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贵州大学硕士研究生学位论文开题报告所在学院:林学院学号:2012021941姓名:Xxx学科专业:森林经理研究方向:林业3S与信息技术开题题目:基于组件GIS的桉树人工林经营管理决策支持模型研究导师姓名:Xxx研究员入学时间:2012年9月填表日期:2013年10月20日（本表一式二份,学院、研究生院各一份）一、论文来源的课题名称、类型及课题编号（属于国家、省、市、自选中的哪一种？）课题名称：基于组件GIS的桉树人工林经营管理决策支持模型研究课题类型：课题编号：课题来源：二、研究目的和意义：1研究目的由于经济全球化和人们生活水平的提高，对木材的需求量迅速增长，而全球森林资源总量却急剧下降，因此，世界各国都致力于发展工业人工林以缓解这一矛盾。按树原产于澳大利亚，因其具有速生、高产、优质的特点而被世界各大洲广泛引种栽培，也是我国引种成功的一类树种，更是南方地区速丰林基地的首选树种。基于地理信息系统的组件GIS是用于构建定制应用的一个完整的嵌入式GIS组件库。论文将依托组件GIS平台ArcGISEngine，以VisualStudio2008集成开发环境中的VB.NET为编程语言，在搜集、整理、调查获得大量桉树经营管理资料的基础上建立桉树经营管理决策支持模型。模型包括如下几个子模型：经营管理预处理模型、立地分类与评价模型、造林设计模型、抚育管护模型、蓄积量预估模型、采伐设计模型。以上模型相互联系，却又各司其职，发挥不同的功能，旨在合理高效对桉树人工林经营管理工作进行决策。2研究意义我国幅员辽阔，拥有大量适宜开展营林工作的宜林地、采伐迹地、火烧迹地以及其它适合造林的地方，充分合理高效的利用这些土地发展人工林经营活动将能缓解甚至逆转社会对木材及木质原料需求的紧张局面。桉树人工林工作开展较早，但基于计算机信息和属性储存、方案决策方面目前研究较少，桉树人工林经营管理决策机制信息系统和模型研究报道较少甚至基本处于空白，组件GIS在桉树造林决策上的应用将为营造林工作提供理论依据和技术支持。以组件GIS开发应用为主要手段，结合桉树经营管理理念建立决策支持模型，突破原有桉树经营管理的局限，为桉树人工林科学化、信息化、自动化发展提供了理论支持，为林业工作者在桉树人工林发展上取得突破提供基础数据。同时桉树人工林经营管理模型的尝试与建立极具现实意义，在技术层面上，组件GIS可以创建独立界面版本的应用程序，能够提供必须的空间数据查询检索和存取功能，同时能够对空间数据进行有效的维护和更新，也可以对现有的应用程序进行扩展，为GIS和非GIS用户提供专门的空间解决方案；为桉树人工林树种、立地、密度、病虫害、抚育、采伐等提供决策分析是组件GIS在林业应用中的新亮点，系统本身提供足够多的控件可以使决策分析更加方便快捷，同时组件GIS可以将GIS软件功能集成到应用软件上，借助GIS软件强大的功能可以为用户提供针对GIS解决方案的应用定制。三、国内外研究现状和发展趋势（列出主要参考文献）：3.1国外研究现状3.1.1国外桉树人工林研究现状和发展趋势桉树由于速生丰产的特性，是林业工作者人工造林的首选树种之一，因此在理论和技术上的研究较多。从国外状况看，工业人工林发展始于人工林集约栽培。以桉树为主的阔叶树种主要在热带非洲地区、亚洲和南美洲北部(以巴西为主)造林，在欧洲南部(主要是西班牙和葡萄牙)，其人工林造林面积正在增加[1]。保存于圣保罗大学Itatinga林业试验站内的40多年生的尾叶桉(E.urophylla)资源(面积2000hm2)，是巴西目前大规模造林使用的杂交品系的鼻祖，巴西在桉树营造林方面做出巨大的努力[2]。为了合理高效地利用桉树人工林木材资源，国外许多木材工业部门都开展了桉树人工林木材性质和加工利用技术的研究，并取得了较成功的经验，特别是澳大利亚、巴西和南非等国已成为世界桉树木材加工利用的成功典范[3]。巴西自1913年开始从澳大利亚引种桉树，至今仍然是该国速生林主要造林树种[4]。自70年代中期以来，巴西按树人工林栽培取得了很大的成就，其栽培面积和单位面积材积生长量均跃居世界首位[5]。早在1925年，新西兰林务局局长麦太金便力主发展辐射松人工集约栽培，因为他预计到天然林资源迟早会枯竭(雷锡禄，1992)。第二次世界大战后，随着世界性工业化的大发展，出现了木材短缺和环境污染问题，人工林造林才有了真正的发展[6]。1947年，Piccarolo教授在意大利北部创办了CasaleMonferrato桉树栽培试验研究所，开创了桉树栽培业。20世纪70年代后期开始，很多国家都在研究速生短轮伐期人工矮林，企图以此方式产生物质，用作木材化工、能源、饲料及制桨造纸业原料。1992年的《21世纪议程》，联合国环境和发展会议首次提出可持续森林，森林可持续思想，为桉树发展指明了道路[7]。据估计(FAO，1997)，在世界热带地区有85%以上的工业人工林是应用外来树种营造的，如按树、杨树、相思、松树等，并且建立在良种化和集约化经营基础之上，以选择优质林地和优良树种、种源、无性系，采取集约化经营、高投入、高产出为经营策略。巴西桉树人工林为多代经营，常有第一代和第二代的萌芽体[8]。为了更加高效率的发展利用桉树，国外林业发达国家还根据引进栽培树种的工业培育目标，如纸浆、板材、人造板、木炭(供炼钢铁)、新炭材、家具等，参考澳大利亚联邦科学和工业组织(CSIRO)所提供的材性资料进行选择[5]。桉树作为三大世界速生丰产林之一，拥有极其深远的战略意义，发达国家特别重视桉树的遗传改良，以期建立完整的桉树培育、育种、造林体系，达到改良桉树种源提高桉树生产力的作用。3.1.2国外组件GIS人工林经营管理研究现状和发展趋势GIS技术是20世纪60年代在欧美发达国家兴起的一门多技术交叉的边缘学科，是在计算机硬件与软件支持下，运用系统工程和信息科学的理论，科学管理和综合分析具有空间内涵的地理数据，以提供规划、管理、决策和研究所需信息的空间信息系统[9]。这一时期GIS技术的发展多用于学术研究、新技术应用、大量空间数据处理等，而且大多数GIS工作仅限于政府及大学的范围，国际上的交往比较少。70年代为GIS的巩固发展期，此时注重于空间地理信息的管理。这一时期在继承60年代技术的基础上，充分利用了计算机技术的强大功能。但在系统的数据分析能力仍然很弱。80年代GIS技术得到了飞速的发展，并开始进入实用阶段，GIS应用系统随之出现。GIS的应用领域迅速扩大，涉及到了社会生活的多种方面。许多国家制订了适于本国的GIS发展规划，建立了一些政府性、学术性机构；同时商业性的公司大量涌现，并提供专业性服务。目前，国外GIS已进入了产业化阶段，涌现出一大批以GIS为核心的信息技术产业公司。具有代表性的较著名的国外GIS软件有：ArcGIS、MapInfo等[10-13]。ComGIS(ComponentGIS)，即组件式地理信息系统，是指采用组件技术编制地理信息基础平台及其应用系统。其基本思想是把GIS的各大功能模块划分为若干组件，每个组件完成不同的功能，各GIS组件之间，以及GIS组件与其他非GIS组件之间，通过可视化软件开发工具如VB、VC等，象搭“积木”一样，将它们集成起来，形成最终的GIS基础平台及应用系统[14]。国外研究认为，软件复用[15,16]被认为是提高软件生产效率，解决软件危机、提高软件质量和增强软件开放性的主要途径，它对当前软件生长方式和开发模式产生了深远的影响。美国ESRI公司研制的MapObjects(MO)组件GIS，其功能包括图形编辑、空间查询及运算、空间分析等，开发出的系统不仅简练实用，而且灵活，在MO的基础上可以利用VC和OpenGL开发[17]。80年代初期，美国开始使各监测站拥有的计算机逐步形成区、县、州以至全国性的网络系统，计算机模拟已广泛应用于森林资源评价、森林资源面积和蓄积调查等领域[18]。80年代以后，随着网络等信息技术的迅猛发展，计算机在发达国家的森林资源管理工作中得到了日益广泛的应用[19]。1987年，Reisinger等[20]利用GIS与DSS的集成解决木材收获规划问题[21]；Honea等[21]指出把GIS引入DSS将能够为人们更好地解决决策的问题；Herrington等[22]探索DSS在森林管理方面的应用，Carter等[23]研究GIS与木材收获计划模型的集成系统；Davis等[24]应用DSS与GIS的结合帮助评价短期(年度计划)的基于立地的造林规划，并且与长期的战略规划相结合，为整个林分可持续收获最大化制定10年的造林、收获和更新计划。NED/VS森林资源智能信息管理系统(NED/FVSIntelligentInformationSystemforForestManagement)，是NortheastemResearchStation和美国乔治亚大学人工智能中心于2003年联合研发的一套智能化森林资源信息管理系统，其主要作用是为林地森林资源的整体规划、造林实施方案提供分析支持[25]。由于组件GIS对林业发展具有巨大推动力，发达国家将投入更多人力物力对它进行研究，在未来，非专业的普通用户也能够开发和集成应用系统从而推动GIS大众化进程。随着组件式的发展和分布式对象技术逐渐成熟，未来的万维网GIS将是基于COM/ActiveX或CORR/Java开发的分布式对象万维网GIS。同时，降低开发成本和使用复杂性将是林业发达国家极力探索研究的问题，GIS开发应用者，不必掌握专门的GIS开发语言，只需熟悉基于Windows平台的通用集成开发环境，以及组件GIS各个开发控件的属性方法和事件就可以完成应用系统的开发和集成[26]。3.2、国内研究现状3.2.1国内桉树人工林研究现状和发展趋势按树自1890年引人中国，在中国栽培已有100多年历史，由于按树的速生、高产和良好的适应性，在中国热带、南亚热带广泛种植，按树自引人中国以来，在很长一段时间内，只是作为零星种植和四旁绿化，并没有引起人们的注意。20世纪50年代以来，中国政府先后在广东、广西建立专门经营按树生产的雷州林业局和桂南林业局等，开辟了大规模进行按树生产的先河，但品种只有柠檬按、窿缘按、赤按(少量)、野按、大叶按。80年代后期，中国政府十分重视按树科研和经营，为此，国家在广东湛江建立了林业部按树研究开发中心，组织协调全国的按树研究工作，并以按树中心为依托，成立了中国林学会按树专业委员会[27]。针桉树(Eucalyptus)具有速生、丰产、抗逆性强、耐贫瘠、干形较好和用途广泛等优势，已成为我国南方速生丰产林的主要造林树种[28]。发展桉树人工林不仅是我国国民经济建设的需要，也是我国建设生态林业、发展区域优势、农民脱贫致富的需要[29]。目前我国桉树人工林面积仅次于印度与巴西，居世界第三位[30]，主要分布在我国的广东、广西、海南、云南、福建、四川、江西、湖南等地[31]。中国种植桉树的省(区)有17个，涉及600多个县(市、区)，桉树人工林面积已超过260万hm2，在华南地区，有70%～80%的桉树人工林属于短周期人工林，其中绝大部分的林地采取连栽方式[32]。在桉树人工林造林对生态环境影响方面，国内学者认为，作为外来树种，桉树的化感作用为其在新生境的生长和生殖提供了新武器[33]，是导致桉树人工林生态系统物种多样性减弱的重要原因，因此在营造林是需要充分做好前期准备工作，减少甚至避免桉树人工林对生态环境的影响。曾觉民等[34]认为桉树人工林并不会降低原有的生物多样性，只是由于桉树所处的环境条件太恶劣，仅有少数物种能适应的缘故。陈少雄[35]曾指出，桉树人工林的生物多样性下降是经营者的责任，而非桉树本身的影响，很多地方的桉树人工林中杂草丛生，鸟兽随处可见，即使是在备受争议的雷州半岛的桉树林里，杂草和灌木生长茂密的桉树林也随处可见。有学者认为，随着桉树人工林的大发展和连栽制度的全面推行，桉树人工林的生态脆弱性进一步凸显，“桉树争论”愈演愈烈，桉树发展已经成为社会广泛关注的焦点[36-4