目的 通过构建杉木生长样本库，研究一种考虑林分空间结构与生长之间交互过程的生长模拟方法，同时结合三维可视化技术，实现林分生长动态可视化模拟。 方法 以2012-2017年湖南省黄丰桥国有林场6块杉木样地的连续调查数据为数据源，考虑相邻木树冠侧方挤压及上方光照遮盖对中心木生长的影响，研建基于空间结构单元的水平、垂直空间结构参数，在此基础上，选取特征指标构建样本库，以马氏距离作为待模拟林木与样本库的匹配准则，对林木与样本库进行迭代匹配，实现考虑空间结构与生长交互过程的林分生长模拟。同时基于三维模型剖分及动态组织方法，采用节点动画技术对林分生长动态进行可视化表达。 结果 经相关性对比分析，选取年龄、胸径、水平、垂直空间结构参数及胸径连年生长率作为特征指标构建样本库预测胸径生长（包含杉木8934株，其中死亡97株），采用线性建模预测树高、冠幅、活枝下高生长。通过对样地观测值与生长预测值进行配对样本T检验及线性回归，结果表明：胸径>树高>冠幅>活枝下高的生长预测效果良好，具体顺序为胸径>树高>冠幅>活枝下高，线性回归决定系数R²分别为0.925、0.556、0.482、0.459。 结论 基于样本库的林分生长动态可视化模拟方法能实现胸径、树高、冠幅、活枝下高4个指标的生长可视化，效果形象直观，能满足林业科研和生产实践要求。

以湖南省攸县黄丰桥林场杉木林分2008年至2011年每木检尺调查结果为数据源,开展对开阔比数模型fO,简单竞争因子模型fH和竞争压力指数模型fCSI的研究,提出一个新的林木综合竞争因子即竞争势模型fC=1/(fO+fH+fCSI),计算结果经过残差分析方法剔除异常,以竞争势为依据将林分总体生长量分配到林木个体,构建林分生长量分配模型。为了验证模型的准确性,对比分别以fC、fH、fCSI三个模型为依据的林分生长量分配结果,计算通过模型分配到个体的生长量与个体实际生长量之间的相关指数分别为0.6,0.44,0.29。分析结果表明竞争势模型可以作为林分生长可视化模拟中林分生长量向个体分配的一个依据,为林分生长可视化模拟提供有效支持。

以湖南攸县黄丰桥国有林场为试验区，以1块林分边界规整的典型杉木人工同龄纯林为研究对象，测定林木胸径、树高、冠幅、冠高与活枝下高等测树因子及林木位置信息。研究冠形曲线函数，利用Direct 3D技术，实现冠形控制下的参数化林木模拟。研究林木模型格式转换方法，为林分场景构建提供模型数据，结合MOGRE技术，研究林分场景模拟技术方法，实现林分场景可视化模拟。结果表明：参数化林木个体建模算法简单适用，测树因子信息可直接用于林木个体可视化模拟，所建模型可体现林木个体差异，形态逼真；利用MOGRE技术可快速、有效模拟林分场景，所建场景真实感较强。此方法所需数据易于获取，适用性强，可对林木个体及林分场景进行逼真模拟，可为研究林木竞争关系、林分生长、林分结构与林分经营提供新思路。

以湖南攸县黄丰桥国有林场为试验区，以杉木人工林为试验对象，测定林木胸径、树高、冠幅等测树因子及林木位置信息。利用WF技术，在定义林分生长模型、林分结构分析与林分疏伐模型等5种活动的基础上，利用人机交互方式，以图形形式建立了林分生长、林分结构与林分疏伐间交互的可视化工作流模型，实现了林分交互式疏伐可视化模拟。采用GDI+绘图技术与MOGRE渲染引擎技术，实现了林分结构、林分2维状态与林分3维场景的可视化模拟。结果表明：林分生长、林分结构与林分疏伐间的交互关系得到了直观的可视化模拟，此方法面向经营者具有可操作性强的特点。林分疏伐前后的林分结构、2维状态与3维场景得到了形象与逼真的模拟。应用交互式疏伐可视化模拟技术，可实现林分疏伐过程、效果以及林分未来状态的可视化模拟，实现对林分疏伐的实时监管，提高林分疏伐数字化管理水平。

基于林分尺度的3-PG模型原理,在考虑单木林分生理生态过程的基础上,改进了生物量积累和分配子模型,建立适应于单木生长的生理生态过程模型,实现基于单木过程模型的林分生长预测。选择胸径和树高生长量2个指标与实测值对比分析,结果表明:改进模型对胸径和树高生长量的模拟平均精度分别为95.57%和91.16%,均明显高于3-PG模型对应的89.4%和85.18%的平均模拟精度,改进模型的模拟精度显著提高,模拟效果更好。

[目的] 以真实林分三维场景为模型，结合计算机虚拟现实技术，实现对真实林分结构的调整优化可视化模拟。[方法] 以湖南攸县黄丰桥国有林场杉木与鹅掌楸人工混交林为研究对象，采用可视化模拟技术，基于三维虚拟环境建立林分结构调整可视化模拟系统，实现对林分结构的优化调整进行可视化模拟。通过对林分的角尺度、大小比、混交度、开阔比等结构的计算分析，结合公告板显示技术和射线查询算法，在MOGRE构建的林分三维场景中对林分结构调整过程进行可视化模拟。[结果] 样地林分结构经过调整后，平均树高由12.8 m变成13.6 m，平均胸径由17.1 cm变成18.6 cm；林分平均角尺度由0.449变为0.481，分布格局由调整前的均匀分布变成随机分布；林分平均大小比由0.511变为0.519，样地内林木生长更具有优势；林分平均混交度由0.093变为0.129，林分结构更加稳定，林分的整体质量也得到了提高。[结论] 本研究采用可视化模拟技术和样地调查数据，构建虚拟三维森林环境，在三维场景中，森林经营者不仅能查看样地中每株林木构筑性属性，观察林分样地的整体状态，还能对林分结构进行优化调整，实现在虚拟森林环境中对样地林分结构调整进行可视化模拟。

以湖南省株洲市攸县黄丰桥国有林场杉木中龄林为研究对象，用逐步回归的方法建立以单木大小、单木竞争指标为自变量，冠幅、冠长为因变量的函数估算模型，实现林木树冠形状的模拟。研究结果显示：在杉木树冠形状模拟时，与竞争有关的冠幅模型、冠长模型的判定系数R2分别为0.771、0.872，显著高于与竞争无关的冠幅模型、冠长模型的调整的判定系数0.729、0.811，这说明竞争对树冠生长影响的作用是显著的。

[目的]以湖南省黄丰桥国有林场杉木纯林为研究对象,进行树木竞争指数的研究,基于Hegyi简单竞争指数的形式,提出包含反映树冠特征因子的树冠竞争指数。[方法]将树冠竞争指数和Hegyi简单竞争指数分别与胸径增长量进行相关分析。[结果]Kendall's tau-b系数、Spearman's rho系数和相关系数R2均显示树冠竞争指数与林木生长量的相关性高于Hegyi简单竞争指数。[结论]该结果表明树冠竞争指数与林木生长量有更强的相关性,可以更好地体现树冠在树木生长中的作用,能作为模拟林分生长量的依据。

目的 定量研究杉木林分中不同空间结构对林木冠形生长变化的影响，实现基于空间结构的杉木树冠生长可视化模拟。 方法 以湖南省攸县黄丰桥国有林场为试验区，在林分中选择并划分空间结构单元，进行冠形和空间结构数据调查，将林木东南西北4个方向的活枝下高、冠高、冠幅作为林木冠形描述因子，将周围木影响距离、相对树高定义为水平空间结构参数Ph和垂直空间结构参数Pv，使用多元逐步回归的分析方法，分析冠形描述因子与年龄、水平、垂直空间结构参数的关系，建立不同空间结构下杉木冠形的生长变化模型。基于B样条曲线模拟杉木冠形，构建不同生长阶段的三维杉木模型，结合三维动态渲染技术，实现杉木树冠生长的可视化模拟。 结果 通过对年龄和水平、垂直空间结构参数的逐步回归分析，结果表明：林木活枝下高、冠高和年龄、垂直空间结构参数呈现显著相关关系，模型决定系数R²分别为0.754和0.813；林木各向冠幅和年龄、水平空间结构参数呈现极显著相关关系，模型决定系数R²为0.623。基于杉木树冠生长模型和三维动态渲染技术，实现了树冠在东南西北不同方向的生长可视化。 结论 通过划分空间结构单元的方法选择研究目标并进行数据调查，使用逐步回归的方法，分析杉木冠形数据和年龄与空间结构数据的关系，建立树冠各方向活枝下高、冠高、冠幅的生长模型，结合三维动态渲染技术，使用MOGRE三维渲染引擎作为工具，实现了基于空间结构的杉木树冠生长可视化模拟。