杉木林分环境与生长交互行为建模与可视化模拟

林分环境与生长交互行为是影响和控制林分生长变化规律的关键因素。本项目以南方主要树种杉木为例，从环境系统平衡态为出发点，针对影响林分生长的三大作用－光合作用、呼吸作用和蒸腾作用，建立基于光照、温度和水分因子模型的林分生长生理生态过程模型。针对常用林分生长统计模型对环境－结构－生长交互、响应机制的局限性，引入基于Voronio竞争机制，研究不同环境因子下林分生长与林分结构分布之间的作用－反馈交互行为机制，建立林分生物量分配模型，实现不同林分环境下林分生长过程与林分结构分布（空间位置、直径分布、树高分布等）的相互耦合。针对于多源林分数据，构建林分结构自适应三维可视化模型，开发自主产权的林分环境与生长交互行为可视化软件系统，实现基于林分生理生态过程的林分环境、结构和生长的交互与动态三维可视化模拟，为定量研究林分生长规律提供基础理论和技术支撑，为更加高效、直观和便捷地经营管理森林资源提供科学参考。

林分环境与生长交互行为是影响和控制林分生长变化规律的关键因素，也是进行林分结构与生长建模与可视化模拟面临的科学问题。本项目以南方主要树种杉木为例，研究林分生长生理生态过程表达与建模、林分环境、结构与生长交互行为耦合与建模、林分结构自适应可视化模拟原理与方法，研发林分环境与生长交互行为可视化模拟系统，揭示林分环境与生长交互行为规律，建立林分环境与生长交互可视化模型。. 项目从环境系统平衡态为出发点，提出了环境因子对林分生长的三大作用—光合作用、呼吸作用、蒸腾作用的模拟机理和算法，研建了林分生长生理生态过程模型，实现不同环境条件下林分生长的动态模拟。针对常用林分生长统计模型对环境－结构－生长交互、响应机制的局限性，引入竞争机制以区别个体植株的差异，实现了资源竞争引起的林分个体生长差异的模拟。研发了不同环境因子下林分生长与林分结构分布之间的作用－反馈交互行为模型与生物量分配模型，研建了林分环境、结构与生长交互行为模型，实现了不同林分环境下林分生长过程与林分结构分布的相互耦合。. 针对于不同数据源的林分数据，研发了不同环境条件下的林分结构分布可视化模拟原理和方法，研建了不同结构模型、基于最小空间结构单元的林分结构自适应三维可视化模型。采用DirectX 3D技术，开发了自主产权的林分环境与生长交互行为可视化软件系统，实现了林分环境、结构和生长的交互与动态三维可视化模拟。. 项目发表学术论文27篇（其中SCI/EI收录12篇），申请发明专利2项，取得软件著作权登记5项，培养研究生8名（其中博士2名，硕士6名）。. 项目成果为定量研究林分生长规律提供基础理论和技术支撑，通过理论、方法、模型研究和软件系统实现，为林分环境与生长交互行为的建模与可视化模拟提供新方法，将更直观、更形象、更真实的反映现实林分的生长状况、空间结构以及预测林分未来的发展趋势，为更加高效、直观和便捷地经营管理森林资源提供科学参考。