论文摘要
要实现现代林业的数字可视化经营管理,林分生长模拟除了林分生长过程的数学模拟以外,还包括在林分生长过程中由于林木分化和自然稀疏所引起的林木空间分布格局变化的模拟。人工林在造林初期通常是由造林株行距所确定的均匀分布,随着林木分化和自然稀疏过程的发生,林分将逐渐由均匀分布向随机分布或聚集分布发展。因此,人工林生长过程的模拟和林分生长引起的林木空间分布格局变化的分析模拟是林分生长三维可视化研究的基础。本文主要利用了林分空间分布格局中的大小比数、角尺度、混交度分别分析林木竞争力的变化、林木空间分布格局的变化和林分的“近自然”状态,用建立的柳杉生长模型和据此编制的柳杉人工林密度管理表,实现对柳杉人工林生长过程变化的模拟（林分密度、大小和形态特征的变化）,最后采用柳杉3D模型（OnyxTree 6.0）和GIS数据（TIN/DEM）在ArcScene环境中实现柳杉林分的三维可视化。研究的主要结论如下：1.论文运用Logistic方程分别对柳杉胸径、树高进行建模,分别建立了DBH-CWA相关模型及P—P’相关经验式,计算得出最大密度,最终编制出柳杉人工林分密度管理表。根据密度管理表,及确定的间伐期与间伐强度分别对选取的4块样地所代表的林分进行间伐模拟分析其林分空间分布格局的变化。2.通过间伐,四块样地所代表的林分的平均大小比数由0.506上升到了0.520,上升幅度为2.8%。间伐后,林木个体竞争仍然处于中度竞争的状态。这是由于虽然对劣势弱小的林木进行了伐除,但林分个体林木的相对竞争力均有所增加,所以个体林木的竞争指数上升幅度并不大。3.通过间伐,四块样地所代表的林分的平均角尺度由0.409上升到了0.461,上升幅度为12.7%。间伐后,林木空间分布格局仍然为平均分布。试验证明增大间伐强度对改善林分的均匀分布状态会有所作用,但是强度过大的间伐会造成林分不能自我更新。这仍是未来研究的方面。4.通过间伐,四块样地所代表的林分的平均混交度由0.189上升到了0.213,上升幅度为12.7%。间伐后,林木空间隔离程度上仍然处于弱度混交。这是由于在人工林经营中,树种的过度单一,而使间伐前后林木混交度在间伐前后仍保持着原有的状态。如何合理有效地提高人工林分的空间隔离程度在人工林的改造过程中仍是研究的重点。5.林分的生长模拟与林分的空间格局模拟是分不开的,传统的间伐作业多注重了木材的培养,而对林分空间分布格局并不是很重视。为了实现对林分的近自然改造,在今后的森林经营管理决策中更应该加强对森林组成、结构的调整,从而使人工林分向自然林分结构发展。6.林分三维可视化由林木三维可视化及林地三维可视化构成。采用OnyxTree 6.0分别树种建立三维模型实现了林木三维可视化。在ArcGIS软件环境中,建立柳杉等树种组成的三维模型库,利用矢量化校正之后的地形数据建立数字地形模型（DEM/TIN）实现林地可视化。在ArcGIS中,以崇州市林场的柳杉人工林作为实例,采用柳杉的三维模型替代相应样地和林分（小班）中林木分布的二维点位数据,并将其叠加到该区域的DEM/TIN上,实现了柳杉人工林林木和林地的三维可视化。