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40000字论文范文基于遥感影像数据的林分面积结构优化设计分析

论文类型:论文范文
论文字数:40000字
论点:林分,空间结构,林木
论文概述:

采用了混交度、大小比、角尺度、树冠竞争指数四个指标来对研究区域内林分进行空间结构的分析,提出5%、10%、 15%和20%四种择伐方案,确定保留木与择伐木后,分别对每种方案计算其空间结构

论文正文:

第一章导言

1.1研究的目的和意义
我国森林面临的主要问题是森林生产力低、森林结构不稳定、林分阻力小、可利用资源少(吕元昌,2009)。随着我国经济和社会的发展,生产和生活各方面对木材的需求日益增加,而森林资源匮乏加剧了我国木材的供需矛盾。因此,探索科学有效的人工林经营和改造理论和方法,使森林资源更好地为社会提供经济、生态和文化服务,是中国林业工作者义不容辞的任务和责任。森林空结构是森林最重要的特征之一。分析森林空结构不仅可以反映森林的总体分布,还可以反映整个森林中单棵树的竞争潜力。通过分析森林的结构空还可以看出森林的生态位空以及森林中树木之间的竞争潜力,这对研究人员分析森林的稳定性和决策者决定森林的经营管理有很大的帮助(慧岗英,2001)。
森林空结构的研究对深入理解群落结构、科学配置人工林植物和优化采伐方案具有重要作用。同时,正确认识森林的空结构,有助于掌握森林中树木的分布和演化过程,对预测森林的变化趋势也具有重要意义(张宏伟,2011)。由于人工林大多是通过人工种植或飞播来培育和更新的,因此人工林空之间的结构比天然林更规则。利用“3S”技术是现代林业研究中越来越重要的手段之一。“3S”技术是指全球定位系统(全球定位系统)、遥感(遥感)和地理信息系统(地理信息系统)的集成,其中全球定位系统和遥感提供数据源,地理信息系统空功能用于研究对象。本文通过携带数码相机,在模型飞机飞行过程中获得高分辨率遥感图像。通过后处理数据,利用高分辨率遥感图像获得林分的森林属性和空属性信息。通过实地调查和验证,提出了一个合理的回归模型来分析研究区不同林分的空结构。
为了促进研究区从林分结构不稳定的人工年龄林向林分结构稳定的不同年龄混交林的过渡,针对研究区不同林分分别提出了四种假设的替代采伐方案。通过对不同林分空间结构变化的模拟分析,选择了最有利于林分空间结构稳定性的方案。在飞机模型飞机上携带数码相机采集数据方便快捷,成本低,人力大,特别是在人力难以现场检查的特殊地形中。在充分了解林分空结构的基础上,通过模拟和优化方案选择获得的高分照片,是解决森林生长周期长、短期内难以得出一般性结论的好方法。

1.2国内外研究背景
目前,对森林的定义还没有统一的共识空。广义而言,森林空之间的结构主要指森林中树木的分布及其属性空(梅森,1995年;Ferris,1999年;Pommeren - mg,2002年).该定义主要强调树木在林分中的空位置。具体而言,森林空之间的结构是树木空之间的分布模式、树木大小空(或树木竞争)和混合树种之间的安排(Aguirr - eetal,2003年;唐梦萍,2004)。树木分布格局空是对林分中树木分布格局空的描述,如均匀分布、随机分布、聚类分布等。树高空的排列主要反映了一定测量指标(如DBH、树高、冠幅等)下不同大小树木之间的竞争情况。);混合树种主要反映林分中不同树种之间的隔离程度。国际上对森林结构的研究主要集中在模拟研究和定量分析上。通过模拟了解和分析森林结构变化的动态是解决森林生长周期长、短期内难以得出一般性结论的重要手段之一。
哈尼文克尔等人利用聚集指数、分区指数和生物多样性指数模拟了挪威云杉从同龄纯林转变为不同龄混交林后空之间的结构变化。通过模拟发现,改造后,林分混合度和生物多样性增加(Hanewinkel,2000)。库尔波特等人对法属艾伯斯山脉不同年龄挪威云杉林空的结构和生长进行了模拟研究。通过对两种不同择伐方案(单株择伐和丛枝择伐)后森林空结构的分析和模拟,得出单株择伐是不同龄云杉林空结构调整的最佳措施(库尔波特,2001)。森林结构定量分析主要有两类指标,即空和非空(波美宁,2002年)。非空结构指数主要是对森林平均特征的描述,其中大部分不需要森林的具体空位置,如直径分布、密度、物种多样性等。空之间的结构指数主要描述林分内树木的分布特征及其属性空。它们中的大多数需要林分中树木的空之间的特定位置坐标以及它们相邻树木之间的关系,例如混合程度、聚集指数等。(唐梦萍,2010)。目前,国内外围绕森林空结构指数进行了大量研究。能够反映森林具体情况并具有实际意义的常用森林空结构指数主要包括:
1、森林空分布格局指数。森林空的分布格局主要表现了森林的整个生态过程,包括建立、生长、死亡和再生(Legendre,1989)。林分的分布模式空由林分的初始模式、林分区域微环境的差异、树木、光和气候之间的竞争决定(Moeur,1993年)。点模式分析和最近邻分析是树空之间分布模式分析中最常用的两种方法。近年来,角度标度也出现在许多研究应用中。角度尺度指数(angle scale index)是小于预设标准角度的较小角度的树的数量与目标木材(或参照木材)周围的最近相邻树中的最近相邻树的数量之比(刚辉颖,2004)。
2。竞争指数。竞争指数是对森林中森林竞争的定量描述。树木竞争主要是由同一生存空范围内的两棵树或更多树为了完全生长而争夺林分中有限的资源引起的。竞争指数一般与林分中树木的相互距离有关,主要分为三类:影响圈、生长空和大小比。
3。混合学位。混合程度主要表示林分中空树种之间的隔离程度(加多,1992年)。

1.3研究内容和技术路线..............................9-12
1.3.1研究内容..............................9-10
1.3.2研究技术路线..............................10-12
第二章研究领域概述和研究材料..............................12-15
2.1研究领域概述..............................12-13
2.1.1地理位置..............................12
2.1.2地形和气候..............................12
2.1.3土壤和植被..............................12-13
2.2研究材料..............................13-15 [/BR/] 2.2.1地形图..............................13[/比尔/] 2.2.2森林地图..............................13 [/BR/] 2.2.3导航/ [/k0/]照片..............................13 [/BR/] 2.2.4航模照片..............................13[/比尔/] 2.2.5现场调查数据..............................13-15
第三章研究方法..............................15-18
3.1遥感图像处理..............................15[/比尔/] 3.2空结构指数..............................15-18[/比尔/] 3.2.1混合度..............................15[/溴/] 3.2.2尺寸比..............................15-16
3.2.3角度标度..............................16[/巴西/] 3.2.4竞争指数..............................16[/溴/] 3.2.5邻近树木的测定..............................16-18
第四章研究步骤和结果分析..............................18-39
4.1图像处理和研究区域的划定..............................18-22 [/BR/] 4.1.1研究区域的确定..............................18-19 [/BR/] 4.1.2图像处理..............................19-20
4.1.3数据采集..............................20-22[/比尔/] 4.2相关分析及回归模型的建立..............................22-23[/比尔/] 4.3林分空结构分析..............................23-34[/溴/] 4.5支架空结构优化设计和结果分析..............................34-39
4.5.1支架空结构优化设计..............................34-36
4.5.2确定替代切割计划..............................36-38
4.5.3摘要..............................38-39

结论

本研究以九峰林场为研究对象,以校正航模拍摄的大比例尺照片为数据源,获取研究区树木的空位置和树冠宽度等各种信息。采用混合度、粒径比、角尺和树冠竞争指数四项指标分析了研究区空内内林亚区的结构。提出了5%、10%、15%和20%的四种切削方案。确定预留木材和选定的采伐量后,分别计算各方案的空结构变化,并通过比较选择最佳方案。主要研究进展如下:
(1)以航模平面照片为数据源,简单易行,成本低廉。通过后期的图像校正和野外验证反演,可以获得准确的树冠、空位置等信息,为野外调查节省了大量的人力物力,有利于优化方案的模拟计算。
(2)在确定研究区域时,根据九峰林场森林地图,以DBH年生长量和小班蓄积量为主要衡量因子,通过聚类分析将小班森林的生长状况分为好、一般和差三类。分类后使用ArcGIS显示,不仅可以使研究人员了解九峰林场各林分的分布情况,还可以了解各林分不同生长条件的分布情况。
(3)在林分空结构的分析计算中,利用ArcGIS的沃罗诺伊图函数来确定最接近目标树的树。沃罗诺伊图能够更好地反映林分的真实情况和林分空的实际分布,从而为林分提供了一个更加科学合理的优化方案。