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应用三维模拟进行林分空间结构及竞争的研究

作　者: 刘彦君
导　师: 游先祥
学　校: 北京林业大学
专　业: 地图学与地理信息系统
关键词: 林分三维模型林分空间结构研究和优化三维模拟
分类号: S718.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 59次
引　用: 1次
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内容摘要

本文通过鹫峰区域部分的地形图、航空照片、林相图和航模飞机拍摄照片,使用ArcGIS和Google Sketchup再现了研究区域的三维全景,并选取典型林分——侧柏林和栓皮栎林进行外业调查,通过调查结果建立林分三维模型,仿真林分内部结构和外部地形环境。通过地面调查数据结合林分三维模型,选取混交度、角尺度、大小比和竞争指数四个指标分析林分现有的空间结构和竞争状况,提出林分空间结构优化方案,并在林分的三维模型中模拟林分优化调整方案结果。通过TIN数据格式建立地形三维可视化,使用Sketchup建立研究区域四种主要树种：侧柏、油松、五角枫和栓皮栎三维模型,应用点要素的形式在ArcGIS中建立研究区域三维全景可视化模型,可以直观的再现研究区域的植被、地形、树种分布等概况。对林分可视化采用Multipatch几何类型,林分三维可视化模型具有每株林木的属性特征和空间位置。对侧柏林和栓皮栎林的林分空间结构的计算表明,两个林分都存在种间隔离程度低、角尺度大和竞争较为激烈的现象。其中侧柏林种间竞争激烈,栓皮栎林种内竞争激烈。两个林分的角尺度都存在0.5左右两侧比例不均匀的现象。对两个林分的竞争指数和胸径的关系进行分析的结果表明,竞争指数随胸径增大而减小。经过对比后,选择10%的择伐强度进行优化,优化后的林分角尺度在0.5左右两侧分布均匀,混交度提高,竞争减弱。对建立好的林分三维模型,通过Geodatabase的格式建立林分模型,并模拟林分优化结果,为林业经营的可视化提供了基础。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
引言  7-8
1. 绪论  8-15
  1.1 研究的目的和意义  8-9
  1.2 研究的主要内容和技术路线  9
    1.2.1 研究的主要内容  9
    1.2.2 研究技术路线  9
  1.3 国内外研究进展  9-15
    1.3.1 三维可视化研究进展  9-12
    1.3.2 林分空间结构研究进展  12-15
      1.3.2.1 林木空间分布  12-13
      1.3.2.2 林木竞争  13-14
      1.3.2.3 混交度  14-15
2. 研究区域概况和研究材料  15-18
  2.1 研究地区概况  15-16
    2.1.1 地理位置  15
    2.1.2 地形地貌  15
    2.1.3 气候条件  15
    2.1.4 土壤  15
    2.1.5 植被  15-16
  2.2 研究材料  16-18
    2.2.1 航空照片  16
    2.2.2 航模照片  16
    2.2.3 地形图  16
    2.2.4 林相图  16-17
    2.2.5 外业调查数据  17-18
3. 研究方法  18-27
  3.1 图像处理  18-19
    3.1.1 影像校正  18
    3.1.2 照片处理  18-19
  3.2 三维可视化  19-23
    3.2.1 林木三维模型建立  19-20
    3.2.2 三维地形  20
    3.2.3 研究区域三维全景  20-22
    3.2.4 林分三维可视化  22-23
  3.3 林分空间结构和竞争的研究  23-25
    3.3.1 混交度  23-24
    3.3.2 大小比  24
    3.3.3 角尺度  24
    3.3.4 竞争指数  24-25
    3.3.5 相邻木确定  25
  3.4 林分空间结构和竞争的优化和模拟  25-27
4. 结果与分析  27-55
  4.1 图像处理  27-28
  4.2 三维可视化  28-38
    4.2.1 林木三维可视化  28-31
    4.2.2 三维地形可视化  31-33
    4.2.3 研究区域三维全景  33
    4.2.4 林分的三维可视化  33-37
    4.2.5 小结  37-38
  4.3 林分空间结构研究结果  38-48
    4.3.1 Voronoi图  38-39
    4.3.2 混交度计算结果  39-40
    4.3.3 大小比计算结果  40-42
    4.3.4 角尺度计算结果  42-44
    4.3.5 竞争指数计算结果  44-47
    4.3.6 林分空间结构和竞争分析  47-48
    4.3.7 小结  48
  4.4 林分空间结构优化设计和模拟  48-55
    4.4.1 林分空间结构优化设计  48-52
    4.4.2 侧柏林分空间结构优化模拟  52-53
    4.4.3 栓皮栎林分空间结构优化模拟  53-54
    4.4.4 小结  54-55
5. 结论与讨论  55-57
  5.1 结论  55-56
  5.2 讨论  56-57
参考文献  57-60
个人简介  60-61
导师简介  61-62
获得成果目录  62-63
致谢  63

应用三维模拟进行林分空间结构及竞争的研究

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