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1.
[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。 相似文献
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《林业科学研究》2021,34(4)
[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。 相似文献
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以湖南攸县黄丰桥国有林场为试验区,以1块林分边界规整的典型杉木人工同龄纯林为研究对象,测定林木胸径、树高、冠幅、冠高与活枝下高等测树因子及林木位置信息。研究冠形曲线函数,利用Direct 3D技术,实现冠形控制下的参数化林木模拟。研究林木模型格式转换方法,为林分场景构建提供模型数据,结合MOGRE技术,研究林分场景模拟技术方法,实现林分场景可视化模拟。结果表明：参数化林木个体建模算法简单适用,测树因子信息可直接用于林木个体可视化模拟,所建模型可体现林木个体差异,形态逼真;利用MOGRE技术可快速、有效模拟林分场景,所建场景真实感较强。此方法所需数据易于获取,适用性强,可对林木个体及林分场景进行逼真模拟,可为研究林木竞争关系、林分生长、林分结构与林分经营提供新思路。 相似文献
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基于机载LiDAR的单木结构参数及林分有效冠的提取 总被引：4，自引：0，他引：4
【目的】基于机载激光雷达(LiDAR)数据提取单木树冠三维结构参数(树冠顶点位置、树高、冠幅和冠长),并在此基础上对林分有效冠进行提取,为进一步研究林分尺度上的有效冠结构及其动态提供依据,以更好掌握并改进林业经营措施。【方法】采用一定规则下的局部最大值窗口搜索树冠顶点,进行单木树冠顶点探测和单木树高提取;以树冠顶点为标记,利用标记控制分水岭分割算法提取单木冠幅;采用垂直方向点云高程检测方法获取枝下高位置,提取冠长;在标记控制分水岭分割出的树冠边界,提取树冠接触高,取平均值作为该样地的林分有效冠高。【结果】树冠分割正确率为88.5%;结合样地实测参数对提取值进行相关性分析,树高R~2=0.886 2,冠幅R~2=0.786 4,冠长R~2=0.800 0,树高、冠幅和冠长精度分别为90.34%、86.80%和89.90%;同一林分内单木接触高相对比较稳定,对提取的林分有效冠高进行单因素方差分析,无显著差异。【结论】基于机载LiDAR数据,采用可变大小的动态窗口搜索局部最大值点,能提高单木结构参数的提取精度;利用树冠顶点标记控制分水岭算法,将高空间分辨率航片作为辅助数据,可完成较高精度的单木冠幅提取;垂直方向点云高程检测方法可提取单木冠长;LiDAR点云数据可对林分有效冠进行提取,在同一林分中,不同样本数量对接触高提取的变异性影响不大,有效冠高大致相同。机载LiDAR数据具有良好的单木树冠三维结构参数提取能力,能够满足现代林业调查对单木结构参数提取的需要,实现对林分有效冠的提取。 相似文献
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针对现有林分可视化方法表现林木多样性不足的问题,以林分调查数据为基础,提出多样性林木三维模型构建方法,实现林分三维模型实时建立,对可视化直观反映林分三维结构状况具有重要意义。提出林木树干三维模拟方法,建立10参数的幂函数冠形控制曲线,形成林木多方向冠形控制模型,基于贝塞尔曲线构建10种形态类型的枝干模型,提出冠形控制下的林木枝干生成算法以及树叶模拟方法,实现了林木多样性三维模型实时构建。以每木调查数据为基础,根据林木形态数据,实时建立了林分三维模型。结果表明:林木冠形多样性模型得到有效构建,林分调查数据可直接为林分三维建模提供数据支持。该方法可实现林木多样性形态与林分特征因子的直观三维模拟。 相似文献
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杉木结实受营养状况、抚育措施、冠形、树冠层厚度影响较大,受冠幅影响较小。为了提高杉木果实产量,应采取增加母树营养供给、促进树高(树冠层)生长、改造冠形、加强抚育管理等技术措施。 相似文献
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油茶是我国特有的木本油料树种,也是世界四大木本食用油料树种之一,以生态模型可视化模拟油茶生长规律对研究其抚育栽培模式及可持续经营管理决策有着重要意义。通过比较分析相关领域文献,整理收集了贵州、湖南、江西、福建、浙江五省60年油茶林分生长数据,借助林分水平森林生态系统模拟模型FORECAST模拟油茶纯林50年生长变化规律。模拟结果包括林分尺度的林分平均高、平均冠幅、林分株密度、林分果实生物量参数,及单木尺度的林木胸径、树高、枝下高、冠幅参数。在模拟预测油茶生长参数的基础上,本研究还借助模型可视化技术,三维再现了5年、15年、25年、45年生油茶林分空间结构,用以验证模型及辅助决策。结果表明模型FORE-CAST拟合油茶林分生长曲线效果较好,其输出参数可视化也逼真再现了林分尺度纯林场景,较好的验证了数据。 相似文献
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[目的]为了提高森林景观模拟的真实性和实用性,为森林景观规划和森林经营管理提供可靠依据。[方法]以新疆霍城县果子沟林场作为试验区,以林区内主要树种雪岭云杉为树木建模对象,以小班为单位对果子沟林场进行三维可视化模拟。通过外业测量获取林木的树高、胸径、冠幅以及冠高等测树因子。从冠形和叶片角度入手对雪岭云杉的外形特征进行分析。使用单曲线方程对冠形进行模拟,使用泊松分布模型模拟树叶在树冠内的分布情况。然后,使用林相图提取小班边界。利用外业调查数据和CTS系统构建不同形态的树木模型。通过林分分布规则、小班属性以及林场内植被分布规则对林木的空间分布进行模拟。最后,使用SQL SERVER 2005作为数据管理平台,使用八叉树作为三维场景管理,结合LOD、视点替换、及地形分页等三维场景渲染及优化技术,对果子沟林场进行三维可视化模拟。模拟面积达300 km2,平均帧率20 FPS以上。[结果]模拟结果较好地反映了小班的空间分布格局,直观地体现出小班内部林木的空间位置分布,具有一定的实用价值。 相似文献
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对来源于湖南省的38个杉木无性系在广西柳州市21年生试验林各生长性状进行了调查与分析,发现中林龄杉木无性系间的胸径、树高、单株材积及树冠指标生长量均存在显著或极显著的差异;无性系树高、胸径、材积、枝下高、冠长及冠幅等性状重复力为58.65%87.19%,均达50%以上,表现为中等以上重复力,说明杉木无性系生长性状及树冠性状具有较高的遗传稳定性;无性系生长性状胸径、树高及材积与树冠性状冠长、冠幅均呈显著或极显著正相关;从38个供试杉木无性系中筛选出88号、68号、300号等3个优良杉木无性系,单株材积分别达0.494 8、0.438 9、0.412 9 m3,较优良种源、改良代种子园种子及优良家系组成的5个实生对照平均值分别高出43.59%、27.37%和19.82%。 相似文献
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[目的]研究不同发育阶段(幼龄林、中龄林、成熟林)对杉木人工林土壤肥力的影响,为揭示杉木地力衰退的原因提供依据。[方法]通过对南方杉木中心产区不同发育阶段杉木人工林土壤理化性质的测定,利用数学模糊评价和主成分分析2种方法,综合比较不同发育阶段杉木人工林土壤肥力。[结果]不同发育阶段对人工林土壤物理、化学性质均有显著影响。在同一发育阶段中,杉木人工林表层土与底层土之间存在差异(p0.001);土壤质量含水量对土壤物理性质具有显著指示作用,有机质、p H值与土壤养分指标呈显著相关;主成分分析和模糊评价方法均得出不同发育阶段杉木林土壤肥力呈现幼龄林成熟林中龄林的规律。[结论]随着杉木栽植时间的增长,需要采取施肥、间伐等人工干预恢复地力,进而满足杉木速生需求。 相似文献
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Trembling aspen (Populus tremuloides Michx.) from 14 aspen stands ranging in age from 5 to 142 years were destructively sampled to provide branch, crown and bole growth information. Analysis of crown development processes such as branch angle, branch extensional growth, branch crookedness and annual height growth suggested a significant increase in relative branch growth with height and age which was linked to the temporal decline of height growth. Crown class dependent crown length (%) and crown area relationships were observed indicating crown size followed the sequence: open grown trees > dominants > suppressed trees. A significant shift in crown development from vertical to lateral crown expansion was observed as aspen mature. 相似文献
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[目的]通过对思茅松自由授粉子代测试林的生长与形质性状遗传参数的估计,进行优良家系选择,为建立思茅松高世代种子园及培育优良无性系苗木提供种质资源。[方法]采用随机区组试验设计,在214个思茅松自由授粉家系子代测试林中选择胸径、地径、树高、枝下高、冠幅、通直度、树干圆满度、树冠圆满度、材积及地上生物量等生长与形质性状,利用线性混合模型进行遗传参数的估计,进行优良家系筛选。[结果]思茅松自由授粉子代测试林生长与形质性状的遗传参数在家系间差异极显著。各性状的家系遗传力较高,其中,地径的家系遗传力最大(1.105)。材积的预期遗传增益高于地上生物量,利用家系/家系内选择方法进行优良家系的筛选,材积的预期遗传增益为60.75%,入选家系为60个;地上生物量的预期遗传增益为44.22%,入选家系为66个。轮盘数、通直度和树干圆满度对材积和地上生物量都有显著影响。[结论]在早期选择中,形质性状的遗传变异对思茅松自由授粉优良家系的选择有重要参考作用,4年生思茅松自由授粉家系子代测试林中各性状存在着丰富的遗传变异,在早期选择中可以筛选出适合不同培育目标的优良家系,最大限度挖掘其遗传潜力。 相似文献
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[目的]研究辣木幼林时期对大量元素的需求状况。[方法]应用"3414"配方施肥试验设计,探讨N、P、K配方施肥对元阳干热河谷辣木幼龄林的生长量、叶片色素含量(叶绿素a、b及类胡萝卜素)和叶片含水率的影响。[结果]肥力补充对辣木幼林的生长具有非常明显的促进效果,其中N肥各施肥配方对幼林的各项生长量指标和生理指标具有显著或极显著的影响,P肥对除地径增量和叶片含水率之外的其它设定指标也表现出显著效果,而K肥各施肥处理仅对冠高增量、冠高比增量和叶片含水率具有显著影响。[结论]综合方差分析、多重比较、极差分析和相关分析结果,显著促进树高、地径、冠幅生长和叶片色素积累的组合均为本试验设计的中高施肥量配比,其中N3P2K3为最优组合。辣木幼龄阶段对大量元素需求非常旺盛,以维持其快速增长的生物量。 相似文献
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[目的]研究不同强度采伐下马尾松的生长动态,筛选适宜的采伐强度,为马尾松人工林近自然经营提供技术支撑。[方法]2007年10月在14年生马尾松人工林(保存密度1 100株·hm~(-2))内进行采伐试验,设置4个采伐强度,即保留密度分别为225、300、375、450株·hm~(-2),以不采伐为对照;其后,自2008年开始连续8 a,每2 a测定1次马尾松的胸径、树高、枝下高和冠面积等生长指标,并计算单株材积和林分蓄积量,应用方差分析和Duncan多重比较分析生长指标对不同采伐强度的动态响应。[结果]表明:采伐强度显著影响林分生长,其中,林分平均胸径、单株材积、冠面积的年均增长量随保留密度增大而减小,但均显著高于对照(P0.05)。采伐后第1 3年,马尾松冠面积增长量显著高于采伐后期,胸径则在采伐后第3 5年最高,而不同采伐强度对林分树高生长影响不明显。保留密度显著影响林分枝下高和蓄积量的动态变化,其年均增长量随密度增大而递增。5个处理间林分蓄积年均增长量的差异随林龄的增大而逐渐缩小。[结论]马尾松人工林生长对不同强度采伐的动态响应以树冠最敏感,冠面积首先陡然增大,进而引起胸径的快速生长。树高和枝下高在采伐后年均增量变化相对平稳。4个采伐强度均显著促进单株材积生长,而仅保留密度为225株·hm~(-2)的采伐对林分蓄积增长量影响显著。综合比较林分的单株材积和林分蓄积连年增长量,建议在桂西南15年生马尾松人工林近自然经营中宜选择300株·hm~(-2)的保留密度进行采伐。 相似文献
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[目的]本研究考察了灰楸无性系生长(树高、胸径、单株材积)和形质(分枝度、分枝角、冠幅、树皮厚度、尖削度)性状,为灰楸优质用材良种选育和定向培育提供理论依据。[方法]以5年生灰楸试验林33个无性系为材料进行多个性状的遗传变异分析、方差分析、重复力估算。利用主成分分析和隶属函数法综合选择优良无性系。[结果]灰楸树高、胸径、单株材积在无性系间差异显著或极显著,其重复力为0.456～0.592。灰楸形质性状中,平均尖削度P1和P3在无性系间存在显著或极显著差异,且具有中等大小的重复力(0.479和0.415)。遗传相关分析中,单株材积与冠幅、树皮厚度、平均尖削度P1等存在显著或极显著较弱的正相关,相关系数为0.178～0.263。针对不同育种目标,利用主成分评价和隶属函数法最终选择出特定的优良无性系。[结论]5年生灰楸无性系间各性状存在丰富的遗传变异,且生长性状受到中等的遗传控制,有较好的遗传改良潜力。灰楸无性系生长性状与形质性状具有独立性,可进行单独定向选择。灰楸无性系H3-1-9、H3-1-18、H3-1-10、H3-1-3、H3-2-16和H3-1-17可作为速生丰产良种;无性系H3-1-16、H3-1-19、H3-2-12和H3-2-9可作为优质用材的无性系;无性系H3-1-17、H3-1-10、H3-1-18和H3-2-16可考虑作为生长和形质综合改良的灰楸无性系在当地推广。 相似文献
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[目的]基于华北石质山区侧柏人工林2014年(3—10月)降水数据进行量化分析,探究其降水的再分配规律。[方法]采用野外定位研究方法,对不同结构(郁闭度、枝下高)侧柏人工林林冠层降水再分配特征进行分析。[结果](1)1/2枝下高0.4、0.6、0.8郁闭度林内穿透雨总量分别为181.1、168.1、147.1 mm,穿透雨率分别为78.8%、73.1%、64.0%;树干径流总量分别为6.0、5.9、3.9 mm;总树干径流率分别为4.2%、2.6%、1.7%;林冠截留总量分别为39.5、56.1、79.1 mm;林冠截留率分别为17.2%、24.4%、34.4%。(2)1/3枝下高0.4、0.6、0.8郁闭度林内穿透雨总量分别为175.6、154.8、136.0 mm,穿透雨率分别为76.4%、67.3%和59.2%,树干径流总量分别为8.3、4.9、3.3 mm,总树干径流率分别为3.6%、2.1%和1.4%,林冠截留总量分别为46.3、70.4、90.7 mm,林冠截留率分别为20.1%、30.6%和39.5%。[结论](1)侧柏人工林同一枝下高不同郁闭度林分林内穿透雨量差异不显著。2种枝下高郁闭度为0.4和0.8之间的树干径流量均存在显著差异,郁闭度0.4和0.6以及0.6和0.8之间差异不显著。(2)郁闭度为0.4、0.6、0.8时,冠厚占树高2/3(即枝下高为1/3)的林分林冠截留量分别是1/2的1.17、1.25和1.14倍。(3)2种枝下高各自不同郁闭度间林冠截留量均存在显著差异。(4)同等降雨量情况下雨强越大,林冠截留量越小;2次降雨间隔时间越长,林冠层越干燥,林冠截留能力越强;枝下高越低(即冠层厚度越大),林冠截留量越大,且随着郁闭度的增加,林冠截留量逐渐增大。 相似文献
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闽东高海拔山地地形因子对杉木人工林生长的影响 总被引：1，自引：0，他引：1
应用地形5个因子在2个水平下的正交试验设计方法,系统分析了闽东高海拔山地14年生杉木人工林生长的变化规律,结果表明:影响杉木人工林胸径、树高的各地形因子的重要程度依次为:坡形>坡位>坡向>海拔>坡度,影响杉木人工林冠幅的各地形因子的重要程度依次为:坡形>坡位>坡向>坡度>海拔,影响杉木人工林枝下高的各地形因子的重要程度依次为:坡形>坡位>海拔>坡向>坡度。坡形对杉木人工林胸径、树高和枝下高影响显著,坡位对杉木人工林树高影响显著。影响杉木人工林生长的最重要地形因子是坡形,其次是坡位,坡向、海拔和坡度(在45°以内)对杉木人工林生长影响不显著。 相似文献
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[目的]对云南松种群年龄结构和空间分布格局的变化以及不同生长阶段个体的空间分布格局及空间关联性进行了研究,从空间格局角度深入认识云南松林群落结构和分布格局及其形成的内在机制。[方法]基于云南省云龙县天池自然保护区云南松天然林的样地调查数据,基于云南松的种群径级结构,采用Ripley’s L函数点格局方法,对云南松自然种群的龄级结构、空间分布格局及其不同生长阶段空间关联性进行了系统分析。[结果]云南松自然种群径级和高度级结构完整,分布呈倒"J"型;云南松自然种群整体上在0 40 m的空间尺度上呈"聚集-随机"的分布格局;云南松自然种群个体在幼树和小树阶段,在较大的尺度上呈聚集分布,随着尺度的增加转变为随机分布,而在中树阶段完全呈聚集分布,随着龄级的递增,大树阶段的空间分布格局呈随机分布;云南松自然种群不同生长阶段个体间空间关联在所有尺度上基本都呈显著正相关。[结论]云南松自然种群结构属增长型种群;云南松自然种群不同生长阶段的个体呈现不同的分布格局,表现出强烈的空间动态特性;云南松种群各生长阶段间正向的关系,有利于种群的维持。 相似文献