森林资源系统的计算机仿真与现代化管理


    森林资源系统计算机仿真现代化理*国家然科学基金资助项目(79970082)


    李 昀**李昀1968年出生博士副教授研究方:资源环境信息理Emailliyun@bjfueducn

    (北京林业学信息学院100083)
    崔赛华
    (北京林业学信息学院100083)
    郑治刚
    (国家林业局规划院100714)

    摘 文述森林资源系统计算机仿真理方法森林资源现代化理理基础系统方法
    关键词 森林资源 模型 计算机仿真 现代化理

    1 引言
    森林资源系统计算机仿真助描述森林资源系统数学模型计算机森林资源系统动态变化规律生灭程进行种模拟试验计算分析计算机仿真具模拟试验协调控制优化运筹决策等功成现代化理理系统方法森林资源系统计算机仿真林业科学工作系统理工作者研究热点问题
    目前国外国进行森林资源计算机仿真数学模型验模型统计模型常微分方程根森林资源动态变化规律生灭程推出数理方程模型空间时间状态时森林资源生长死动态变化规律作出深刻准确描述表达样数学模型进行计算机仿真森林资源动态变化规律生灭程作深刻精确描述表达森林资源进行准确模拟试验分析样模型森林资源进行计算机仿真难建立起森林资源现代化理计算机仿真理技术方法
    文述森林资源系统计算机仿真数学模型已完成国家然科学基金项目中推导描述森林资源动态变化生灭程数理方程模型维数等偏微分方程描述森林资源状态空间时间空间动态变化规律生灭程运动轨迹森林资源系统计算机仿真属分布参数系统计算机仿真

    2 森林资源系统仿真数学模型
    森林资源森林数量质量统标度表达森林具财产价值属性部分目前森林资源般指森林面积资源立木蓄积资源森林资源森林种样维数等数量分布结构组成森林种数量分布结构称森林资源分布结构森林资源森林数量分布结构总称种特定(具体)森林资源分布结构集合体种特定森林资源分布结构表示种特定(具体)森林资源
    根森林资源许许维二维……n维等数量分布结构组成森林资源分布结构动态变化规律生灭程推导出描述森林资源分布结构动态变化规律生灭程数理方程
    (1)龄纯林林龄面积分布结构变化方程:
    (1 )
    (2)林木直径分布结构结构变化方程:
    (2 )
    (3)林木株数直径·树高分布结构变化方程:
    (3 )
    (4)混交林林木直径分布结构变化方程:
    (4 )
    (5)混交异龄林林木株数直径·林龄分布结构变化方程:
    (5 )
    (6)混交异龄林面积混交系数·均年龄分布分布结构变化方程:
    (6 )
    (7)森林资源分布结构变化方程般形式(通式方程)
    (7 )
    均方程连续型模型森林资源计算机仿真述方程离散型模型离散型模型般量形式矩阵形式表示篇幅关系述方程离散型模型略
    述方程中(1)(6)式描述森林资源某具体分布结构动态变化规律生灭程数理方程(7)式描述森林资源种连续型阶梯型分布结构动态变化规律生灭程数理方程通式方程(1)(6)式(7)式具体化森林资源种分布结构组成森林资源描述
    述模型描述系统(分布结构)t时状态(P(t))起始状态(p(o))t时刻生状态(φ(t))死状态(μ(t))长状态(ψ(t))等机连系起充分表示间数量关系描述系统体体体间相互数量关系生灭程数量关系深刻揭示森林资源系统动态变化规律生灭程描述森林资源时间空间运动轨迹时模型解解唯具连续赖变量变化森林资源计算机仿真提供数学模型坚实理数理方法


    3 森林资源计算机仿真计算容
    森林资源系统计算机仿真关键偏微分方程进行求解数学模型变仿真模型仿真模型研制适合森林资源特点分布参数系统仿真软件计算机实现仿真计算文具体编制仿真软件作讨通仿真实现种仿真目标进行讨

    31森林资源仿真计算目标
    (1)模拟森林资源动态变化生灭程仿真计算
    描述森林资源分布结构动态变化生灭程连续型模型离散化变离散型模型意时间t起始(初值)状态p(0)生状态φ(t)长状态Ψ(t)死状态μ(t)等值代入方程系统(森林资源分布结构)时间生长死状态状态值计算机实现森林资源分布结构动态度化生灭程模拟仿真计算
    ①森林资源监测预测计算监测通种调查统计遥感等方法手段时获时间段系统造林更新率β(t)保存率γ(t)生长率ψ(t)死亡率μ(t)等参数代入方程计算出时间段森林资源(系统)状态值进行动态监测利模型进行预测计算实质模型基函数γ(t)β(t)ψ(t)φ(t)μ(t)等进行外推外推值代入方程计算实现某系统未预测
    ②森林资源现状分析计算
    ③森林资源现计算森林资源现状态值S(k)k—1时K时ψ(k1)φ(k1)μ(k1)值计算(k1)森林资源状态值实现森林资源现
    ④计算指标参数体系森林资源进行评价描述森林资源分布结构数学模型数理方程理模型描述森林资源质量数量指标参数通状态函数计算出通模拟仿真计算计算出意时间状态值计算出相应时间种指标参数形成指标参数体系实现时森林资源进行科学评价
    (2)营方案措施等进行优化仿真计算
    模型中γ(t)β(t)φ(t)Ψ(t)μ(t)等基函数值实际生产中森林资源营理活动中营措施营方案等密切关系基函数值已知t时状态值P(t)起始状态(初值)值P(0)基函数值情况通方程连续型模型离散型模型求出实际生产中已知营森林资源者需状态达状态P(t)目前状态起始状态P(0)目前状态P(0)达需达状态P(t)应采取什营措施通采(μ)少造(φ)少长(φ)少达求状态通什样营措施方案达通方程分求基函数值该值应该采取措施值完整营方案营措施优化程通系统仿真模型编制成仿真软件计算机通仿真计算完全实现方案种营措施进行模拟试验等仿真计算寻求优佳方案措施计算机仿真优点工计算想象
    (3)控制仿真计算
    控制中许复杂系统控制问题利系统仿真计算实现控计算讨仿真计算作实现控计算工具方法样森林资源结构调整森林资源优控制等通描述森林资源数理方程计算机进行仿真计算实现
    森林资源结构调整实质森林资源分布结构调整现种合理(理想)分布结构状态出发定时间短时间通断调整控制变量稳渡理想(合理)结构状态控制问题林业实际生产中森林资源分布结构调整通采伐造林更新达调控目目前科技水林木生长速度法做控制
    森林资源控制通控制变量取值范围进行调控路径短(优)时间短(优)结构佳等情况目前状态渡理求状态讨分析程样通仿真计算实现例森林资源持续发展定量描述通描述森林资源数理方程建立控制理方法仿真理方法建立完成样森林资源环境类社会关系协调衡发展实现通森林资源控制理方法森林资源仿真理方法建立实现
    (4)运森林资源计算机仿真代传统营方案编制
    森林理学(森林营理科学)研究容编制施业案称营方案等编制营方案根森林现状(静态)林分状况形土壤气候等素根编制员理验确定森林资源5年10年更长时间营目(达目标)应采取措施抚育间伐等编制实施方案样编制出方案静态成变东西某种观意识验编制森林资源环境时刻变化中素法控制预知定方案求分复杂断变化着系统实现预先目标难想象事实生产中编制营方案法实践行通助森林资源数理模型计算机实现森林资源系统动态变化模拟仿真达制定种佳方案加实施做时时掌握森林资源系统变化情况发展趋势建立森林资源计算机仿真计算决策支持系统代营方案编制完全行

    32 森林资源仿真辅助计算
    实现种仿真计算目标需进行仿真辅助计算满足仿真计算需参数指标数处理数技术方法仿真计算较效果容基参数提取参数延伸指标参数体系计算n阶转移矩阵变阶转移矩阵计算等
    (1)基参数提取计算
    进行森林资源计算机仿真计算时需基参数郁闭成林率φ(t)生长率ψ(t)死亡率μ(t)进行种模拟计算参数获取通森林资源种调查资料连续定位调查材料种图面材料遥感卫片航片森林资源种档案等中进行提取统计获形成较完整参数提取方法
    (2)基函数值外延计算
    利数学模型森林资源进行预测实模型基函数μ(死)φ(生)ψ(长)等进行外推根基函数物理意义特点规律许外推数学方法中选取适合基函数特点需外推方法进行外推计算方法般均法曲线拟合法参数辩识法时间序列法等等
    (3)指标参数体系计算
    森林资源仿真计算时仅需计算出森林资源状态值需计算出许评价森林资源质量数量种指标参数项指标参数某方面某角度定量刻画系统动态变化规律特点种指标参数构成指标参数体系指标参数体系方面较完整描述系统数量质量特点种指标参数计算出公式计算方法编成软件森林资源仿真计算时时调
    (4)n阶转移矩阵变阶转移矩阵计算
    进行森林资源系统分析中特林业资源预测监测中样步长n年转移频率矩阵变年均转移频率矩阵便达逐年森林资源进行系统分析预测监测结构调整途目项常遇重实际问题技术方法目前国森林资源调查定间隔期般五年进行次更长时间种转移矩阵步长5年更长生产中需森林资源变化进行年分析需步长n年转移矩阵变步长1年转移矩阵样计算公式软件利进行森林资源计算机仿真中种数值年度计算

    4 森林资源计算机仿真森林资源中作
    森林资源仿真具模拟试验控制协调优化决策等功作森林资源现代理中具重理意义十分广泛途作:
    (1)森林资源现代化理提供理
    通森林资源计算机仿真时模拟掌握森林资源动态变化规律生灭程森林资源科学(定量)理提供理
    通森林资源仿真控制计算实现时控制森林资源变化速度方满足种营目求需森林资源种理理基础
    通仿真计算制定营理森林资源种方案措施进行优化实践森林资源现代化理关键时种理活动证
    计算机仿真代森林营方案方案带科学性信息化森林资源科学理信息化理提供
    总森林资源计算机仿真森林资源许理理活动提供理

    (2)森林资源现代化理提供重系统方法
    森林资源计算机仿真模拟森林资源动态变化生灭程森林资源监测预测森林资源现状态分析等提供具体计算方法通森林资源种模拟试验优化等仿真计算确定森林资源整体结构目标整体功目标发展战略目标等提供具体计算方法通模拟仿真计算计算森林资源种评价指标参数提供具体计算方法技术种指标参数仅方面森林资源数量质量进行评价决策服务森林资源信息系统信息反馈等提供具体途径
    通模型基函数φ(生)μ(死)等模拟试验优化等仿真计算种营理森林资源方案措施试验优化等提供具体计算方法森林资源理制定方案佳营方案措施提供具体分析计算方法计算机仿真代传统营方案编制提供较完整方法技术
    森林资源仿真控制计算仅时解掌握森林资源动态变化规律生灭程时时处处控制森林资源变化速度方等提供具体计算理方法森林资源实现控计算途径森林资源结构调整森林资源种控制(时间程路径结构优化等控制复合控制)提供具体试验分析计算具体方法时仿真控制计算优化提供具体计算手段种方案措施试验优化等提供具体计算分析方法森林资源仿真控制计算森林资源持续发展定量描述提供具体分析计算方法手段森林资源生态环境类关系协调等提供具体计算方法
    总森林资源计算机仿真森林资源科学理信息理动态理优化理系统理综合理目标理数字化理科学决策定量决策动态决策目标决策等现代化理提供种实践具体方法手段

    5 结
    通前面述描述森林资源动态变化生灭程数理方程通数理模型变仿真模型完全实现森林资源计算机仿真计算建立起森林资源计算机仿真理方法森林资源计算仿真森林资源动态变化生灭程进行模拟计算森林资源战略发展林业方针政策种营措施林业规划方案等制定决策等提供通仿真种策略方案决策措施等进行种种试验优化等找出中佳优合适策略方案措施等森林资源计算机仿真进行种控制计算森林资源结构调整成森林资源种现代化理提供理具体实践方法技术森林资源计算仿真森林资源现代化理系统方法森林资源理计算机仿真包括容面广时森林资源巨复杂系统计算机仿真复杂文作极简单概述


    参考文献
    1 李留瑜 郑冶刚 森林数量分布结构 系统工程理实践 1996 16(4)
    2 郑冶刚 周蜀林 Deduction of the transformation equations of numerical distribution structures of the forest Systems Science and systems engineering (ICSSS’93) International Academic Publishers
    3 郑冶刚 崔赛华 Theoreticat and thchnotogy for forest yesources modern management word management Gonferenct 99 the gtboat mana
    gement revotution
    4 景元等 林龄面积转移方程解性质 应数学学报 1994 14 (14)
    5 郑治刚 崔赛华等 森林资源现代化理理基础技术方法研究 国家然科学资金资助项目研究成果年报 理科学 1997—1998 科学出版社 1999年

    Computer Simulation and Morden Management of
    Forest Resources System

    Li Yun
    (School of Information ScienceBeijing Forestry University100083)
    Cui Saihua
    (School of Information ScienceBeijing Forestry University100083)
    Zheng Zhigang
    (Academy of Forest Inventory and Planning National Forestry Bureau100714 )

    Abstract This paper dels with thory and methodolyg about computer simulation of forest resources system Computer simulation is a essencial thory and one important method of forest resources’ morden management
    Key Words Forest Resources model Computer Simulation Morden Management

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