并且形象直观,可以进一步为林业科研和生产提供支持。
[期刊] 林业科学研究
[作者]
吴谦 张怀清 陈永富 刘闽
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D IRECTX9.0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。
关键词：
树木构筑学 形态 三维模拟
[期刊] 林业科学研究
[作者]
蒋娴 张怀清 贺姗姗 贺文明 张剑
林分模拟可视化系统是针对林分分布、生长的专业模拟与可视化系统,在计算机上恢复与重建林分空间结构,动态模拟林分生长过程,预测林分生长情况,并进行二维、三维显示。本文分别从系统结构、设计流程、功能方面对林分模拟可视化系统进行了详细介绍。
关键词：
林分 林分空间格局 林分可视化
[期刊] 浙江农林大学学报
[作者]
邓静 陈宇拓
以Richards方程为林分生长预测方程,结合林分的少量实测和经验数据,采用最小二乘法求得Richards方程的各个参数重构方程,根据重构的Richards方程预测林分的整体生长,然后根据预测量得到平均增长量,基于"强者越强,弱者越弱"原则的增长量分配模型,将增长量合理地分配到每株林木上。在预测林分生长时,提出一种全林分生长模型到单木生长模型转换的新算法,即全林分生长模型采用Richards方程预测林分某个生长因子整体的平均增长量,然后根据增长量分配模型将整体增长量合理分派到每株林木,实现由整体到个体的转换。采用湖南省攸县黄丰桥林场1块杉木Cunninghamia lanceolata林分样地...
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
李春明
该文描述了传统生长收获模型存在的问题及非线性混合效应模型在预估林分断面积方面的应用,介绍了非线性混合效应模型的表达形式。选择常用的Richards和Schumacher两种基本模型形式,通过变化自变量进行断面积生长模拟,采用非线性最小二乘回归法进行拟合;然后选择复相关系数及预估精度较高的函数作为基础模型,并在此基础上构造非线性混合效应模型;最后对非线性混合效应模型与传统模型拟合的效果进行了比较分析。结果表明,考虑初植密度效应的非线性混合效应模型比传统的回归模型估计精度高。
[期刊] 林业科学研究
[作者]
张敏 张怀清 陈永富
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。
[期刊] 林业科学研究
[作者]
徐志扬 刘浩栋 陈永富 陈巧 李华玉 王娟
[目的 ]基于无人机激光雷达(LiDAR)点云数据提取杉木树冠上部结构参数(树冠顶点、树高、冠幅和上部冠长),并进行树冠上部外轮廓模拟与可视化,为树种识别提供树木冠形特征。[方法 ]利用LASTools开源工具从激光雷达点云数据生成无孔洞的冠层高度模型,使用LiDAR360软件,采用局部最大值法检测树冠顶点,基于CHM种子点对点云进行单木分割,并在ArcGIS下手动选取杉木单株点云样本,用Python编程对"欠分割"样本进行单木纯化(之后全部编程方式自动化处理);提取纯化后单株样本的树冠上部结构参数(树冠顶点、树高、冠幅和上部冠长),再对单木点云按照一定高度间隔进行分层切片,使用宽度百分位数法提取单木树冠上部的相对着枝深度、枝条长度作为模型变量,以相对着枝深度分层分别建模与验证样本按照3倍标准差法剔除异常外轮廓点,选取二次多项式、幂函数和指数函数3个基础模型进行模型拟合与验证,最后采用最优拟合模型进行样地尺度的三维可视化。[结果 ]无人机激光雷达综合单木检测率为79.63%,结合实测参数与提取结果进行相关分析,树高线性回归R2为0.890 5,冠幅线性回归R2为0.845 6;二次抛物线、幂函数和对数函数拟合R2分别为0.807 0、0.817 0、0.806 0,幂函数对杉木树冠上部外轮廓的拟合效果更优。[结论 ]在高林分密度条件下,单木点云的有效提取纯化对客观描绘树冠形状非常重要;基于无人机激光雷达拟合的杉木树冠上部外轮廓反映了杉木的树冠上部形态,可为杉木的树种识别提供参考。
[期刊] 林业科学研究
[作者]
李永亮 鞠洪波 张怀清 蒋娴 刘海 覃阳平
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...
[期刊] 中南林业科技大学学报
[作者]
谯鹏 唐丽玉 黄洪宇 姜泽
【目的】探究不同密度模式下的杉木林光截获情况，进而估算林分生物累积量，为杉木人工林设计与经营管理提供科学参考。【方法】利用植物建模与虚拟地理环境技术构建三维林分场景，以林分密度为参数设计不同的林分模式，利用天文算法与辐射度模型模拟计算各林分空间下的光合有效辐射与阴影面积以评价林分荫蔽性，然后根据非直角双曲线光合模型估算林分平均净光合速率，并换算为生物累积量以评估各林分模式的生产潜力。【结果】1）各密度林分的光截获量均随光照强度增大而升高，1.5 m×1.5 m、2.0 m×2.0 m以及2.5 m×2.5 m林分模式下的最大值分别为1 577.52、1 568.68与1 546.08μmol·m~(-2)·s~(-1);2)2.5 m×2.5 m林分模式下的各时刻的阳生叶面积占比最大，平均值为0.92;3）林分水平结构上，辐射强度由西北向东南递增；垂直结构上，随着林分密度减小，各层的阳生叶面积占比逐渐增加；4）阳生叶的光合速率远高于阴生叶，最大值达到9.79μmol·m~(-2)·s~(-1)，而阴生叶都小于0.7μmol·m~(-2)·s~(-1);5）以净光合速率为依据，估算各时刻不同林分模式下的生物累积量，各林分模式下日生物累积量分别为17.54,17.10与15.93 kg。【结论】综合各种植模式下林分的光截获与分布情况，在郁闭之前，高LAI林分光截获能力更强，但分布较为聚集，实际阳生叶面积占比相对较小；当林分郁闭较低时，林内的光环境有所改善；根据各林分模式的阳生叶面积占比与生物累积量，综合考虑下，最优栽植模式为2.0 m×2.0 m，研究结果可为林分的种植管理与经营提供一定科学参考。
[期刊] 林业科学研究
[作者]
邓强 张怀清 李永亮 袁晓红
［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．．．
关键词：
三维虚拟环境 林分结构 可视化 结构调整
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