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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 基于GIS的目標(biāo)樹經(jīng)營(yíng)輔助決策及其軟件開(kāi)發(fā)應(yīng)用
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類：
- 生命科學(xué)
- 簡(jiǎn)介：
- 本文利用定性和定量的方法建立了目標(biāo)樹和干擾樹的決策體系，提出了相關(guān)算法和表達(dá)方法。然后基于C#開(kāi)發(fā)語(yǔ)言,結(jié)合ArcGIS Engine9.3組件開(kāi)發(fā)包, 建立了基于GIS技術(shù)的目標(biāo)樹經(jīng)營(yíng)系統(tǒng)，以直觀可視化的方式幫助科研人員和相關(guān)管理者認(rèn)識(shí)和理解森林空間結(jié)構(gòu)狀態(tài)，并進(jìn)行有效的空間結(jié)構(gòu)分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)以目標(biāo)樹單株經(jīng)營(yíng)的決策支持和模擬，為研究和應(yīng)用目標(biāo)樹經(jīng)營(yíng)提供了新的強(qiáng)有力的工具。
- 詳細(xì)介紹：
- 林業(yè)信息化已成為我國(guó)林業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，森林資源管理系統(tǒng)作為林業(yè)信息化的重要組成部分發(fā)展迅速。為了實(shí)現(xiàn)近自然經(jīng)營(yíng)活動(dòng)中樣地?cái)?shù)據(jù)處理和目標(biāo)樹作業(yè)設(shè)計(jì)的自動(dòng)化，本文通過(guò)總結(jié)當(dāng)前近自然森林經(jīng)營(yíng)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)，針對(duì)當(dāng)前近自然森林經(jīng)營(yíng)發(fā)展存在的瓶頸問(wèn)題，并結(jié)合其發(fā)展方向，以臨安市近自然森林經(jīng)營(yíng)實(shí)驗(yàn)區(qū)為例，在實(shí)地調(diào)查數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)近自然森林輔助決策工具——目標(biāo)樹經(jīng)營(yíng)系統(tǒng)。 本次研究應(yīng)用GIS技術(shù)研建一個(gè)以模塊化設(shè)計(jì)思想為指導(dǎo)，可視化的目標(biāo)樹林分作業(yè)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)。主要內(nèi)容是：首先，根據(jù)近自然經(jīng)營(yíng)的理論，對(duì)林分樹種結(jié)構(gòu)、垂直結(jié)構(gòu)和水平結(jié)構(gòu)分析方法進(jìn)行概述，同時(shí)，根據(jù)目標(biāo)樹單株木林分作業(yè)的理論與技術(shù)，建立目標(biāo)樹和干擾樹的判定的標(biāo)準(zhǔn)和決策體系；其次，進(jìn)行詳細(xì)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)；最后，采用.Net平臺(tái)下的COM技術(shù)，基于C#開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，結(jié)合ArcGIS Engine9。3組件開(kāi)發(fā)包，建立基于GIS技術(shù)的目標(biāo)樹經(jīng)營(yíng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)GIS框架模式下的近自然森林經(jīng)營(yíng)輔助決策支持分析。幫助科研人員和相關(guān)管理者認(rèn)識(shí)和理解森林空間結(jié)構(gòu)狀態(tài)，并進(jìn)行有效的空間結(jié)構(gòu)分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)以目標(biāo)樹單株經(jīng)營(yíng)的作業(yè)法的決策支持和模擬，為研究目標(biāo)樹經(jīng)營(yíng)提供了一種快捷方便的應(yīng)用工具和實(shí)踐方法。
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作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 目的：為了減緩氣候變化，迫切需要尋找相適應(yīng)的森林經(jīng)營(yíng)管理策略來(lái)提高單位面積森林的固碳潛力。目標(biāo)樹經(jīng)營(yíng)系統(tǒng)是解決這個(gè)問(wèn)題的重要途徑之一，但其基層人員難以掌握方法，需要一個(gè)輔助決策工具。 基本思路：定性定量表達(dá)目標(biāo)樹和干擾樹的決策體系，并優(yōu)化算法；將理論中的林分結(jié)構(gòu)的分析方法和過(guò)程進(jìn)行結(jié)構(gòu)化并實(shí)現(xiàn)程序化，從而達(dá)到林分結(jié)構(gòu)分析的自動(dòng)化；根據(jù)制定的判定規(guī)則從而實(shí)現(xiàn)其判定的決策化、程序化和自動(dòng)化
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 首次建立近自然森林經(jīng)營(yíng)的可視化輔助決策工具，實(shí)現(xiàn)了基于空間分析的目標(biāo)樹和干擾樹的可視化自動(dòng)判定，從多方位多角度顯示表達(dá)林分空間結(jié)構(gòu)狀態(tài)。根據(jù)目標(biāo)樹的選擇條件，建立了目標(biāo)樹判定標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)結(jié)合目標(biāo)樹和它的鄰近樹在水平方向和垂直方向上的競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)來(lái)確定干擾等級(jí)，從而確定干擾樹。與此同時(shí)，在冠幅模擬算法、競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)度算法以及水平競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)方面，對(duì)原有算法進(jìn)行了改進(jìn)，提高了模擬的逼真度和計(jì)算的精度。
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- 本研究實(shí)現(xiàn)以目標(biāo)樹單株經(jīng)營(yíng)的作業(yè)法的決策支持和模擬，為研究目標(biāo)樹經(jīng)營(yíng)提供了新的強(qiáng)有力的工具。系統(tǒng)具有極強(qiáng)的實(shí)用性和易用性，為近自然森林經(jīng)營(yíng)的理念理解和目標(biāo)樹經(jīng)營(yíng)作業(yè)法的推廣提供了一種有益的工具。如果利用本研究的的研究成果對(duì)森林進(jìn)行經(jīng)營(yíng)，則有利于把對(duì)全部林木經(jīng)營(yíng)的傳統(tǒng)思想轉(zhuǎn)到對(duì)少數(shù)優(yōu)秀單株個(gè)體經(jīng)營(yíng)的先進(jìn)思想上來(lái)，則不但省時(shí)省力省財(cái)，而且目標(biāo)樹會(huì)長(zhǎng)得更快更好，從而不斷提升整個(gè)森林生態(tài)系統(tǒng)的質(zhì)量。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 目標(biāo)樹經(jīng)營(yíng)模式是改善森林經(jīng)營(yíng)水平，提升森林固碳能力重要途徑之一。但是，目標(biāo)樹經(jīng)營(yíng)模式較難推廣應(yīng)用，原因在于目標(biāo)樹和干擾樹的決策體系尚未建立，而且目標(biāo)樹經(jīng)營(yíng)模式需要大量專家知識(shí)和繁雜計(jì)算基層人員難以掌握。本文利用定性和定量的方法建立了目標(biāo)樹和干擾樹的決策體系，提出了相關(guān)算法和表達(dá)方法。然后基于C#開(kāi)發(fā)語(yǔ)言,結(jié)合ArcGIS Engine9.3組件開(kāi)發(fā)包, 建立了基于GIS技術(shù)的目標(biāo)樹經(jīng)營(yíng)系統(tǒng)，以直觀可視化的方式幫助科研人員和相關(guān)管理者認(rèn)識(shí)和理解森林空間結(jié)構(gòu)狀態(tài)，并進(jìn)行有效的空間結(jié)構(gòu)分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)以目標(biāo)樹單株經(jīng)營(yíng)的決策支持和模擬，為研究和應(yīng)用目標(biāo)樹經(jīng)營(yíng)提供了新的強(qiáng)有力的工具。結(jié)果表明，研究成果科學(xué)可行，簡(jiǎn)單易用，具有廣闊的應(yīng)用前景。
獲獎(jiǎng)情況
- 本研究成果之一《林分目標(biāo)樹經(jīng)營(yíng)系統(tǒng)》于2010年11月在北京獲得“SuperMap杯第八屆全國(guó)高校GIS大賽”全國(guó)三等獎(jiǎng)；于2010年12月在北京獲得“Esri杯”中國(guó)大學(xué)生GIS軟件開(kāi)發(fā)競(jìng)賽全國(guó)三等獎(jiǎng)。
鑒定結(jié)果
- 臨安市林業(yè)技術(shù)服務(wù)總站證明材料（詳細(xì)見(jiàn)附件）
參考文獻(xiàn)
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同類課題研究水平概述
- 1 目標(biāo)樹經(jīng)營(yíng)概述 自上世紀(jì)末期以來(lái)，我國(guó)很多學(xué)者也在致力于宣傳和推廣近自然森林經(jīng)營(yíng)的理論和技術(shù)（邵青還 1994； 張鼎華，林卿 2000；陸元昌等 2002；邵青還 2003；黃清麟 2005）。張志達(dá)、李世東（1999）介紹了德國(guó)近自然林業(yè)經(jīng)營(yíng)的原則，共包括五個(gè)方面：盡量減少人為干預(yù)的原則、利用天然更新原則、調(diào)整林分結(jié)構(gòu)原則、不要皆伐原則和林地要持續(xù)覆蓋原則。陸元昌和Knut Sturm、甘敬等（2004）介紹了近自然森林經(jīng)營(yíng)理論及其在北京密云縣不同植被區(qū)域的人工林近自然化經(jīng)營(yíng)試點(diǎn)研究成果。在2006年6月，陸元昌教授出版了《近自然森林經(jīng)營(yíng)的理論與實(shí)踐》一書（陸元昌，2006），該書在總結(jié)德國(guó)近自然經(jīng)營(yíng)的研究成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合對(duì)近自然經(jīng)營(yíng)的理解和實(shí)踐及近自然經(jīng)營(yíng)的發(fā)展趨勢(shì)，在我國(guó)第一次系統(tǒng)地提出了近自然經(jīng)營(yíng)理論和技術(shù)，從而為近自然經(jīng)營(yíng)理論在我國(guó)的發(fā)展和實(shí)踐奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 2 林分可視化概述 國(guó)際上許多軟件將林分和景觀層次的模擬結(jié)合起來(lái)，如美國(guó)的LMS（Landscape management system）軟件，SVS模塊主要是實(shí)現(xiàn)林分層次的模擬，F(xiàn)VS模塊可以實(shí)現(xiàn)景觀層次的模擬。該軟件把森林調(diào)查、生長(zhǎng)和收獲模型，計(jì)算機(jī)可視化和分析軟件綜合為一個(gè)林分景觀水平的分析工具，可以模擬森林經(jīng)營(yíng)措施的影響。FORCYTE是加拿大不列顛哥倫比亞大學(xué)（The university of British Columbia）著名森林生態(tài)學(xué)家J.P. Kimmins 教授主持開(kāi)發(fā)的計(jì)算機(jī)軟件。該軟件是一個(gè)以林分群體特征及林地養(yǎng)分循環(huán)為基礎(chǔ)的森林生態(tài)系統(tǒng)管理軟件。 我國(guó)的學(xué)者也作了這方面的研究工作，例如陳崇成，唐麗玉等2005年以福建漳浦林區(qū)為示范區(qū)，開(kāi)發(fā)了一個(gè)集虛擬現(xiàn)實(shí)、林木生長(zhǎng)模擬與信息管理一體化的虛擬森林景觀原型系統(tǒng)(VFIS)，中國(guó)林科院資源信息研究所開(kāi)發(fā)的單木可視化軟件SimTree等。我國(guó)的林分可視化軟件的開(kāi)發(fā)工作還剛起步，大都是基于傳統(tǒng)可視技術(shù)開(kāi)發(fā)的，通用性及交互能力不強(qiáng)。
