一種基于截留能力的油松林動態(tài)密度調(diào)控方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于截留能力的油松林動態(tài)密度調(diào)控方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 林分密度是直接影響森林發(fā)揮固碳釋氧、涵養(yǎng)水源、保護(hù)生物多樣性等生態(tài)功能 的關(guān)鍵因素之一。森林的水源涵養(yǎng)功能主要表現(xiàn)在森林具有調(diào)節(jié)徑流量、削減洪峰、凈化水 質(zhì)以及減緩?fù)寥狼治g等功能。林冠層將大氣降水分配為林冠截留、樹干莖流和林內(nèi)降水三 部分。大氣降雨進(jìn)入森林生態(tài)系統(tǒng)后首先通過林冠層進(jìn)行水量分配。生長繁茂的林冠枝葉 表面積大，而且枝葉形成多層次的林冠結(jié)構(gòu)。
[0003] 油松喜陰耐瘠薄，適應(yīng)性強(qiáng)，生長良好，材質(zhì)優(yōu)良，是華北山地重要造林樹種，主要 分布于太行山、太岳山、呂梁山、五臺山、恒山、中條山等，在涵養(yǎng)水源、保持水土、維護(hù)地區(qū) 生態(tài)平衡和林業(yè)生產(chǎn)等方面起著重要作用。造林密度的大小對林木的生長、發(fā)育、產(chǎn)量和質(zhì) 量均有重大影響，進(jìn)而影響油松林的水源涵養(yǎng)功能。因此合理調(diào)控油松林密度對最大化發(fā) 揮森林的生態(tài)功能具有重要意義。目前多以傳統(tǒng)造林目的來調(diào)控造林密度，而缺少進(jìn)行密 度調(diào)控的技術(shù)，如何合理調(diào)控以水源涵養(yǎng)功能為導(dǎo)向的油松林密度就是迫切需要解決的實(shí) 際問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明提供一種根據(jù)森林截留能力最大值對應(yīng)的最優(yōu)林分密度對油松林進(jìn)行動 態(tài)調(diào)控，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)控后的油松林可以達(dá)到最佳水源涵養(yǎng)功能的基于截留能力的油松林動 態(tài)密度調(diào)控方法。
[0005] 本發(fā)明還提供一種基于截留能力的油松林動態(tài)密度調(diào)控系統(tǒng)。
[0006] -種基于截留能力的油松林動態(tài)密度調(diào)控方法，包括：
[0007] 獲取待調(diào)控油松林的優(yōu)勢樹高平均值、基準(zhǔn)年齡、實(shí)際林齡、林分密度、用戶輸入 的可修改林分密度、葉面積指數(shù)和森林最大截留能力之間的轉(zhuǎn)化系數(shù)；
[0008] 根據(jù)優(yōu)勢樹高平均值、基準(zhǔn)年齡、實(shí)際林齡、林分密度、用戶輸入的可修改林分密 度、葉面積指數(shù)和森林最大截留能力之間的轉(zhuǎn)化系數(shù)通過預(yù)知模型計(jì)算與所述實(shí)際林分密 度及可修改林分密度分別對應(yīng)的森林截留能力；
[0009] 按照所述森林截留能力的最大值所對應(yīng)的林分密度對油松林進(jìn)行密度調(diào)控。
[0010] 優(yōu)選的，所述預(yù)知模型為油松林截留能力、優(yōu)勢樹高平均值、基準(zhǔn)年齡、實(shí)際林齡 和林分密度的關(guān)系模型。
[0011] 優(yōu)選的，所述根據(jù)立地指數(shù)、優(yōu)勢樹高平均值、基準(zhǔn)年齡、實(shí)際林齡、林分密度、用 戶輸入的可修改林分密度、葉面積指數(shù)和森林最大截留能力之間的轉(zhuǎn)化系數(shù)通過預(yù)知模型 計(jì)算與所述實(shí)際林分密度及可修改林分密度分別對應(yīng)的森林截留能力步驟具體包括以下 子步驟：
[0012] 根據(jù)優(yōu)勢樹高平均值、基準(zhǔn)年齡和實(shí)際林齡計(jì)算油松標(biāo)準(zhǔn)地的立地指數(shù)；
[0013] 根據(jù)油松林截留能力與立地指數(shù)、林分密度的關(guān)系模型計(jì)算所述實(shí)際林分密度和 可修改林分密度分別對應(yīng)的森林截留能力。
[0014] 優(yōu)選的，所述油松林截留能力與立地指數(shù)、林分密度的關(guān)系模型為
[0016] 其中，Y為森林截留能力，SI = H平均· [l-EXP(-b · t基準(zhǔn)）]7[l-EXP(-b · t實(shí)際）]c， SD為林分密度，為基準(zhǔn)年齡，為實(shí)際林齡，X為葉面積指數(shù)和森林最大截留能力之 間的轉(zhuǎn)化系數(shù)，dl、d2、d3、d4、d5、d6及b均為常數(shù)。
[0017] 優(yōu)選的，所述基準(zhǔn)年齡為大于等于年最大平均成長量對應(yīng)的林齡中能被5或10整 除的任一數(shù)值。
[0018] -種基于截留能力的油松林動態(tài)密度調(diào)控系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：
[0019] 獲取單元，獲取待調(diào)控油松林的優(yōu)勢樹高平均值、基準(zhǔn)年齡、實(shí)際林齡、林分密度、 用戶輸入的可修改林分密度、葉面積指數(shù)和森林最大截留能力之間的轉(zhuǎn)化系數(shù)；
[0020] 計(jì)算單元，根據(jù)優(yōu)勢樹高平均值、基準(zhǔn)年齡、實(shí)際林齡、林分密度、用戶輸入的可修 改林分密度、葉面積指數(shù)和森林最大截留能力之間的轉(zhuǎn)化系數(shù)通過預(yù)知模型計(jì)算與所述實(shí) 際林分密度及可修改林分密度分別對應(yīng)的森林截留能力；和
[0021] 調(diào)控單元，按照所述森林截留能力的最大值所對應(yīng)的林分密度對油松林進(jìn)行密度 調(diào)控。
[0022] 優(yōu)選的，所述預(yù)知模型為油松林截留能力、優(yōu)勢樹高平均值、基準(zhǔn)年齡、實(shí)際林齡 和林分密度的關(guān)系模型。
[0023] 優(yōu)選的，所述計(jì)算單元，
[0024] 根據(jù)優(yōu)勢樹高平均值、基準(zhǔn)年齡和實(shí)際林齡計(jì)算油松標(biāo)準(zhǔn)地的立地指數(shù)；
[0025] 根據(jù)油松林截留能力與立地指數(shù)、林分密度的關(guān)系模型計(jì)算所述實(shí)際林分密度和 可修改林分密度分別對應(yīng)的森林截留能力。
[0026] 優(yōu)選的，所述油松林截留能力與立地指數(shù)、林分密度的關(guān)系模型為
[0027] 其中，Y為森林截留能力，SI = H平均· [l-EXP(_b · t基準(zhǔn)）]7[l_EXP(-b · t實(shí)際）]c， SI為立地指數(shù)，SD為林分密度，tss為基準(zhǔn)年齡，為實(shí)際林齡，X為葉面積指數(shù)和森林 最大截留能力之間的轉(zhuǎn)化系數(shù)，山、d2、d3、d4、d5、(1 6及b為常數(shù)。
[0028] 優(yōu)選的，所述基準(zhǔn)年齡為大于等于年最大平均成長量對應(yīng)的林齡中能被5或10整 除的任一數(shù)值。
[0029] 由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明基于所述森林截留能力于林分密度的關(guān)系，從而根 據(jù)森林截留能力獲取最優(yōu)的林分密度，并以該最優(yōu)林分密度對油松林進(jìn)行動態(tài)調(diào)控，從而 實(shí)現(xiàn)調(diào)控后的油松林可以達(dá)到最佳水源涵養(yǎng)功能。
【附圖說明】
[0030] 圖1為本發(fā)明一實(shí)施例提供的基于截留能力的油松林動態(tài)密度調(diào)控方法的流程 圖；
[0031] 圖2為圖1中根據(jù)第一預(yù)知模型計(jì)算與所述實(shí)際林分密度及可修改林分密度分別 對應(yīng)的森林截留能力的子流程圖；
[0032] 圖3為本發(fā)明一實(shí)施例中基于截留能力的油松林動態(tài)密度調(diào)控系統(tǒng)的框圖。
[0033] 附圖標(biāo)記說明
[0034] 獲取單元1計(jì)算單元2調(diào)控單元3。
【具體實(shí)施方式】
[0035] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施 例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0036] 圖1示出了本發(fā)明一實(shí)施例提供的一種基于截留能力的油松林動態(tài)密度調(diào)控方 法的流程圖，該方法包括：
[0037] Sl、獲取待調(diào)控油松林的優(yōu)勢樹高平均值、基準(zhǔn)年齡、實(shí)際林齡、林分密度、用戶輸 入的可修改林分密度和葉面積指數(shù)和森林最大截留能力之間的轉(zhuǎn)化系數(shù)；所述可修改林分 密度是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)人為選取較適合的幾個(gè)林分密度。
[0038] S2、根據(jù)優(yōu)勢樹高平均值、基準(zhǔn)年齡、實(shí)際林齡、林分密度、用戶輸入的可修改林分 密度、葉面積指數(shù)和森林最大截留能力之間的轉(zhuǎn)化系數(shù)通過預(yù)知模型計(jì)算與所述實(shí)際林分 密度及可修改林分密度分別對應(yīng)的森林截留能力；
[0039] S3、按照所述森林截留能力的最大值所對應(yīng)的林分密度對油松林進(jìn)行密度調(diào)控。
[0040] 本發(fā)明基于所述森林截留能力于林分密度的關(guān)系，從而根據(jù)森林截留能力獲取最 優(yōu)的林分密度，并以該最優(yōu)林分密度對油松林進(jìn)行動態(tài)調(diào)控，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)控后的油松林可 以達(dá)到最佳水源涵養(yǎng)功能。
[0041] 本文下面將多處用到理查德模型，理查德模型的原型為
[0042] y = A · [1-exp (~b · (1-m) · t)]1/(1 m)
[0043] 式中，A為葉面積指數(shù)最大值，b為常數(shù)，m為常數(shù)，t為林齡，為理查德模型進(jìn)行相 應(yīng)要素替代得到下面基于理查德模型的各種模型。
[0044] 本發(fā)明通過下述方法獲得立地指數(shù)模型：
[0045] 1)以待調(diào)控油松林自由生長未受損的優(yōu)勢木的優(yōu)勢高度和林齡建立油松林立地 指數(shù)的導(dǎo)向曲線模型；
[0046] 所述立地指數(shù)的導(dǎo)向曲線模型為優(yōu)勢木的優(yōu)勢樹高隨林齡的增長而變化的中央 曲線。
[0047] 選取以下7個(gè)常用模型進(jìn)行擬合：
[0048] H = a+b X Int (1)
[0049] H = a+b X t+c X Int (2)
[0050] H = a XEXP(-b/tc) (3)
[0051] H = α XEXP[-b/(t+c)] (4)
[0052] H = α X [l-EXP(_bXt)]c (5)
[0053] H = α +bXEXP(-cXt) (6)
[0054] H = α /[l++bXEXP(-cXt)] (7)
[0055] 式中：H為優(yōu)勢樹高；t為林齡；a、b和c為常數(shù)。
[0056] 運(yùn)用統(tǒng)計(jì)軟件對上述模型（1)-(7)進(jìn)行擬合，結(jié)果