基于FPS-ATLAS的多目标森林空间规划应用研究

【摘要】对森林生态环境、碳、木材产量和生物多样性日益增长的关注要求森林经营管理者在时间和空间上制定合理的森林规划,来满足多目标、多资源的森林需求。本研究基于FPS-ATLAS模型提出了应用于吉林省汪清林业局金沟岭林场16629.53ha的森林的多目标决策支持的森林空间规划方案。目的是为了实现森林资源的动态管理,并能满足多种约束设置,实现多种经营目标,收获木材产品的同时,还能保证森林的生态功能和社会功能,使森林最终达到可持续的理想状态。并且得出了以下的结论：1、FPS-ATLAS模型在空间角度上考虑森林多边形,把营林系统、轮伐期和林分生长与收获都分配至每个多边形,使用分级搜索算法来对多边形进行分级,形成采伐的序列,并根据优先级来安排采伐计划。把这个模型和算法应用于金沟岭林场进行以10年为一个时间周期的运算,实时、准确、动态的反映规划时期内所有小班和林班的变化,并把这些数据显示在图形中。这种方法搜索速度很快,对金沟岭林场1334个小班,设置多种经营目标和约束,以200年为规划时期的运算中,每次所需的时间约为3s-4s。2、根据林分的生态功能和优势树种组来划分复杂的天然和人工混交林,分别是白桦、阔叶混交林、人工落叶松、人工针叶混交林、针阔混交林和针叶混交林。建立了6种林型的蓄积量生长模型,并根据采伐强度,把这6种蓄积量生长模型进行调整,成为可变采伐强度的生长模型系列。并尝试把碳储量模型引入到本研究中,动态反应整个规划时期内碳储量的变化规律,在运行结果中显示了较好的效果。3、对金沟岭林场设置不同的空间约束,包括对保留地带的禁止采伐,对不同龄组的林分采取不同的经营措施,相应设置采伐强度来限制林分的过度采伐,以及保护幼龄林生长发育的郁闭年龄约束等,然后根据每年的木材采伐量来制定最合理的采伐流量,制定了两种供选的规划方案。方案的运行结果都能实时、动态的反映每个小班的面积、蓄积、采伐、碳储量、生态演替等的详细变化。4、对比两种不同的规划方案,具有郁闭年龄约束的规划中,20个时间周期后,森林总蓄积量生长至2034121m3,无郁闭年龄约束的规划中,总蓄积量变为1784082m：’。对于实际的采伐量,无郁闭年龄约束的规划平均提高241.37%,需保留的地带平均提高14.82%；对于经营地带,平均降低22.95%；总生长量也是降低的,平均降低20.64%。无郁闭年龄约束的规划在160年以上的林分采伐量小,全部都比有郁闭约束的情况小,平均减少61.57%。在121-140年的林分中,多数为负值；在101-120年的林分中,12时间周期之前都是负值；81-100年林分中,4-10时间周期内为负值。在0-80年的林分中,大多数时间周期内都是正值,变化较大。对于立木材积,无郁闭年龄约束的规划采伐量较大,生长量相对较小,幼龄林中,无郁闭年龄约束的规划的立木材积一般都比有郁闭年龄约束的规划少,平均降低60.43%;中龄林相类似,除1时间周期外,平均是80.48%;近熟林中,除2,3时间周期为正值,平均降低54.92%;成熟林变化幅度较大,最大降低了98.97%(2周期),最大增加了195.88%(15周期)。过熟林除2周期为增加252.86%外,其他最小降低16.25%(16周期),最大是100.00%(4～8周期)。5、经过20个经营周期的规划后,金沟岭林场的有林地面积为16299.55ha,在有郁闭年龄约束和邻接约束的规划中,总蓄积量变化率为7.75%,总采伐量为1516733m3,碳储量总量提高19.58%,在无郁闭年龄约束的规划中,总蓄积量变化率为-5.49%,总采伐量是5391549m3,碳储量总量提高0.32%。基于多目标决策支持技术的森林空间规划方案具有可操作性,在现实森林经营活动中是急需的,这个模型的框架为森林可持续经营带来了新的技术。
【作者】王小明；
【导师】李凤日；
【作者基本信息】东北林业大学，森林经理学，2013，博士
【关键词】决策支持技术；森林空间规划；多目标森林经营管理；分级搜索算法；启发式规划技术；FPS-ATLAS；

【参考文献】
[1]顾大明.面向复杂产品研制的项目流程管理[D].南京理工大学,计算机技术,2011,硕士.
[2]王荃.中国保障性住房供应体系改革研究[D].山西财经大学,社会保障,2013,硕士.
[3]骆翔宇.多智能体系统的符号模型检测[D].中山大学,2006.
[4]高峰.商场电气线路过载温升控制的研究[D].中国地质大学（北京）,安全工程,2014,硕士.
[5]叶孝明,柳炳祥.客户关系管理在零售业的应用分析[J].商业时代,2004,12:9-10.
[6]张宝.新奥集团化学危险品物流中心选址及物流网络构建研究[D].河北科技大学,物流工程,2013,硕士.
[7]闫秀丽.社会主义新农村视阈下的乡风文明建设[D].浙江大学,马克思主义中国化,2013,硕士.
[8]周生军.论电子商务下国际税收的管辖权及中国相关立法建议[D].华东政法学院,法律,2003,硕士.
[9]张菁.企业应用精益思想的战略与策略[D].对外经济贸易大学,工商管理,2004,硕士.
[10]吴伟池.关系嵌入性、外部知识搜索与创新绩效的关系[D].浙江大学,2013.
[11]毕娟娟,齐伟,刘鹏,吴王锁.Ni(Ⅱ)在氧化石墨烯上的吸附行为及其在小鼠体内的肺损伤研究[A].甘肃省化学会.甘肃省化学会第二十八届年会暨第十届中学化学教学经验交流会论文集[C].甘肃省化学会:,2013:1.
[12]程金箴.SEG第72届年会要览[J].石油地球物理勘探,2003,01:102-106.
[13]刘伟海.基于用户感知的端到端语音质量监测系统研究[D].兰州大学,电子与通信工程,2012,硕士.
[14]万宣辰.功能视角下中国农村金融体系改革研究[D].吉林大学,金融学,2013,硕士.
[15]丁蕴石.电力传动最佳控制及用微分校正求更佳的工程方法[J].冶金自动化,1980,01:24-31.
[16]费光彦.视频车辆监控系统防抖动区域自动搜索及滤波方法的研究[D].郑州大学,测试计量技术及仪器,2013,硕士.
[17]邹权.基于数据挖掘的信用卡申请者信用评分模型研究[D].西南财经大学,2004.
[18]谷雨.基于可变精度粗糙集的决策规则格构造[J].微电子学与计算机,2005,04:174-176+180.
[19]胡超.无损检测技术在日本冶金工业中的应用(上)[J].冶金自动化,2001,02:12-14+28.
[20]刘阳.92例盆腔浆液性癌输卵管伞端病变观察[D].河北医科大学,病理学与病理生理学,2014,硕士.
[21]冯卫.一种新型机电缓速器的研究[D].湖南大学,机械制造及其自动化,2011,硕士.
[22]刘冠军.氮杂环丙醇手性配体和负载型手性配体的合成与应用研究[D].郑州大学,有机化学,2013,硕士.
[23]许桂红.20世纪美国学界的女真研究[D].黑龙江大学,史学理论及史学史,2013,硕士.
[24]周欢.庄子与僧肇理想人格说比较研究[D].安徽大学,中国哲学,2014,硕士.
[25]张昭,吴奇.基于材料流动轨迹的搅拌摩擦焊接晶粒及焊接区大小预测模型[J].机械工程学报.
[26]闭应洲.基于WEB的智能教学系统的研究[D].广西大学,2003.
[27]王会.中国女排战绩与教练员指导关系的研究[D].扬州大学,体育教育训练学,2012,硕士.
[28]纪振平,谢植,马交成.基于自适应蚁群算法的传热模型参数辨识[J].冶金自动化,2009,01:6-11.
[29]段镇基.皮革涂饰材料的发展变化[J].中国皮革.1994(07)
[30]张太宇.中国农民工社会保障制度研究[D].辽宁大学,劳动经济学,2014,博士.
[31]李威锋.我国农业补贴政策执行效果研究[D].青岛大学,行政管理,2013,硕士.
[32]李冰洁.西安欧亚学院校企合作项目流程管理体系设计[D].西北大学,工商管理（专业学位）,2012,硕士.
[33]刘亮.双材料微悬臂阵列非制冷热成像探测器件研究[D].西安工业大学,微电子与固体电子学,2014,硕士.
[34]曲桂有.渝怀铁路黄草隧道信息化施工技术研究[D].西南交通大学,2004.
[35]王新政.加热炉生产过程的优化控制与仿真[D].东北大学,系统工程,2011,硕士.
[36]徐修文.以CVD法在介电材料上直接生长石墨烯的研究进展[J].炭素技术,2014,03:41-44+52.
[37]李光钰.基于都市农业理念的城市建筑生态设计探究[D].上海交通大学,建筑设计及其理论,2014,硕士.
[38]记者刘霞.三明治结构可减少石墨烯晶体管电子泄露[N].科技日报,2012-02-04001.
[39]沈锋.复合空间视野下当代学术型图书馆的行为模式与空间定位[D].清华大学,建筑学,2013,硕士.
[40]黄婷婷.多菌灵、氰烯菌酯对禾谷镰孢菌DON毒素合成的影响[D].南京农业大学,农药学,2012,硕士.
[41]刘子剑.伺服系统在线参数自整定及优化技术研究[D].哈尔滨工业大学,电力电子与电力传动,2014,硕士.
[42]张大庆,张庆灵,胡跃冰.T-S模糊系统稳定性的一个新的充分条件[J].自动化学报,2007,02:222-224.
[43]黄美媛.论林语堂英译《浮生六记》的文学风格再现[D].上海外国语大学,英语语言文学,2012,硕士.
[44]吕海龙.民营中小外贸企业融资问题研究[D].华东理工大学,国际商务（专业学位）,2014,硕士.
[45]周峰,汪超军,蒋鹏,杨凯,金百冶,蔡松良.经腹膜后途径二次肾上腺区腹腔镜手术体会[J].微创泌尿外科杂志,2014,03:135-137.
[46]赵靓.从1950年代香港青年报刊看香港文学本土化进程[D].山东大学,中国现当代文学,2013,硕士.
[47]马晓雁,张泽华,王红宇,胡仕斐,李青松.高铁酸钾对水中藻类及其次生嗅味污染物二甲基三硫醚同步去除研究[J].环境科学,2013,05:1767-1772.
[48]李树英.中国贸易条件变动与影响因素研究[D].首都经济贸易大学,国际贸易学,2014,硕士.
[49]朱万添.双金属Co-Ni催化剂的制备及其费托合成性能的研究[D].华东理工大学,化学工程,2013,硕士.
[50]张衡.画出心中的真实[D].首都师范大学,美术学,2013,硕士.