加强森林可视化模型模拟技术研究

中国园林网12月24日消息：中国林业科学研究院资源信息研究所的张怀清研究员带领的林业虚拟现实与可视化模拟技术研究团队攻关的森林可视化模拟技术已于日前取得重大突破。这是我国林业科学家在有机结合林业科学与现代信息技术、推动林业科技与经济发展领域收获的又一新进展。  

该成果的主要支持项目包括国家高技术研究发展（863）计划“数字化森林模型与可视化模拟关键技术研究”、国家自然科学基金项目“杉木林分环境与生长交互行为建模与可视化模拟”、林业公益性行业科研专项“林分结构与生长模拟技术研究”、引进国际先进林业科学技术（948）项目“森林经营可视化模拟技术引进”、中央级公益性科研院所专项“杉木人工林林分经营可视化模拟技术研究”等重要专项科研计划。  

张怀清团队的森林可视化模拟技术成果主要创新点涉及树木、林分、森林景观、森林经营等多个层面的可视化模拟技术方向。在过去十年的攻关过程中，他们通过突破参数化树木形态三维可视化模拟方法，研建了基于分枝类型的树木三维形态结构快速构建算法；突破了树木形态与生长的耦合技术，研建了树木形态结构模型与生长模型的耦合算法，研发了树木可视化模拟软件系统，实现了不同立地条件下的树木生长动态可视化模拟；突破了基于地基激光雷达三维点云数据的林木形态参数自动获取技术与林木三维形态结构重建技术，研发了面向林分建模的三维树种库；在研究林分直径结构规律、树高结构规律、林分空间分布格局及其生长规律的基础上，突破了林分空间结构与生长的可视化模拟方法和模型，实现了人工林林分在不同环境条件下的生长动态可视化模拟。研发了基于GIS数据的虚拟森林环境的构建方法，提出了在虚拟森林环境中模拟林分经营模拟方法，以具体森林经营措施为例，实现了在三维虚拟森林环境中的森林经营措施的过程和结果模拟。  

张怀清说，他们团队在湖南攸县黄丰桥国有林场、甘肃小陇山林业实验局等地建立了产学研试验基地，开展了长期的试验基地建设，与国内相关科研院所、高校建立了联合攻关的合作机制，森林可视化模拟技术研究正在朝更深更广的方向快速发展，其中混交林分生长与竞争可视化模拟、大视景虚拟森林与交互式森林经营仿真模拟等技术正在处于研发阶段，这些成果将为林业信息化建设的发展提供关键技术支撑。截至目前为止，该成果已发表相关学术论文50余篇，申请发明专利2项，获得软件著作权登记15项，认定科技成果2项。这一成果如今已在北京、湖南、甘肃、福建等省市展开了推广应用，并已收获良好的应用效果。  

森林可视化模拟技术通过计算机模型和可视化模拟手段表达及分析复杂的森林状况及其生长变化，从而进行森林经营管理模拟和辅助决策分析。成果的应用有利于森林经营管理者和决策者从宏观、全局和空间角度了解和掌握森林生长变化及其经营效果，为林业科研、生产和科学决策提供直观、形象、全新的三维森林可视化模拟平台，显著提升森林经营管理水平。森林可视化模拟技术使林业管理者从视觉上感受森林生长的变化，从费时费力的现场转移到省时省力的直观、形象和逼真的三维森林可视化模拟环境，大大节约外业调查时间，对于提高我国森林资源信息化管理的水平具有重要的意义。  

张怀清谈到，我国的森林可视化模型模拟研究起步较晚，研发之路是一个长期、艰苦的过程。对于今后工作的开展他认为：一是突出自主核心技术研发。从森林可视化模拟理论、方法、技术等方面上逐步形成完善的科学体系，形成自主创新的成熟软件和专利产品。二是着重创新团队建设，特别是加强跨地域、跨单位、跨学科创新团队的建设。三是加强长期实验基地的建设，开展连续观测实验显得极其迫切。四是注重技术的应用推广。逐渐将新技术转化为生产力，积极推动可视化模拟技术在森林经营管理中的普及。

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