防护林体系空间配置中植被结构调整的研究

论文摘要

防护林体系空间配置是影响防护林体系防护效益发挥的关键因素。其调整的目的是将防护林体系的植被类型结构调整到或接近理想模式,使其防护效益在区域发展的土地利用等约束下得到最好的发挥。防护林体系空间配置的调整是一项复杂的系统工程,本文运用先进的理论、方法和技术,建立了防护林体系空间配置的植被类型结构的优化模型,提出了防护林体系空间配置调整的调整要素和调整流程,建立了基于调整分期的调整模型,研建了防护林体系空间配置调整的决策支持系统。主要的研究成果有:（1）防护林体系空间配置的植被类型结构的优化模型。将定性的专家知识与定量分析相结合,运用层次分析法,以防护效益最大、兼顾社会和经济效益为目标,建立了防护林体系空间配置的植被类型结构的优化模型,为防护林体系空间配置的调整提供了目标。（2）防护林体系空间配置调整的要素。提出了防护林体系空间配置调整中的6个关键要素:调整目标、调整期、调整单元、调整措施、调整优先度和效益权重,为建立调整模型奠定了理论基础。（3）防护林体系空间配置调整的流程。将防护林体系空间配置调整过程的实现分解成清晰的、可操作的具体流程,为建立决策支持系统提供了坚实的算法基础和系统框架。（4）防护林体系空间配置的调整分期模型。该模型基于0-1整数规划方法,以防护效益最大为目标函数,以经费预算和各类植被面积的额定增量等为约束条件,模型生成的结果是一个落实到小班的、可操作的调整方案。（5）半城子水库库区的防护林体系空间配置的优化和调整。将上述研究成果应用到半城子水库库区的防护林体系空间配置中,为防护林体系的建设,提供了全面的、先进的、可行的科技支撑方案。（6）基于GIS的防护林体系空间配置调整的决策支持系统。该系统集成了上述理论与方法,并具有良好的人机交互能力,可供防护林经营者在计算机上试验不同的调整方案,通过比较它们的结果选择最满意的方案。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 引言
• 1.1 防护林体系空间配置的研究现状
• 1.1.1 区域尺度防护林体系空间配置的研究现状
• 1.1.2 小流域尺度防护林体系空间配置的研究现状
• 1.1.3 防护林体系空间配置的研究方法现状
• 1.1.4 森林结构调整的研究现状
• 1.2 防护林体系空间配置研究的发展趋势
• 1.3 研究的目的和意义
• 1.4 研究的内容
• 1.5 研究的方法
• 1.5.1 研究的技术路线
• 1.5.2 数据的获取
• 1.5.2.1 数据的获取和基础数据库的构建
• 1.5.2.2 空间数据分析
• 1.5.2.3 外业调查
• 1.5.3 定性与定量相结合的研究方法
• 1.6 本文内容安排
• 2 防护林体系空间配置的理想结构
• 2.1 研究区概况及防护林体系空间配置的现状分析
• 2.1.1 华北土石山区基本概况
• 2.1.2 半城子水库基本情况
• 2.1.2.1 自然地理概况
• 2.1.2.2 社会经济条件
• 2.1.2.3 森林资源概况
• 2.1.3 防护林体系空间配置的现状分析
• 2.1.3.1 地类结构
• 2.1.3.2 起源结构
• 2.1.3.3 林龄结构
• 2.1.3.4 林种结构
• 2.1.3.5 树种结构
• 2.1.4 防护林体系空间配置存在的问题
• 2.2 防护林体系的理想结构
• 2.2.1 合理的森林覆盖率
• 2.2.2 合理的植被类型结构、树种结构
• 2.2.2.1 层次分析法
• 2.2.2.2 建立层次结构
• 2.2.2.3 构造判断矩阵
• 2.2.3 合理的龄级结构
• 2.3 半城子水库库区防护林体系的理想结构
• 2.3.1 半城子水库库区的合理森林覆盖率
• 2.3.2 半城子水库库区的合理植被类型结构
• 2.3.2.1 建立层次结构
• 2.3.2.2 构造判断矩阵
• 2.3.2.3 最优植被类型结构的确定
• 2.3.3 半城子水库库区防护林体系的优化结果评价
• 2.3.3.1 水源涵养的功能
• 2.3.3.2 防止土壤侵蚀的功能
• 2.3.3.3 改善水质的功能
• 2.3.4 合理的龄级结构
• 2.4 小结
• 3 防护林体系空间配置调整的要素
• 3.1 调整的目标和原则
• 3.1.1 调整的目标
• 3.1.2 调整的原则
• 3.2 调整期与调整分期
• 3.2.1 调整期的设定
• 3.2.2 调整分期
• 3.3 调整单元
• 3.4 小班调整的优先度
• 3.4.1 小班分级
• 3.4.2 调整优先度的标准
• 3.5 调整的措施
• 3.6 目标状态的防护效益权重
• 3.7 小班调整状态表
• 3.8 小结
• 4 防护林体系空间配置调整的流程
• 4.1 调整的基本流程
• 4.2 调整流程的形象化描述
• 4.3 半城子水库库区防护林体系空间配置调整流程
• 4.3.1 划分立地类型
• 4.3.2 确定不同立地类型的目标林分
• 4.3.3 确定小班调整的优先顺序
• 4.3.4 划分小班类型
• 4.3.5 确定各小班类型调整措施及其相应的成本
• 4.3.6 确定目标状态的防护效益权重
• 4.3.7 生成小班调整状态表
• 4.4 小结
• 5 基于调整分期的防护林体系空间配置的调整模型
• 5.1 0-1 型整数规划
• 5.2 模型的构建
• 5.2.1 调整分期模型的基本设定
• 5.2.2 目标函数
• 5.2.3 约束条件
• 5.2.4 模型的完整表达
• 5.2.5 模型求解
• 5.3 半城子水库库区防护林体系空间配置的调整
• 5.3.1 第一调整分期
• 5.3.1.1 选择约束条件
• 5.3.1.2 确定模型参数
• 5.3.1.3 生成调整方案
• 5.3.1.4 调整方案分析
• 5.3.2 第二调整分期
• 5.3.2.1 选择约束条件
• 5.3.2.2 确定模型参数
• 5.3.2.3 生成调整方案
• 5.3.2.4 调整方案分析
• 5.3.3 调整结果分析
• 5.4 小结
• 6 防护林体系空间配置调整决策支持系统的研建
• 6.1 决策支持系统的概念
• 6.2 系统的构建思路
• 6.3 系统的功能设计
• 6.3.1 数据输入
• 6.3.2 数据处理
• 6.3.2.1 数据管理
• 6.3.2.2 数据查询
• 6.3.3 情景分析
• 6.3.4 数据输出
• 6.3.5 系统维护
• 6.4 系统的结构设计
• 6.4.1 数据库子系统
• 6.4.2 模型库子系统
• 6.4.2.1 结构优化模型
• 6.4.2.2 调整模型
• 6.4.3 知识库子系统
• 6.4.4 用户接口子系统
• 6.4.4.1 输入方式
• 6.4.4.2 输出方式
• 6.5 系统的开发运行环境
• 6.6 系统的应用
• 6.6.1 数据的查询
• 6.6.2 确定空间配置的理想模式
• 6.6.3 空间配置调整的情景分析
• 6.6.4 结果的输出
• 6.7 小结
• 7 结论与讨论
• 7.1 结论
• 7.2 讨论
• 附录
• 参考文献
• 个人简介
• 导师简介
• 致谢