落葉松林分生長(zhǎng)枝條躲讓效應(yīng)計(jì)算機(jī)模擬研究.pdf

1、華北落葉松是華北地區(qū)主要造林樹種，具有速生、豐產(chǎn)、材質(zhì)好等特點(diǎn)。但在其生長(zhǎng)規(guī)律的研究中，由于周期較長(zhǎng)，林木形態(tài)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，環(huán)境條件難以控制，表現(xiàn)為顯著的區(qū)域性和時(shí)空變異性，使得難以綜合考慮其多因子互作、預(yù)測(cè)其生長(zhǎng)趨勢(shì)、量化管理措施。本文以華北落葉松生理生態(tài)學(xué)理論為依據(jù)，基于河北省塞罕壩機(jī)械林場(chǎng)的實(shí)測(cè)單木形態(tài)基本數(shù)據(jù)，采用遺傳規(guī)劃算法，建立了落葉松胸徑和樹高理論生長(zhǎng)方程，采用層次包圍盒方法沿坐標(biāo)軸包圍盒檢測(cè)碰撞原理，進(jìn)行了落葉松枝條碰撞檢測(cè)

2、，給出了落葉松枝條躲讓效應(yīng)的算法及其偽代碼，編程實(shí)現(xiàn)了枝條躲讓效應(yīng)的動(dòng)態(tài)模擬，并以兩根起點(diǎn)在同一水平但不同生長(zhǎng)速率的枝條碰撞為例，驗(yàn)證了枝條躲讓的運(yùn)動(dòng)過程。
　　 在林分平均胸徑和樹高模型中增加了立地指數(shù)和植林密度因素，采用遺傳規(guī)劃進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合。遺傳規(guī)劃不依賴問題域，無需對(duì)輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，可避免過早地陷入局部最優(yōu)群體現(xiàn)象，不依賴梯度信息，使得收斂速率加快，模型表達(dá)簡(jiǎn)單、精度高、適用范圍廣。落葉松植林密度是影響森林生長(zhǎng)量和林

3、木質(zhì)量的重要因素，林分過密會(huì)影響林木徑生長(zhǎng)，爭(zhēng)奪陽光養(yǎng)份會(huì)造成偏冠，同時(shí)樹冠下部枝條由于通風(fēng)透光不良易慢慢死亡，在木材上形成大的節(jié)疤；林分過稀會(huì)使樹木削度大，影響出材量和公頃蓄積量，造成林地浪費(fèi)。本文將樹枝的躲讓效應(yīng)分為碰撞檢測(cè)和實(shí)體移動(dòng)兩部分，對(duì)枝條碰撞檢測(cè)算法采用層次包圍盒法，可盡可能減少基本幾何元素對(duì)的數(shù)目。結(jié)果認(rèn)為落葉松枝條碰撞后自然向上偏移極小角度形成躲讓效應(yīng)，從而得到落葉松枝條躲讓效應(yīng)的算法及其偽代碼。文中分析了樹干、枝、葉

4、、葉叢及球果等拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)并給出了華北落葉松形態(tài)結(jié)構(gòu)參數(shù)表。采用L-系統(tǒng)進(jìn)行可視化編程，選用基于圖改寫的軟件實(shí)現(xiàn)工具L-studio作為實(shí)現(xiàn)工具，編寫了枝條躲讓效應(yīng)的動(dòng)態(tài)模擬軟件。
　　 隨著信息技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字林業(yè)正在崛起，用數(shù)字化技術(shù)重塑現(xiàn)代林業(yè)，將從根本上改變林業(yè)傳統(tǒng)落后的面貌，有力地推動(dòng)林業(yè)增長(zhǎng)方式轉(zhuǎn)變和林業(yè)生產(chǎn)與林業(yè)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整優(yōu)化，對(duì)大力發(fā)展林業(yè)，解決我國(guó)木材日趨尖銳的供需矛盾以及改善人類生存環(huán)境質(zhì)量具有重要意義。