基于GIS的森林景观定量分类

以金沟岭林场为例,利用电子林相图和森林资源二类调查资料基础,借助GIS软件MapInfo和数字化仪跟踪矢量化,并运用景观生态学原理和方法,选取分维数、分离度斑块密度、景观优势度和均匀度等指标,对林场的景观格局进行了分析;同时采用类平均聚类法,选取分维数、分离度、斑块平均面积、最大斑块面积4个景观类型特征指数作为聚类分析的聚类因子,进行定量地划分森林类型,合理地区划森林经营类型,为优化景观水平配置、制定生态采伐规程、编制森林经营方案提供理论基础。     

应用地理信息系统模拟森林景观动态的研究

根据地理信息系统的结构,通过数据文件的转换,把它与森林动态模型有机地结合起来,可实现对森林景观动态的模拟和预测。这种模拟方法的数据输入灵活,运行速度快,尤其是它可以获得一些以各种图表的形式输出的模拟结果。本文用文字和框图详细描述了地理信息系统的组成与结构,及森林动态模型的选择与运行方式,并以长白山森林景观为例,叙述了这种模拟方法的整个过程。     

虚拟森林景观中林火蔓延模型及三维可视化表达

传统上的林火模拟通常只选用一种林火模型,用一个简单的椭圆预测林火蔓延时火场各个位置的情况,与现实中火灾蔓延状况相差甚远,而且以往的林火蔓延是基于二维可视化表达,表达信息有限.本系统采用现今运用最广泛的Rothermel模型,利用Huygen原理,并以改进的粒子系统方法三维模拟在不同的风速、坡度下林火在火场不同位置的扩散行为.采用该方法模拟林火扩散行为,不仅能实时显示受灾面积、火势蔓延的方向、火势大小,且能给人以真实感.并将该方法成功地应用于福建漳浦林区.     

森林经营决策支持系统的设计与实现及在采伐中的应用

我国传统的森林经营方式比较落后,数字化水平不高,决策过程比较盲目.在地理信息系统平台中集成森林动态模型,建立森林经营决策支持系统,可以充分发挥地理信息系统的可视化、空间分析以及模型模拟预测功能,加强处理森林在较大时空尺度上的动态变化的能力.本文设计并实现了森林生长率模型、景观采伐模型和矩阵模型,开发了森林经营决策支持系统,回答森林采伐经营中“采多少,采哪里,怎么采”的三个主要问题,在长白山区的露水河林业局和三岔子林业局进行应用,为提高我国森林可持续经营管理的数字化水平提供了技术支持.     

1896年和1986年黑龙江省几种森林景观的特征变化

通过用地理信息系统软件对 1896和 1986年的黑龙江省的森林分布图中提取的 5种森林景观进行处理和计算得到 :在 90年中 ,云杉 (Picea)、冷杉 (Abies)林、樟子松 (Pinussylvestrisvar.mongolicaLitvin)林和阔叶红松 (PinuskoraieusisSieb .etZucc .)林斑块总面积分别减少 87%、40 %和 84%。北纬 5 1°以北地区阔叶林斑块面积增加 5 0 0 % ,北界向西北扩展约 2 90km。云杉、冷杉林和针阔混交林斑块在 1986年的斑块的分维数小于 1896年的斑块的分维数 ,而樟子松林、阔叶红松林和阔叶林的 1986年斑块分维数都分别大于 1896年的分维数。云杉、冷杉林、樟子松林、阔叶红松林和阔叶林景观破碎化增加。云杉、冷杉林 ,樟子松林和阔叶红松林转化为针阔混交林的比率大于各自保留的比率。     

基于DEM 的森林景观空间分布分析

在3S 技术的支持下, 通过遥感解译获取南岭国家级自然保护区乳阳片区的森林景观数据, 并建立了该区域数字高程模型(DEM), 提取了海拔、坡度、坡向等地形因子。在ArcGIS9.3 软件中进行叠加分析, 探讨了研究区森林景观空间分布与地形因子(坡度、坡向)的相关关系, 尝试找出其空间分布趋势。结果表明: 阔叶林种对于环境的适应性是最好的, 在各级坡度和坡向上均有较大范围、较为均衡的分布; 针叶林、山顶阔叶矮林、采伐迹地趋向于聚集分布; 针叶林景观多分布在阳坡和半阳坡, 山地草甸景观倾向于分布在阴坡, 人类干扰所形成的各个景观类型倾向于平坡和缓坡分布。     

基于边界特征的山地森林景观碎裂化研究

景观边界特征与景观碎裂化过程之间的相互关系研究已经引起了广泛的关注。利用 1 987年和 1 997年两个时段遥感景观资料 ,编制了卧龙自然保护区的景观类型图 ,以验证景观碎裂化过程导致边界数量 ,特别是短边界数量增加这一假说。研究工作包括 4个方面的内容 :(1 )利用每年的 2 0个 2 0 0× 2 0 0像元的正方形样地 ,分析工作区内景观边界的一般特征 ;(2 )对每个样地边界数量的长度谱分布特征进行拟合 ,确定能够反映边界属性特征的拟合方程参数 ;(3 )将边界属性特征参数与样地的景观碎裂化指数进行比较研究 ,建立景观边界特征与景观碎裂化程度之间的量化关系模型 ;(4 )利用每个时段的 1 0个验证样地来检验关系模型的有效性。研究结果表明 ,所有样地边界数量的长度谱分布特征可以使用对数方程 y=bln(x) +c进行拟合。景观的碎裂化过程将同时导致拟合方程参数 b的绝对值和 c值线性增加 ,景观碎裂化水平的增加将导致景观边界数量和短边界数量均呈指数增长方式。从研究的结果中还可以推断出 ,生境碎裂化水平对于生物多样性的影响也将呈现出明显的放大效应。     

森林-农业景观格局变化的社会-生态系统模拟模型方法进展

社会-生态系统(SES)模拟模型是景观格局分析和决策的有效工具,能表征景观格局变化的社会-生态效应及景观决策的复杂反馈机制。文献综述了森林-农业景观格局的SES模型方法进展发现:(1)多数模型对景观过程与社会经济决策的反馈关系分析不足;(2)应集成多种情景模拟和景观效应分析方法,完善现有SES模型的理论方法基础;(3)通过集成格局优化模型和自主体模型会有效改进SES模型功能,具体途径包括:集成情景-生态效应的景观格局模拟方法、完善景观决策的理论基础、加强集成模型的不确定性分析、降低模型复杂性和综合定性-定量数据等。研究结果有助于理解多尺度森林-农业景观格局在社会-生态系统中的重要作用,能更好地支持跨学科集成模型开发与应用。     

广东鼎湖山自然保护区森林景观的动态模拟研究

在遥感和GIS系统支持下,以1991年和1999年两个时期的Landsat-TM合成影像为基础,利用马尔科夫模型,模拟鼎湖山自然保护区森林景观的动态演变。结果表明:常绿阔叶林面积增加,除水域外,其它面积相应减少,到达稳定期,区域内大多为常绿阔叶林,少量的混交林,其它类型几乎消失。这个趋势是和该地区森林的演替规律相符的,但是这种结果对维持保护区内的景观多样性是不利的。     

基于景观镶嵌度指数的森林破碎化模式动态——以美国俄勒冈州为例

有效的景观模式特征评价及其变动预测是合理调控和管理森林景观、维持景观安全格局的基本前提.利用3期美国国家土地覆盖数据库(1992、2001和2006年),采用景观镶嵌度指数与马尔科夫模型相结合的方法,分析了美国俄勒冈州的森林破碎化模式及森林与其他土地利用类型空间交互特征的变化.结果表明:景观镶嵌度模型中,开发主导的景观镶嵌类型(D)转变为单一的开发类型(DD)的概率最大,为0.319,说明城市化是推动区域景观格局变化的主要动力;森林安全度模型中,主要为农业和开发景观镶嵌类型(ad)的森林损失率最高,表明在城市与农业占主导的景观上森林被吞噬的可能性最大;稳态分布表明,森林破碎化趋势日益加剧,到稳定状态时森林占总区域的面积比例不到50%,空间分布趋向于混合型的景观格局.景观镶嵌度模型2006年模拟值与实际值Kappa系数达到0.82,模型精度较高;森林安全度模型Kappa系数为0.21,模型精度较差.     

长白山森林景观边界动态变化研究

通过野外调查、遥感和地理信息系统相结合的方法来研究长白山森林景观边界的动态变化规律,并通过相关性分析,探讨了长白山森林景观破碎化过程和景观边界指数变化的关系。首先对遥感影像进行计算机分类,其次,构建了描述景观边界的指标体系,再次,从景观边界的长度、密度、对比度、形状和多样性5个方面,对长白山森林景观边界的动态在景观类型尺度和景观尺度上进行分析。结果表明,在20多年的时问内,苔原面积减少了3694．8hm^2,云冷杉林的面积减少了130482．03hm^2,阔叶红松林面积增加了41610．4hm^2,岳桦林面积增加了66978hm^2．由于森林砍伐和毁林造田以及其它人类活动(如旅游)的影响,长白山森林景观的破碎化程度趋于增加,景观边界形状趋于复杂景观破碎化过程和景观边界指数变化的相关性分析证实了可以用景观形状指数(LSI)、对比度加权边界密度(CWEI))、边界加权总长度(TEGT)、加权景观形状指数(LSI-WGT)的变化来指示森林景观的破碎化程度。景观边界形状指数的大小还可以用来反映人类活动对景观的影响程度。最后,针对目前长白山森林景观破碎化程度趋于增大的情况,建议采取积极措施,防止长白山森林景观的进一步破碎化,以便更好地保护天然林。     

森林对水文过程影响研究进展

根据森林对水文过程的影响,森林水文学研究可以分为3个相互关联的方面：森林植被变化影响水量和水质定位试验研究;森林植被变化对水文循环机制的影响;旨在为资源管理和工程建设提供决策依据的基于物理过程分布式参数森林水文模型开发,定位试验研究不仅可以为森林水文模型参数化提供第一手资料,同时也可以揭示森林植被影响径流形成机制和进行径流成份的分割,径流形成机机制的研究则有助于改善基于物理过程模型的开发,模型研究反过来又可以为改进试验研究和径流形成机制研究提供指导。本文对以上3个方面的国内外研究进展进行了较为系统的概括。     

基于样方数据的云南松林分生长模型研究——以云南省保山市杨柳白族彝族乡为例

以云南省保山市杨柳白族彝族乡实地调查的86块云南松样地数据,使用非线性拟合的方法拟合优选常用树木生长方程,建立了包括地位指数、密度指数、平均直径和蓄积量的生长模型。经验生长方程Schumacher的拟合度与其它方程相近,但模型中参数变异系数均比其余方程低,为地位指数、平均直径和蓄积量的最优方程。     

内蒙古毕拉河林区近十年森林景观变化及驱动力浅析

基于遥感信息和地理信息系统,在景观总体和斑块个体两个层次上,从景观总体特征、斑块个体特征及斑块相间相关特征等3个方面对大兴安岭毕拉河林区近10年来森林景观的变化进行了系统的研究．结果表明,由于近10年来人类对森林生态系统干扰的不断增强,研究区森林景观在类型、景观总体特征、斑块个体与相关特征等方面发生了较大的变化．近10年林区森林景观的发展趋势是：受人为干扰正逐步加强,作为人工景观标志的耕地、居民点面积正逐步增加．面积转移矩阵分析结果表明,1997年耕地面积增加主要是由柞树林转化而来的,占耕地构成的30．87％．景观异质性分析结果表明,研究区森林景观耕地斑块数量增加68．80％,平均面积减少4．82％,景观的优势度减少,多样性增加,斑块之间的聚集程度减弱,1988年由柞树林和针叶林等少数几种斑块在景观中占绝对优势的情况有所改变．对研究区和相关地区的自然地理、社会经济等研究表明,火干扰、森林采伐与毁林开荒等是森林景观变化的关键性趋动力．     

基于遥感数据的晋陕蒙交汇区景观格局定量分析--以东胜幅1/25万TM影像分析为例

以1996年8月份东胜幅1/25万TM影像数据为例,借助Arc/Info和Arc/view软件,对其景观进行了分类,并形成景观分类图,共分为9类景观类型.用景观格局分析软件FRAGSTATS计算了各类景观参数,并从斑块、类型和景观3个水平上计算了相应的参数和景观指数,定量地揭示了整个景观格局与类型特征.并构建了反映景观破碎化程度的一个指数--斑块密度指数(PD2).     

A Study of Stand Growth Model for Pinus yunnanensis (Pinaceae) Based on Plots Data——A Case Study in Yangliu Township,Baoshan, Yunnan Province

Pinus yunnanensis is one of most important timber species in Yunnan Province, and widely distributed in southwest China. Studies on growth model have been reported, however, most of which focused on a specific part of growth model. To build detailed, easily used and accurate empirical stand growth model from the same dataset, a case study was conducted in Yangliu Township, Baoshan, Yunnan Province. A total of 86 sample plots data were collected using two stages sampling design. Several popular non-linear growth functions were fitted and compared, including Chapman-Richards, Mitscherlich, Schumacher, Gompertz, Logistic, Korf and Allometric function. Models of site index, density index, average diameter at breast height (DBH) and stock volume growth model were fitted respectively. The different models performed more or less similarly in terms of coefficients of determination and root mean square error (RMSE). However, empirical growth function “Schumacher” had lower coefficient of variation for all parameters than other models. Schumacher function was the most suitable one for site index, average DBH and stock volume growth model in all alternative functions.     

A role-type model (rope) and its application in assessing climate change impacts on forest landscapes

Gap-phase replacement is a general phenomenon found in forest ecosystems, worldwide. Different tree species can be expected to produce different sizes of gaps when they die. Species also vary in their regeneration success in gaps of different sizes. In this paper, the gap-phase interactions among tree species in a forest stand are simulated by a role-type stand model called ROPE. By incorporation of environmental effects on tree height, ROPE can simulate forest composition and stand leaf area under different climate conditions. The model was developed for forest ecosystems in northeastern China and was used to simulate the forest landscape structures under current climate conditions and under four climate change scenarios for greenhouse gas related warming. These scenarios were obtained from general circulation models developed by different atmospheric research centers. Korean pinebroadleaf mixed forest and larch forest are the major stand types in the study area under present conditions. Under the four climate change scenarios, Korean pine-broadleaf mixed forest would be expected to occur only on the higher parts of large mountains. Larch forest only would be found north of the study area. Broadleaf forest would become the dominant vegetation over the study area. Use of the Kappa statistic to test for similarity in spatial maps, indicates that each climate change scenario would result in a significant change of forest distributions.Supported by The United States National Science Foundation Grant BSR-8702333 to University of Virginia.     

林分随机生长模型与Richard模型

本文从一般的假设出发,很自然导出连续状态空间的树木直径分布生长方程,证明此方程解的存在性,并给出一个例子说明Richards方程是直径分布生长方程的一个特解的二阶矩．