Voronoi圖的改進(jìn)及其在林分空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化中的應(yīng)用.pdf

1、在傳統(tǒng)林分空間結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定中，中心木的鄰近木株數(shù)多固定為4，而應(yīng)用常規(guī)Voronoi圖來確定林木的競(jìng)爭(zhēng)單元時(shí)，靈活地選取了中心木的鄰近木，然而常規(guī)Voronoi圖僅考慮了林木的位置關(guān)系而沒有考慮林木自身的屬性，確定的鄰近木不能全面反映林木與其鄰近木的空間關(guān)系。本研究以湖南省福壽國(guó)有林場(chǎng)杉木生態(tài)公益林為研究對(duì)象，通過將林木胸徑、樹高和冠幅作為綜合權(quán)重，生成加權(quán)Voronoi圖確定林木的空間結(jié)構(gòu)單元，計(jì)算混交度、競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)、大小比數(shù)、角尺度

2、和林層指數(shù)，分析林分空間結(jié)構(gòu)特征，并在此基礎(chǔ)上提出林分空間結(jié)構(gòu)間伐優(yōu)化模型和補(bǔ)植方案，主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下:
　　(1)基于加權(quán)Voronoi圖確定林分空間結(jié)構(gòu)單元的方法，不僅考慮了林木間的位置關(guān)系，同時(shí)考慮了林木自身特征對(duì)其空間影響范圍的作用，確定的最近鄰木林木能夠靈活和準(zhǔn)確地描述林木間空間關(guān)系。林分空間結(jié)構(gòu)以1株中心木與5株鄰近木組成的空間結(jié)構(gòu)單元最為常見，林木空間影響范圍隨綜合權(quán)重的增加而增加。
　　(2)分別依據(jù)常

3、規(guī)Voronoi圖與加權(quán)Voronoi圖確定的林木空間結(jié)構(gòu)單元，計(jì)算林木的混交度、競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)和大小比數(shù)、角尺度以及林層指數(shù)5個(gè)空間結(jié)構(gòu)指數(shù)，將兩種方法計(jì)算結(jié)果進(jìn)行配對(duì)檢驗(yàn)，分析基于加權(quán)Voronoi圖計(jì)算的空間結(jié)構(gòu)指數(shù)的適用性。結(jié)果表明:基于兩種方法計(jì)算的混交度、大小比數(shù)、角尺度以及林層指數(shù)的均值均較為接近，且標(biāo)準(zhǔn)差差異也較小，而兩種方法計(jì)算的競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)均值和標(biāo)準(zhǔn)相差較大;基于兩種方法計(jì)算的混交度、大小比數(shù)、林層指數(shù)以及競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)相關(guān)性指數(shù)均

4、大于0.8，屬于極顯著相關(guān)，而兩種方法計(jì)算的角尺度相關(guān)性系數(shù)僅為0.275，屬于弱相關(guān)，這是由于兩種方法確定的鄰近木株數(shù)不同，導(dǎo)致在計(jì)算角尺度時(shí)標(biāo)準(zhǔn)角發(fā)生變化引起的。基于常規(guī)Voronoi圖和加權(quán)Voronoi圖計(jì)算的空間結(jié)構(gòu)指數(shù)之間存在一定的差異，但差別在可接受范圍之內(nèi)，因此基于加權(quán)Voronoi圖計(jì)算的混交度、大小比數(shù)、角尺度、林層指數(shù)和競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)同樣為描述林分空間結(jié)構(gòu)的有效指數(shù)。
　　(3)根據(jù)基于加權(quán)Voronoi圖計(jì)算的各

5、空間結(jié)構(gòu)指數(shù)，從林分混交、競(jìng)爭(zhēng)、空間分布格局以及垂直分層四個(gè)方面來分析林分的空間結(jié)構(gòu)特征。結(jié)果表明:不同林齡杉木林樹種空間隔離程度均較低，幼齡林全林分平均混交度為0.34，屬于中度混交，中齡林和近熟林全林分平均混交度分別為0.17和0.23，為弱度混交;杉木林林木競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)最大值和最小值差異均較大，表明林分中林木競(jìng)爭(zhēng)程度呈現(xiàn)較大的差異，三種不同林齡的優(yōu)勢(shì)樹種杉木的平均胸徑大小比數(shù)均為0.5左右，表明林分處于中等競(jìng)爭(zhēng)狀態(tài);幼齡林6個(gè)樣地平均

6、角尺度均小于0.357，林分空間分布格局均屬于傾向于隨機(jī)分布的團(tuán)狀分布，中齡林和近熟林樣地評(píng)價(jià)角尺度基本取值均為[0.327，0.357]，林分空間分布格局屬于隨機(jī)分布;中齡林林分垂直結(jié)構(gòu)要優(yōu)于幼齡林和近熟林，但三種不同林齡林分垂直分層結(jié)構(gòu)均較簡(jiǎn)單，均缺乏下層木。
　　(4)以上對(duì)于林分空間結(jié)構(gòu)混交、競(jìng)爭(zhēng)、空間分布格局以及垂直結(jié)構(gòu)四個(gè)方面的分析，分別對(duì)應(yīng)4個(gè)空間結(jié)構(gòu)子目標(biāo)，以上述4個(gè)子目標(biāo)作為林分空間結(jié)構(gòu)調(diào)整目標(biāo)，以林分非空間結(jié)構(gòu)