基本信息
- 項目名稱：
- 基于GIS的目標樹經(jīng)營輔助決策及其軟件開發(fā)應用
- 小類：
- 生命科學
- 大類：
- 自然科學類學術論文
- 簡介：
- 本文利用定性和定量的方法建立了目標樹和干擾樹的決策體系，提出了相關算法和表達方法。然后基于C#開發(fā)語言,結合ArcGIS Engine9.3組件開發(fā)包, 建立了基于GIS技術的目標樹經(jīng)營系統(tǒng)，以直觀可視化的方式幫助科研人員和相關管理者認識和理解森林空間結構狀態(tài)，并進行有效的空間結構分析，實現(xiàn)對以目標樹單株經(jīng)營的決策支持和模擬，為研究和應用目標樹經(jīng)營提供了新的強有力的工具。
- 詳細介紹：
- 林業(yè)信息化已成為我國林業(yè)發(fā)展的必然趨勢，森林資源管理系統(tǒng)作為林業(yè)信息化的重要組成部分發(fā)展迅速。為了實現(xiàn)近自然經(jīng)營活動中樣地數(shù)據(jù)處理和目標樹作業(yè)設計的自動化，本文通過總結當前近自然森林經(jīng)營發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢，針對當前近自然森林經(jīng)營發(fā)展存在的瓶頸問題，并結合其發(fā)展方向，以臨安市近自然森林經(jīng)營實驗區(qū)為例，在實地調(diào)查數(shù)據(jù)的基礎上設計近自然森林輔助決策工具——目標樹經(jīng)營系統(tǒng)。 本次研究應用GIS技術研建一個以模塊化設計思想為指導，可視化的目標樹林分作業(yè)輔助設計系統(tǒng)。主要內(nèi)容是：首先，根據(jù)近自然經(jīng)營的理論，對林分樹種結構、垂直結構和水平結構分析方法進行概述，同時，根據(jù)目標樹單株木林分作業(yè)的理論與技術，建立目標樹和干擾樹的判定的標準和決策體系；其次，進行詳細的系統(tǒng)設計；最后，采用.Net平臺下的COM技術，基于C#開發(fā)語言，結合ArcGIS Engine9。3組件開發(fā)包，建立基于GIS技術的目標樹經(jīng)營系統(tǒng)，實現(xiàn)GIS框架模式下的近自然森林經(jīng)營輔助決策支持分析。幫助科研人員和相關管理者認識和理解森林空間結構狀態(tài)，并進行有效的空間結構分析，實現(xiàn)對以目標樹單株經(jīng)營的作業(yè)法的決策支持和模擬，為研究目標樹經(jīng)營提供了一種快捷方便的應用工具和實踐方法。
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作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 目的：為了減緩氣候變化，迫切需要尋找相適應的森林經(jīng)營管理策略來提高單位面積森林的固碳潛力。目標樹經(jīng)營系統(tǒng)是解決這個問題的重要途徑之一，但其基層人員難以掌握方法，需要一個輔助決策工具。 基本思路：定性定量表達目標樹和干擾樹的決策體系，并優(yōu)化算法；將理論中的林分結構的分析方法和過程進行結構化并實現(xiàn)程序化，從而達到林分結構分析的自動化；根據(jù)制定的判定規(guī)則從而實現(xiàn)其判定的決策化、程序化和自動化
科學性、先進性及獨特之處
- 首次建立近自然森林經(jīng)營的可視化輔助決策工具，實現(xiàn)了基于空間分析的目標樹和干擾樹的可視化自動判定，從多方位多角度顯示表達林分空間結構狀態(tài)。根據(jù)目標樹的選擇條件，建立了目標樹判定標準。通過結合目標樹和它的鄰近樹在水平方向和垂直方向上的競爭指數(shù)來確定干擾等級，從而確定干擾樹。與此同時，在冠幅模擬算法、競爭優(yōu)勢度算法以及水平競爭指數(shù)方面，對原有算法進行了改進，提高了模擬的逼真度和計算的精度。
應用價值和現(xiàn)實意義
- 本研究實現(xiàn)以目標樹單株經(jīng)營的作業(yè)法的決策支持和模擬，為研究目標樹經(jīng)營提供了新的強有力的工具。系統(tǒng)具有極強的實用性和易用性，為近自然森林經(jīng)營的理念理解和目標樹經(jīng)營作業(yè)法的推廣提供了一種有益的工具。如果利用本研究的的研究成果對森林進行經(jīng)營，則有利于把對全部林木經(jīng)營的傳統(tǒng)思想轉(zhuǎn)到對少數(shù)優(yōu)秀單株個體經(jīng)營的先進思想上來，則不但省時省力省財，而且目標樹會長得更快更好，從而不斷提升整個森林生態(tài)系統(tǒng)的質(zhì)量。
學術論文摘要
- 目標樹經(jīng)營模式是改善森林經(jīng)營水平，提升森林固碳能力重要途徑之一。但是，目標樹經(jīng)營模式較難推廣應用，原因在于目標樹和干擾樹的決策體系尚未建立，而且目標樹經(jīng)營模式需要大量專家知識和繁雜計算基層人員難以掌握。本文利用定性和定量的方法建立了目標樹和干擾樹的決策體系，提出了相關算法和表達方法。然后基于C#開發(fā)語言,結合ArcGIS Engine9.3組件開發(fā)包, 建立了基于GIS技術的目標樹經(jīng)營系統(tǒng)，以直觀可視化的方式幫助科研人員和相關管理者認識和理解森林空間結構狀態(tài)，并進行有效的空間結構分析，實現(xiàn)對以目標樹單株經(jīng)營的決策支持和模擬，為研究和應用目標樹經(jīng)營提供了新的強有力的工具。結果表明，研究成果科學可行，簡單易用，具有廣闊的應用前景。
獲獎情況
- 本研究成果之一《林分目標樹經(jīng)營系統(tǒng)》于2010年11月在北京獲得“SuperMap杯第八屆全國高校GIS大賽”全國三等獎；于2010年12月在北京獲得“Esri杯”中國大學生GIS軟件開發(fā)競賽全國三等獎。
鑒定結果
- 臨安市林業(yè)技術服務總站證明材料（詳細見附件）
參考文獻
- [1] Birdsey, R., Pregitzer, K., and Lucier, A. Forest carbon management in the United States: 1600-2100. J. Environ. Qual. 2006,35(4): 1461–1469. [2] Cannell, M G.. Carbon sequestration and biomass energy offset: theoretical, potential and achievable capacities globally, in Europe and the UK. Biomass and Bioenergy, 2003,24: 97-116. [3] 陳永亮，耿敘武，李桂秋等．紅松人工林不同經(jīng)營密度與紅松分叉的關系．東北林業(yè)大學學報，2000，28(3)：32-35． [4] 陳云霞，施新程，馬浩．毛白楊無形系樹體性狀的關系分析．河南林業(yè)科技，1998，18（3）：8-1． [5] 惠剛盈，角尺度——一個描述林木個體分布格局的結構參數(shù)．林業(yè)科學1999，35(1)：37-42． [6] 陸元昌，張守攻．中國天然林保護工程區(qū)目前急需解決的技術問題和對策．林業(yè)科學研究，2003，16（6）：731-738． [7] 陸元昌．近自然森林經(jīng)營理論與實踐[M]．北京：科學出版社，2006． [8] 孟憲宇主編．測樹學．北京：中國林業(yè)出版社，2006． [9] 趙丹寧，熊耀國，宋露露．泡桐性狀的典型相關分析．遺傳，1996，18（1）：19-22． [10] 陸元昌，欒慎強，張守攻 等.從法正林轉(zhuǎn)向近自然林：德國多功能森林經(jīng)營在國家、區(qū)域和經(jīng)營單位層面的實踐.世界林業(yè)研究，2010，23（1）：1-11.
同類課題研究水平概述
- 1 目標樹經(jīng)營概述 自上世紀末期以來，我國很多學者也在致力于宣傳和推廣近自然森林經(jīng)營的理論和技術（邵青還 1994； 張鼎華，林卿 2000；陸元昌等 2002；邵青還 2003；黃清麟 2005）。張志達、李世東（1999）介紹了德國近自然林業(yè)經(jīng)營的原則，共包括五個方面：盡量減少人為干預的原則、利用天然更新原則、調(diào)整林分結構原則、不要皆伐原則和林地要持續(xù)覆蓋原則。陸元昌和Knut Sturm、甘敬等（2004）介紹了近自然森林經(jīng)營理論及其在北京密云縣不同植被區(qū)域的人工林近自然化經(jīng)營試點研究成果。在2006年6月，陸元昌教授出版了《近自然森林經(jīng)營的理論與實踐》一書（陸元昌，2006），該書在總結德國近自然經(jīng)營的研究成果的基礎上，結合對近自然經(jīng)營的理解和實踐及近自然經(jīng)營的發(fā)展趨勢，在我國第一次系統(tǒng)地提出了近自然經(jīng)營理論和技術，從而為近自然經(jīng)營理論在我國的發(fā)展和實踐奠定了堅實的基礎。 2 林分可視化概述 國際上許多軟件將林分和景觀層次的模擬結合起來，如美國的LMS（Landscape management system）軟件，SVS模塊主要是實現(xiàn)林分層次的模擬，F(xiàn)VS模塊可以實現(xiàn)景觀層次的模擬。該軟件把森林調(diào)查、生長和收獲模型，計算機可視化和分析軟件綜合為一個林分景觀水平的分析工具，可以模擬森林經(jīng)營措施的影響。FORCYTE是加拿大不列顛哥倫比亞大學（The university of British Columbia）著名森林生態(tài)學家J.P. Kimmins 教授主持開發(fā)的計算機軟件。該軟件是一個以林分群體特征及林地養(yǎng)分循環(huán)為基礎的森林生態(tài)系統(tǒng)管理軟件。 我國的學者也作了這方面的研究工作，例如陳崇成，唐麗玉等2005年以福建漳浦林區(qū)為示范區(qū)，開發(fā)了一個集虛擬現(xiàn)實、林木生長模擬與信息管理一體化的虛擬森林景觀原型系統(tǒng)(VFIS)，中國林科院資源信息研究所開發(fā)的單木可視化軟件SimTree等。我國的林分可視化軟件的開發(fā)工作還剛起步，大都是基于傳統(tǒng)可視技術開發(fā)的，通用性及交互能力不強。
