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![樟子松人工林樹(shù)冠動(dòng)態(tài)三維圖形模擬技術(shù)的研究.pdf_第1頁(yè)](https://static.zsdocx.com/FlexPaper/FileRoot/2019-3/1/8/5c57edfb-8ac6-4cfe-b39b-9f4b2945e417/5c57edfb-8ac6-4cfe-b39b-9f4b2945e4171.gif)
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文檔簡(jiǎn)介
1、本文以東北林業(yè)大學(xué)帽兒山實(shí)驗(yàn)林場(chǎng)樟子松人工林為研究對(duì)象,采用樹(shù)干解析、枝解析的方法,分別于2002年和2003年在老山施業(yè)區(qū)選擇不同年齡、不同立地和不同密度的樟子松人工林有代表性的林分設(shè)置固定標(biāo)準(zhǔn)地15塊(其中,2002年設(shè)置7塊,2003年設(shè)置8塊),共獲取解析樣木53株(其中生物量樣木36株),實(shí)測(cè)了2298個(gè)一級(jí)枝活枝條變量因子(包括總著枝深度(DINC)、方位角(φ)、著枝角度(θ)、基徑(BD)、枝長(zhǎng)(BL)、弦長(zhǎng)(BCL)、
2、弓高(BAH))數(shù)據(jù)資料?;诶碚摶蚪?jīng)驗(yàn)生長(zhǎng)方程,建立了樟子松人工林樹(shù)冠結(jié)構(gòu)靜態(tài)模型及樹(shù)冠動(dòng)態(tài)生長(zhǎng)模型。采用VC++6.0語(yǔ)言為開(kāi)發(fā)平臺(tái),結(jié)合OpenGL開(kāi)放式圖形庫(kù),將生長(zhǎng)模型與形態(tài)結(jié)構(gòu)模型結(jié)合,建立了樟子松人工林樹(shù)冠動(dòng)態(tài)三維圖形可視化模擬系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)了基于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和生長(zhǎng)模型的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)單木和林分的可視化模擬。
因此,基于生長(zhǎng)模型的林分可視化三維樹(shù)冠動(dòng)態(tài)模擬主要核心問(wèn)題從兩個(gè)方面進(jìn)行研究,一是基于野外實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)構(gòu)建樹(shù)冠結(jié)構(gòu)靜態(tài)和
3、動(dòng)態(tài)模型。另一方面是利用編程語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)模擬的過(guò)程。本文詳細(xì)研究工作包括以下內(nèi)容:
1樟子松人工林樹(shù)冠結(jié)構(gòu)靜態(tài)模型的建立。主要從樹(shù)冠形狀模型和結(jié)構(gòu)模型兩方面進(jìn)行了研究。采用野外實(shí)測(cè)樟子松一級(jí)枝條數(shù)據(jù),利用總著枝深度枝條變量因子和林木胸徑和樹(shù)高變量建立了最優(yōu)的反映樹(shù)冠形狀模型的枝條基徑模型和枝長(zhǎng)模型;著枝角度總體上是隨著總著枝深度的增加而增大,但構(gòu)建的模型精度過(guò)低,因此本文從著枝角度的總體分布方面對(duì)其進(jìn)行了描述。樹(shù)冠結(jié)構(gòu)模型的研究包
4、括一級(jí)枝條數(shù)量預(yù)估模型的構(gòu)建以及枝葉的空間分布模型規(guī)律。結(jié)果表明:一級(jí)枝條個(gè)數(shù)在樹(shù)冠有效冠內(nèi)垂直方向上呈現(xiàn)一“多”一“少”的趨勢(shì),在有效冠以下,隨著著枝深度的增加,枝條個(gè)數(shù)呈現(xiàn)直線(xiàn)下降趨勢(shì);枝條的水平分布可以用均勻圓形分布進(jìn)行很好的擬合,也表明圓形分布統(tǒng)計(jì)量是用來(lái)分析枝條方位水平分布非常有用的工具。文中通過(guò)對(duì)樹(shù)冠內(nèi)一級(jí)枝條的空間分布規(guī)律的研究,可以為樟子松人工林樹(shù)冠結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)模擬提供基礎(chǔ)?;趯?shí)測(cè)各樹(shù)冠變量,同時(shí)建立了基于林木和林分測(cè)定
5、因子的全樹(shù)冠葉量和單個(gè)枝條著葉量的預(yù)估模型,并對(duì)樹(shù)冠內(nèi)葉量的空間垂直分布規(guī)律進(jìn)行了研究。結(jié)果表明:胸徑(DBH)和冠長(zhǎng)(CL)作為合適的樹(shù)木變量,可以用來(lái)構(gòu)建樟子松單木全樹(shù)冠葉量的預(yù)估模型;單個(gè)枝條葉量與枝條基徑、枝長(zhǎng)和枝條在樹(shù)冠內(nèi)相對(duì)高度(BRH)相關(guān)緊密,其對(duì)數(shù)變換形式構(gòu)建的單個(gè)枝條葉量模型有很好的預(yù)估效果;樹(shù)冠葉量的空間垂直分布可以用二參數(shù)Weibull分布函數(shù)進(jìn)行描述。尺度參數(shù)b變化范圍為0.47-0.72之間,形狀參數(shù)c變化范
6、圍在2.01-4.52之間,所有樣木均通過(guò)t檢驗(yàn),相關(guān)指數(shù)r2(0.958-0.997)均大于0.95。36株樣木中有26株樣木形狀參數(shù)c的95%置信區(qū)間包含3.6,表明這些樣木的葉量在樹(shù)冠上的垂直分布符合正態(tài)分布,即大多數(shù)樣木樹(shù)冠葉量集中在中部,較小級(jí)別的樣木表現(xiàn)出樹(shù)冠葉量向上部?jī)A斜,這是處于林冠下層的被壓木,為了獲取更多光能以維持自身生命活動(dòng)導(dǎo)致的結(jié)果。
2樟子松人工林樹(shù)冠結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)模型的建立。在樹(shù)冠靜態(tài)模型的基礎(chǔ)上,為了反
7、映樹(shù)冠結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)變化,根據(jù)實(shí)測(cè)樣木一級(jí)枝條枝解析基徑、枝條生長(zhǎng)數(shù)據(jù),引入年齡因子作為自變量,建立了樹(shù)冠內(nèi)一級(jí)枝條基徑、枝條的動(dòng)態(tài)生長(zhǎng)模型。
由于樹(shù)冠內(nèi)的枝長(zhǎng)和基徑生長(zhǎng)主要與樹(shù)木的胸徑、樹(shù)高相關(guān),因此在研究樹(shù)冠動(dòng)態(tài)變化規(guī)律時(shí)有必要建立反映樹(shù)高、胸徑動(dòng)態(tài)變化的生長(zhǎng)模型。通過(guò)樹(shù)干解析和查數(shù)輪枝高度獲取了樟子松胸徑和樹(shù)高生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù),優(yōu)選利用Richards理論生長(zhǎng)方程建立了樟子松樹(shù)高和胸徑動(dòng)態(tài)生長(zhǎng)模型。檢驗(yàn)結(jié)果表明:所有樣木的相關(guān)指
8、數(shù)均在99%以上,所以應(yīng)用構(gòu)建的Richards生長(zhǎng)模型非常適合預(yù)估樟子松人工林樹(shù)高、胸徑生長(zhǎng)。為了掌握樟子松人工林樹(shù)冠枝下高和冠長(zhǎng)動(dòng)態(tài)變化情況,本文引用現(xiàn)有的樟子松人工林枝下高和冠長(zhǎng)動(dòng)態(tài)生長(zhǎng)模型用來(lái)預(yù)估枝下高和冠長(zhǎng)動(dòng)態(tài)生長(zhǎng)模型。并對(duì)引進(jìn)的模型進(jìn)行了精度驗(yàn)證。
3基于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和生長(zhǎng)模型的樟子松人工林樹(shù)冠動(dòng)態(tài)三維可視化圖形模擬。本文利用基于少數(shù)幾個(gè)參數(shù)和讀取數(shù)據(jù)文件的方式(由實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)組成的Excel文件以及由生長(zhǎng)模型生成),采用
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