结构化森林经营方法在阔叶红松林中的应用

介绍了结构化森林经营的基本理论与主要技术,包括数据调查、林分状态特征分析、经营设计以及经营效果评价等,并以东北阔叶红松林经营实践为例,具体介绍了结构化森林经营方法的应用。应用结构化森林经营方法分析表明,经营阔叶红松林林分为次生林状态,经营类型为抚育间伐型,经营迫切性评价等级为比较迫切,经营方向为提高林分的健康水平和顶极树种的优势程度。本次经营调整顶极树种竞争势及树种混交76株,采伐不健康林木122株。经营后效果评价表明:经营强度属于轻度干扰,顶极树种和主要伴生树种红松、杉松、黄波罗、椴树、核桃楸等的优势度较经营前明显上升,林分中健康林木比例明显上升。本次经营达到了经营目标。

结构化森林经营研究进展

本文全面系统地综述了结构化森林经营技术的最新研究进展。指出结构化森林经营是针对目的树单木经营的高度集成技术,符合现代森林经营发展方向;结构化森林经营有望成为解决人工林近自然化转变的有效途径;结构化森林经营中林分空间结构参数综合评价势在必行。经历10多年的发展,结构化森林经营的基础理论更加完善、技术体系更加成熟、应用推广更加广泛。大面积推广应用结构化森林经营理论与技术,可有效提升我国森林质量,并缓解森林资源可持续发展与利用之间的矛盾。

基于全卷积神经网络和结构化森林的结构体裂纹分割方法

针对现有深度学习方法在复杂背景下无法保证裂纹特征映射的有效传递和融合,结构化森林对相似、随机的裂纹特征无法准确判别的问题,提出一种基于全卷积神经网络和结构化森林的结构体裂纹分割方法。首先,以全卷积神经网络框架为基础构建5种消融神经网络用于扩充细微裂纹全局特征;其次,提出一种基于多尺度结构化森林的裂纹分割参数竞争策略用于效改善细微裂纹区分能力;最后利用基于消融神经网络和结构化森林的耦合分割方法进行裂纹图像的联合预测。在2类结构体裂纹数据集上对所提方法进行实验验证表明,所提方法能够在复杂相似背景下提高裂纹检测的精度,可以实现有效的结构体健康监测。

基于结构化森林的前向车载视频图像的细节强化

针对现有图像增强方法复杂度高,不能突出检测目标的问题,提出了一种基于结构化森林的前向车载视频图像细节强化的方法。该方法主要分为两个部分:结构化森林边缘检测和视觉增强。实现了接触网巡检图像的细节边缘强化,处理后的灰度直方图分布更均衡,增强后的巡检图像的细节区域与背景区域的灰度平均值之差、标准差之差更大,峰值噪声比以及结构相似性获得了提高,通过与其他方法对比,表明算法行之有效。可以更加直观的为铁路工作人员展示铁路基础设施的异常情况,具有很强的实践意义。

柏木、马褂木和杉木等针阔混交林结构化森林经营研究

以29a生柏木、马褂木和杉木针阔混交林为研究材料,利用结构化森林经营技术评价林分的稳定性。结果表明:柏木、马褂木和杉木等针阔混交林中树种优势程度最高的为柏木,其次为马褂木;整个林分中的树种为随机分布,林分中林木大多数处于强度混交和极强度混交的状态,其中刺槐、翅荚木、构树和马尾松平均混交度为1,为极强度混交。女贞、黄檀、蓝果树、香椿、和油桐为强度混交。优势树种柏木、马褂木和杉木中,马褂木的平均混交度0.615,处于中度混交状态,杉木的平均混交度0.519,处于中度混交状态,柏木的平均混交度为0.484,处于弱度混交与中度混交之间。林分中翅荚木和构树的平均大小比数为1,在它们所处的结构单元中处于绝对劣势状态;黄檀、蓝果树和油桐的平均大小比数在0.750~0.856之间,处于劣势状态;刺槐和杉木的平均大小比数在0.5~0.618之间,处于从劣势向中庸过渡状态;柏木、女贞、马褂木、马尾松、黄樟和香椿平均大小比数在0.25~0.5之间,处于从中庸向亚优势过渡状态;林分中,天然更新情况均达到了更新良好的等级,林分处于健康稳定的状态,目前不需要经营。结果为柏木、马褂木和杉木针阔混交林经营提供了理论依据和技术支持。

结构化森林经营对东北阔叶红松林森林质量的影响

【目的】通过分析结构化森林经营对东北阔叶红松林森林质量形成的中长期影响,探索森林经营对林分质量提升的响应机理。【方法】在吉林蛟河林业试验区设置6块面积为100 m×100 m的样地,其中,目标样地1块、经营样地4块和对照样地1块。经营样地采用结构化经营方法,长期观测记录样地数据,借助Excel Pivot Tables、R 3.4.3、Origin 2015、Winkelmass等软件进行系统对比分析,研究结构化森林经营对林分生产力、林分密度、林分结构以及林分综合状态的影响。【结果】实施结构化森林经营,使经营林分年均蓄积生长量(均值)较对照林分提高17.28%,生长率提高17.60%;林分断面积年均增量(均值)提高42.86%,生长率提高47.37%;林木枯损率降低57.22%,显著提高了林分生产力。且实施结构化森林经营使主要针叶树种优势度保持较高水平,林分水平格局为随机分布,是理想的天然林格局。林分中高混交且随机分布的最佳微结构体始终保持较高比例,而低混交且非随机分布的劣势结构体比例很低并有下降趋势;经营使林分的综合状态迅速获得优化,林分状态维持稳定,但是经营效果的保持还需要持续定期的后续经营。【结论】结构化森林经营能够精准提升东北阔叶红松林的森林质量,既能提高林分生产力又能优化林分空间结构。

基于结构化森林的低照度图像细节强化仿真

针对传统低照度图像细节强化方法没有计算光照分量,导致方法存在图像细节强化效果差、时间长等问题,提出基于结构化森林的低照度图像细节强化方法。通过选择分支函数,构建结构化森林模型,并分析常见组合形式,采用伽马变换增强图像分量光度,引入线性拉伸方法实现图像的修正,并得到期望光照强度,利用交替变量分裂法建立图像分解模型,获得多尺度细节层,通过对图像的引导滤波,实现低照度细节图像的去噪处理,以达到图像细节强化的目的。仿真结果证明,结构化森林方法不但增强图像细节,而且能够提高强化时间,综合有效性较好。

结构化森林经营技术要点与应用

利用结构化森林经营技术对蛟河林业实验区管理局所属红松阔叶林进行经营,并对经营前后林分的基本特征与状态特征进行比较分析,结果表明:郁闭度由0.85下降到0.80,林分密度由1 186株·hm-2下降到992株·hm-2;林分平均角尺度为0.490,仍为随机分布;林分平均混交度为0.792,较经营前略有上升;直径分布仍为倒"J"型。顶级树种红松的相对显著度明显上升,由经营前的8.26%上升到经营后的9.57%,优势度从经营前的0.230上升到经营后的0.264;珍贵树种黄檗及主要伴生树种的优势度均呈上升状态。

基于结构化森林经营理论的华北落叶松混交林经营分析

在塞罕坝机械林场北漫甸林场建立一个0.09hm^(2)的华北落叶松混交林样地,并对样地进行林分调查,基于结构化森林经营理论对该样地进行经营分析后提出经营方案建议,并模拟经营后对林分再次进行经营评价。结果显示,基于结构化森林经营理论的森林经营方案优化了林分结构,获得了良好的经营效果。

结构化森林经营方法的应用

介绍了结构化森林经营的基本理论与主要技术，包括数据调查、林分状态特征分析、经营设计以及经营效果评价等，并以东北阔叶红松林经营实践为例，具体介绍了结构化森林经营方法的应用。

再论“结构化森林经营”

在回顾和评价现有可持续森林经营途径的基础上,本文着重论述了"结构化森林经营"的科学性和可行性。文中指出,结构化森林经营的目标——培育健康森林,符合现代森林经营理念;经营理论建立在结构决定功能的系统法则上,理论基础稳固;经营方法充分利用了"基于相邻木关系的森林空间结构量化分析方法"的科学性、简洁性和可操作性,从而使林分结构调整成为可能;经营模式以健康森林结构的普遍规律为范式,以保证林分结构调整目标明确;经营原则在很大程度上借鉴并进一步量化了德国近自然森林经营的原则,有效规避经营风险。总之,结构化森林经营不失为一种简洁、操作性强、科学的森林可持续经营方法。

基于多尺度小波变换和结构化森林的表面裂纹分割

为实现复杂背景下裂纹目标的有效检测,提出一种融合小波边缘检测与多尺度结构化森林的裂纹分割方法,以提高裂纹检测稳健性。该方法利用多幅裂纹图像和人工标注结果提取裂纹图像特征通道并离散化映射标准结果;利用三角滤波器和降采样方法获取常规和相关性候选特征;并将该特征与离散化后的标签进行结构化森林分类器的训练和验证,进而获得多个尺度的裂纹分割。在776幅结构体裂纹图像和600幅钢梁裂纹图像数据集上进行实验,结果表明,相比于单一多尺度结构化森林方法和其他几种分割方法,本文方法能够在较短的时间内获得最高的分割精度。

冀北山地林分结构化经营初探

将点格局理论和林木空间整体结构理论相结合,以健康稳定的森林结构特征为目标,在森林结构化经营的4项原则基础上,提出了对林分保留木与采伐木的确定、林木水平分布格局调整、树种组成调整、竞争关系调整、径阶结构和林分更新结构调整等方法,实现森林的结构化经营。

基于结构森林边缘检测和Hough变换的海天线检测

海天线是海面环境图像所具有的重要特征之一,海天线的检测对划分海空、海界区域以及目标检测有重要作用.提出了一种结合结构森林快速边缘检测和概率Hough变换的海天线检测方法.首先通过高斯低通滤波来减小海面浪纹、光照反射等局部纹理影响,然后使用已完成训练的结构化随机森林为每个像素贴上边缘标签——二值化,最后通过Hough变换原理拟合海天线.实验结果表明,该方法可以较好地忽略局部干扰边缘,强化边界提取,对复杂海天背景下的海天线检测具备鲁棒性和高准确性.

基于空间结构参数多元分布的云冷杉红松林模拟采伐研究

验证以林分空间结构参数四元分布作为林分结构调整依据的有效性,为林分结构调整及抚育采伐中合理选择采伐木提供理论依据。以延吉地区金沟岭林场的云冷杉红松天然林为研究对象,设置20块距离较远的标准样地,调查记录林分的基本特征并使用混交度、角尺度、密集度及大小比数4种空间结构参数来描述林分的空间结构,根据林分空间结构参数四元分布的特点确定采伐目标树,按采伐优先级进行模拟采伐,比较伐前伐后林分空间结构参数的变化。结果表明,伐后林分中树种的重要值未产生明显变化,林分的空间结构参数在均值分布上亦无明显变化,在一元分布上体现为密集度和大小比数减小,即林分的分布更为稀疏,林木的生长环境得到改善,在四元分布上体现为满足更优林分结构(C=0.0,W=0.5,M=1.0,U=0.0)的林木占比增加。研究表明,按照林分空间参数多元分布确定采伐木并进行采伐,对林分的空间结构有一定的改善作用,可以使林分的空间结构更接近理想状态,更加符合结构化森林经营的林分目标结构,同时不会对林分的树种组成造成较大影响,可以为森林的经营生产提供参考依据。

过火林分树木死亡率及对林分空间结构的影响预测

【目的】分析林分因子和空间结构对兴安落叶松(Larix gmelinii)林火后树木死亡率的影响,并探讨通过结构化森林经营降低森林火险的潜力,为森林火灾损失评估、预测和经营方案制定提供科学参考。【方法】在黑龙江大兴安岭呼中林业局的兴安落叶松林分别设立3块20 m×30 m的过火样地和未过火样地,对所有胸径大于5 cm的树木进行调查和空间定位。基于过火林分调查数据建立二元Logistic树木死亡率模型,然后分别利用该死亡率模型和结构化森林经营方法对未过火样地进行树木死亡率预测和模拟采伐经营,并对比林分空间结构的变化。【结果】建立的Logistic树木死亡率模型判别精度较高(AUC=0.843),胸径、冠幅、树皮厚度和角尺度是影响火后树木死亡的主要因素,其中冠幅影响最显著。对3块未过火样地进行树木死亡率预测,共有115棵死亡木,剔除预测死亡木后3块样地林分角尺度均值变小、密集度均值降低,空间格局由聚集分布变为随机分布;其中2块样地的大小比数均值变小,林分优势度提高。对3块未过火样地进行模拟结构化经营,共标定需要被采伐的树木63棵,其中33棵与Logistic模型预测的死亡木重合,占模拟采伐经营树木总数的52.4%。3块样地模拟经营后林分角尺度均值变小,空间格局由聚集分布变为随机分布;模拟经营前后大小比数均值差异不明显,但密集度均值降低,林木拥挤程度降低。【结论】Logistic树木死亡率模型拟合度较高,可以较准确地预测火后树木死亡率。火后和模拟经营后林分空间格局均由聚集分布变为随机分布,表明结构化森林经营具有明显的改善林分结构、降低森林火险的功效。

优化林分空间结构的森林经营方法

随着生态系统可持续发展的受关注程度不断提升,我国森林经营方法也在不断优化升级,结构化森林经营方法是其中代表。基于此,简单介绍林分空间结构优化原则、森林经营方法优化路径,并深入探讨结构化森林经营方法的具体应用。

基于结构化学习的车辆行为分析

人工智能的快速发展促使交通领域的研究走向智能化,基于视觉的车辆行为分析成为一个活跃且具有挑战性的研究领域.然而,现有方法只是对车辆行为进行简单分类,缺乏对车辆行为的结构化分析.受结构化学习启发,本文提出基于结构化学习的车辆行为分析方法.即采用能够捕捉车辆行为显著视觉信息的结构化标签表征车辆瞬时行为状态,结构化标签中同时包含车辆行为趋势和行为程度2个信息.为验证所提方法的可行性,本文将结构化标签分别与深度森林和卷积神经网络相结合,构建了结构化深度森林模型和结构化卷积神经网络模型.初步实验结果验证了对车辆行为进行结构化分析的有效性.

基于Voronoi空间单元的林分空间结构智能优化研究

使用Voronoi法确定对象木与相邻木存在边缘校正不准确和阈值大小不确定等问题,不利于林分空间结构量化描述。针对这些问题,本研究设定所有距离样地边界线小于0.5 m且不完整的Voronoi单元中的林木为非对象木,并引进对象木与相邻木的距离调控阈值Rmax,修正了Voronoi空间单元在边缘效应处理上存在的对象木和相邻木选取不合理问题。基于修正的Voronoi空间单元,构建了多目标生态采伐方案,并通过蚁群算法进行智能优化。结果表明,调控前20个样地中4个林分空间结构状况相对较差的样地,通过模拟采伐调控后,适应度函数分别提升0.72,0.92,0.93,0.86,证明了该方案对于优化林分空间结构具有较好的效果,可为森林经营决策提供支持工具。

侧柏人工林冠层特性对不同森林经营方式的响应

为深入认识不同森林经营方式下林木冠层结构变化及适应特性,以九龙山区侧柏人工林为对象,设置结构化经营(A)、全面割灌(B)、对照(C,不实施任何经营措施)、结构化经营+全面割灌(D)4种处理,利用Hemi View数字植物冠层分析仪测定林分冠层特性。结果表明:侧柏人工林的截获直接辐射、叶面积指数、叶倾角在不同经营方式下均发生显著变化,截获散射辐射和总辐射无显著变化。其中,叶面积指数为(2.04±0.54)^(2.32±0.48),4种处理间的差异表现为C处理最小,显著低于A、B和D,且A、B和D间差异不显著。叶倾角则与叶面积指数呈相反趋势,表现为C处理最大,显著高于其它3种处理。截获直接辐射为(11 373.0±383.4)^(11 872.0±292.4)MJ·m^(-2)·a^(-1),D处理显著高于C处理,与A和B无显著差异。综合以上结果可知,割灌和结构森林化经营措施对侧柏人工林的冠层结构特性变化能产生显著影响,二者的有效结合对发挥冠层作用具更大潜能。