[发明专利]基于林分发育指数的次生林间伐方法

权利要求书

1.一种基于林分发育指数的次生林间伐方法，其特征在于，包括以下步骤，

A、对样地内胸径大于5cm的样木进行每木检尺，记录每株样木的树种名称、胸径、树高、位置坐标；

B、依据样地位置与树种组成，确定植物区系和所处的演替阶段，并按顶级树种、伴生树种、先锋树种和外来树种划分样地树种；

C、构建基于林分发育指数的多目标模型，包括林分混交度、树种优势度、林分竞争指数和林分角尺度；

D、利用改进的遗传算法对多目标模型进行求解，获取次生林最优抚育间伐方案；

所述步骤C中基于林分发育指数的多目标模型为：

其中，SDI为林分发育指数，g为间伐后的保留木，M_g为间伐后林分混交度，A_g为间伐后树种优势度，CI_g为间伐后林分竞争指数，W_g为间伐后林分角尺度；

所述多目标模型中M_g是单木混交度M_i的均值，M_i计算公式如下：

式中，当参照树i与第j株相邻木为不同种时，u_ij为1，否则为0；

所述多目标模型中CI_g是单木竞争指数CI_i的均值，CI_i计算公式如下：

式中，d_j为相邻木的胸径,L_D为结构单元内4株相邻木与参照树距离的平均值，d_i为参照树的胸径，L_ij代表相邻木j和参照树i之间的距离；

所述多目标模型中W_g是单木角尺度W_i的均值，W_i计算公式如下：

式中，当参照树i与第j株相邻木的α夹角＜72°时，Z_ij为1，否则为0；

所述多目标模型中树种优势度A_g计算公式如下：

式中，D_g为相对显著度，即顶级树种断面积占林分总断面积的比值；为顶级树种大小比数均值，树种大小比数U_i计算公式如下：

式中，如果参照树i的胸径比第j株相邻木小，k_ij为1，否则为0；

所述多目标模型的约束条件为：

1)S_g＝S₀

2)d_g＝d₀

3)1.3≤q_g≤1.7

4)M_g≥M₀

5)A_g≥A₀

6)CI_g≤CI₀

7)|W_g-0.496|≤|W₀-0.496|

8)N_p≥0.7N₀

9)D_t≤D₀

式中，S₀、S_g为间伐前后林分树种个数；d₀、d_g为间伐前后林分径级个数；q_g为间伐后的林分q值；M₀、M_g为间伐前后林分混交度；A₀、A_g为间伐前后树种优势度；CI₀、CI_g为间伐前后林分竞争指数；W₀、W_g为间伐前后林分角尺度；N₀、N_p为间伐前后林木株数；D_t为间伐木直径；D₀为间伐前林分优势木平均直径；

所述步骤D中改进的遗传算法为：

(1)采用整数编码方式对林分样木进行编码，即用0、1分别表示样木的间伐与保留；

(2)初始化参数，参数包括种群数量、遗传代数、样木间伐概率；

(3)计算个体适应度，记录每一世代中适应度值最大的间伐方案；

(4)采用轮盘赌法对间伐木进行选择，构成配对染色体；

(5)采用多点交叉方式对配对染色体进行交叉；

(6)采用随机突变方式对染色体进行变异；

(7)世代交替，重复(3)-(6)步，直至达到迭代次数为止；

(8)按适应度值大小，输出最优间伐方案。

2.按照权利要求1所述的一种基于林分发育指数的次生林间伐方法，其特征在于：所述步骤A中样地的规格为100m×100m。