本书是国家自然科学基金面上项目(39870610)和“十二五”国家科技支撑计划专题(2012BAD22B0505)共同资助的研究成果，主要研究了林分空间结构优化技术和林分经营专家模拟系统，涉及林分多功能与结构优化的研究现状及进展、全林生物量模型和林分多功能评价指标体系、林分空间结构优化技术和残次林改造技术、林分经营管理技术的机理与方法等内容。
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前言
第一部分 林分空间结构优化技术
第1章 概论 2
1.1 研究的目的和意义 2
1.2 森林多功能与结构优化国内外研究现状 2
1.2.1 森林多功能研究进展 2
1.2.2 林分非空间结构研究进展 9
1.2.3 林分空间结构研究进展 17
1.2.4 林分生长模型研究进展 30
1.2.5 林分空间结构优化研究进展 38
1.2.6 林分生长及空间结构模拟研究 43
第2章 研究区的概况 46
2.1 自然地理概况 46
2.1.1 地理位置 46
2.1.2 地形地貌 46
2.1.3 气候 46
2.1.4 水文 46
2.1.5 土壤 46
2.1.6 植被 47
2.1.7 动物 47
2.2 森林资源概况 47
2.2.1 森林资源现状 47
2.2.2 森林旅游资源 48
第3章 杉木生态公益林林分结构分析 50
3.1 引言 50
3.2 数据来源与研究方法 50
3.2.1 样地设置与数据调查 50
3.2.2 非空间结构分析方法 53
3.2.3 空间结构分析方法 54
3.2.4 空间结构模拟技术 58
3.3 杉木生态公益林非空间结构分析 59
3.3.1 树种组成 59
3.3.2 树高结构 60
3.3.3 直径结构 65
3.4 杉木生态公益林空间结构分析 69
3.4.1 混交度分析 69
3.4.2 大小比数分析 72
3.4.3 角尺度分析 73
3.4.4 林层指数分析 75
3.4.5 竞争指数分析 78
3.4.6 开敞度分析 85
3.5 杉木生态公益林空间结构评价 87
3.5.1 林分空间结构评价指数的提出 87
3.5.2 杉木生态林人工纯林林分空间结构评价结果 90
3.6 杉木生态公益林林分空间结构模拟 90
3.6.1 数据处理 90
3.6.2 数字高程模型的生成 91
3.6.3 样地数据空间结构三维模拟 92
3.7 小结 94
3.7.1 林分非空间结构 94
3.7.2 林分空间结构 95
第4章 杉木、马尾松人工林生长规律模拟研究 97
4.1 引言 97
4.2 数据来源与研究方法 97
4.2.1 样地设置与数据调查 97
4.2.2 径阶单木生长模型研究 98
4.2.3 全林整体生物量模型研究 102
4.3 杉木生态公益林人工纯林径阶单木生长模型研究 107
4.3.1 基于竞争指数单木生长模型的构建 107
4.3.2 径阶生长模型的构建 111
4.3.3 模型的应用 114
4.4 马尾松人工林全林整体生物量模型 120
4.4.1 不同回归方程下马尾松蓄积量和生物量相关关系的比较 120
4.4.2 马尾松人工林全林整体生长模型 121
4.4.3 马尾松人工林全林整体生物量模型的构建 123
4.4.4 模型的应用 126
4.5 小结 127
第5章 杉木生态公益林多功能评价研究 129
5.1 引言 129
5.2 数据来源与研究方法 130
5.2.1 数据来源 130
5.2.2 研究方法 132
5.3 杉木生态公益林多功能评价指标的构建 136
5.3.1 评价指标的选取原则 136
5.3.2 评价指标的筛选方法 136
5.3.3 多功能评价指标的构建 138
5.4 杉木生态公益林多功能评价 139
5.4.1 杉木生态公益林多功能评价指标的计算 139
5.4.2 评价指标权重赋值 146
5.4.3 杉木生态公益林的功能评价 149
5.4.4 杉木生态公益林多功能评价 153
5.5 提高杉木生态公益林多功能的经营措施 154
5.5.1 人工整地 154
5.5.2 林木采伐 154
5.5.3 树种补植 154
5.6 小结 155
第6章 杉木生态公益林人工纯林空间结构优化研究 157
6.1 引言 157
6.2 数据来源与研究方法 157
6.2.1 数据来源 157
6.2.2 研究方法 157
6.3 林分单株择伐空间结构优化模型的构建 159
6.3.1 模型目标函数 159
6.3.2 模型约束条件 160
6.3.3 模型的建立 165
6.3.4 择伐木的确定流程 165
6.3.5 林分单株择伐空间结构优化模型的应用 166
6.4 林分补植空间结构优化技术 169
6.4.1 林分补植空间结构调控优化目标 170
6.4.2 补植位置和补植树木的确定 170
6.4.3 补植树种的选择 171
6.4.4 补植树种空间配置 183
6.4.5 补植技术流程图 183
6.4.6 林分补植空间结构优化技术的应用 184
6.5 林分空间结构优化效果分析 187
6.5.1 林分空间结构优化前后林分生产力变化分析 188
6.5.2 林分空间结构优化前后林分物种多样性变化分析 190
6.5.3 林分空间结构优化前后林分碳储量变化分析 191
6.5.4 林分空间结构优化前后林分水源涵养功能变化分析 193
6.6 小结 195
第7章 低质低效林评价及改造技术研究 197
7.1 引言 197
7.2 数据来源与研究方法 198
7.2.1 数据来源 198
7.2.2 研究方法 199
7.3 低质低效林评价指标体系的构建 199
7.3.1 评价指标的选取原则 199
7.3.2 评价指标的筛选方法 199
7.3.3 评价指标体系的构建 199
7.3.4 评价指标的解释 201
7.3.5 评价指标评分标准 202
7.4 低质低效林评价 205
7.4.1 低质低效林评价指标的计算 205
7.4.2 低质低效林评价指标权重赋值 211
7.4.3 低质低效林准则层各指标评价 214
7.5 低质低效林改造技术研究 217
7.5.1 低质低效林改造模式的选择 217
7.5.2 低质低效林具体改造措施研究 219
7.6 小结 220
第二部分 林分经营专家模拟系统
第8章 概论 222
8.1 研究的目的和意义 222
8.2 林分经营专家模拟系统研究现状 223
8.2.1 人工智能与专家系统 223
8.2.2 人工神经网络 224
8.2.3 森林生长数学模型研究 227
8.2.4 林分经营模拟系统 230
第9章 稳健BP神经网络算法与林木生长模拟 232
9.1 引言 232
9.2 BP 神经网络的稳健性及其改进算法 232
9.2.1 多层前馈神经网络模型 232
9.2.2 网络的设计 236
9.2.3 稳健统计算法 237
9.2.4 稳健BP 神经网络算法 238
9.3 林木生长模拟 239
9.4 小结 240
第10章 BP神经网络模型在立地质量评价中的应用 241
10.1 引言 241
10.2 黄丰桥林场自然概况 241
10.3 原理与方法 242
10.3.1 立地因子的选择与等级划分 242
10.3.2 立地指数BP 模型设计 242
10.4 模型训练及其结果分析 243
10.4.1 模型训练 243
10.4.2 网络的响应分析 244
10.5 小结 244
第11章 基于神经网络的林分潜在生长模型与竞争生长模型 246
11.1 引言 246
11.2 杉木人工林单木直径潜在生长模型 247
11.2.1 基于von Bertalanffy生长理论的潜在生长模型 247
11.2.2 基于人工神经网络的林木潜在生长模型 248
11.2.3 结果比较分析 249
11.3 杉木人工林单木竞争生长模型 250
11.3.1 修正函数的建立 250
11.3.2 基于人工神经网络的杉木人工林单木直径竞争生长模型 251
11.3.3 结果分析 253
11.4 小结 254
第12章 林分密度理论与林分密度分布模型 255
12.1 引言 255
12.2 林分密度理论 256
12.2.1 Reineke关于林分密度与直径的关系及数学模型 256
12.2.2 林分密度与产量理论 256
12.3 林分密度的基本形式 257
12.3.1 株数密度 258
12.3.2 林分密度指数 259
12.3.3 林分疏密度 259
12.3.4 林分郁闭度 260
12.3.5 林分密度分布模型 260
12.3.6 杉木人工林直径分布模型 260
12.3.7 杉木人工林的树高分布模型 261
12.3.8 杉木人工林树高分布模型的检验 262
12.4 杉木人工林最佳经营密度的确定 264
12.4.1 现行确定林分经营密度的方法 264
12.4.2 控制理论在林分密度管理中的应用 265
12.5 小结 267
第13章 基于神经网络的林分全林整体生长模型 268
13.1 引言 268
13.2 林分生长数学模型的选定原则 269
13.3 林分生长模型的构思 270
13.4 模型系统的构造 270
13.4.1 立地指数 270
13.4.2 密度指数 272
13.4.3 平均高与优势高、形高模型 272
13.4.4 断面积生长模型 273
13.4.5 派生模型 275
13.4.6 模型验证 275
13.4.7 林分的自然生长模型和人为控制密度生长过程 276
13.4.8 应用实例 278
13.5 小结 279
第14章 杉木人工林林分经营专家系统研究 280
14.1 引言 280
14.2 专家系统及其开发工具 280
14.3 主要内容 282
14.4 CFPSMES原型 283
14.4.1 系统构成 283
14.4.2 知识的获取和表示 284
14.4.3 推理和控制 295
14.4.4 不精确信息处理方法 296
14.4.5 系统的实现 296
14.5 小 结 297
第15章 人工神经网络林分经营专家模拟系统研究 298
15.1 引言 298
15.2 人工神经网络与专家模拟系统构成原理 298
15.2.1 人工神经网络原理 299
15.2.2 专家模拟系统简介 300
15.3 林分经营专家模拟系统的结构 301
15.3.1 主控模块 302
15.3.2 数据库管理模块 302
15.3.3 知识库管理模块 302
15.3.4 林分经营专家系统模块 302
15.3.5 模拟系统模块 303
15.3.6 输入输出模块 303
15.4 案例研究 304
15.5 小结 306
主要参考文献 307
京公网安备 11010102004214号