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冲击波作用下杉木树冠模型的载荷模型研究
1
作者 石泽辉 陈利 +2 位作者 龙仁荣 张庆明 张晓伟 《兵器装备工程学报》 北大核心 2025年第4期73-81,共9页
目前对于树木在爆炸冲击波作用下响应的研究尚缺乏明确的树冠承受载荷的计算方法,在计算流场中的结构所受力时,阻力系数是一个关键参数。为了研究冲击加载条件下的阻力系数规律,选用了激波管等设备对杉木模型进行冲击波加载实验,并基于... 目前对于树木在爆炸冲击波作用下响应的研究尚缺乏明确的树冠承受载荷的计算方法,在计算流场中的结构所受力时,阻力系数是一个关键参数。为了研究冲击加载条件下的阻力系数规律,选用了激波管等设备对杉木模型进行冲击波加载实验,并基于实验所获得的冲击波超压参量与杉木模型运动参量,引入冲击波方程组与气体等熵卸载理论计算作用过程中的冲击波特征参量;引入冲击塑性变形的理论计算杉木模型在冲击加载后最大运动速度,将两者通过动量矩方程联立,计算出了实验模型所对应冲击加载过程的动态阻力系数。通过量纲分析,得到了模型树冠结构的动态阻力系数与冲击波超压峰值、目标单位面积所受冲击作用冲量之间的关系,并将实验分析得到的动态阻力系数分布规律与典型结构的阻力系数规律进行对比,探究了阻力系数变化规律的相似性。该动态阻力系数计算方法可为冲击加载下树木目标的响应计算提供理论依据。 展开更多
关键词 冲击加载 树冠模型 激波管 阻力系数 量纲分析
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基于TLS的长白落叶松人工林树冠体积模型
2
作者 沈玉曦 田栋元 姜立春 《中南林业科技大学学报》 北大核心 2025年第4期65-75,共11页
【目的】树冠是衡量树木活力的重要指标,开发树冠体积模型可为林分冠层结构的管理和优化提供理论依据。【方法】以长白落叶松Larix olgensis人工近成熟林为研究对象,使用地基激光扫描技术(Terrestrial laser scanning,TLS)获取的点云数... 【目的】树冠是衡量树木活力的重要指标,开发树冠体积模型可为林分冠层结构的管理和优化提供理论依据。【方法】以长白落叶松Larix olgensis人工近成熟林为研究对象,使用地基激光扫描技术(Terrestrial laser scanning,TLS)获取的点云数据提取单木信息,包括胸径、树高、冠幅、冠长和树冠体积,使用K-means聚类分析将样地内林木划分为优势木、平均木和被压木3个等级并将其设置为哑变量引入树冠体积预测模型中,通过再参数化方法纳入协变量,构建广义树冠体积模型,并模拟树冠体积随树冠尺寸、竞争强度和结构多样性梯度变化的响应。【结果】K-means聚类分析法能够客观地描述不同生长优势的林层间树冠体积的差异;十折交叉检验的结果表明以林木分级作为哑变量,包含单木和林分变量的落叶松树冠体积模型具有稳健的预测能力,精度满足林业工作适用标准;落叶松的树冠体积随着冠幅和冠长的增加而增加,随着林分密度和基尼系数的增加而减小。【结论】通过建立树冠体积模型,揭示了树木大小、树冠因子、林分结构多样性和种内竞争与树冠体积之间的关系,可为人工林冠层优化管理提供参考。 展开更多
关键词 长白落叶松人工林 树冠体积模型 哑变量 林木分级 林分结构多样性 地基激光扫描
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福建杉木树冠外轮廓和树冠体积相容性模型 被引量：8
3
作者 吴丹子 王成德 +1 位作者 李倞 刘敏 《浙江农林大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第1期114-121,共8页
[目的] 树冠外轮廓模型不仅能够描述任意位置处树冠半径,而且能够推导预测树冠体积与树木地上部分生物量。根据福建地区98块杉木Cunninghamia lanceolata人工林样地的413株杉木调查数据,构建了具有同一套模型参数的树冠外轮廓模型和树... [目的] 树冠外轮廓模型不仅能够描述任意位置处树冠半径,而且能够推导预测树冠体积与树木地上部分生物量。根据福建地区98块杉木Cunninghamia lanceolata人工林样地的413株杉木调查数据,构建了具有同一套模型参数的树冠外轮廓模型和树冠体积预测联立方程组系统。 [方法] 选取4种常用的可积分树冠外轮廓备选模型,利用积分法对备选模型进行推导,得到树冠体积预测模型;将模型方程分别两两联立建立树冠外轮廓与体积相容性联立方程组,并利用SAS软件模块中的似乎不相关回归过程估计联立方程组模型系统的参数。为了消除模型异方差,采用加权回归方法拟合模型,并对不同模型系统的拟合精度、预测精度进行对比分析。 [结果] 基于模型4的联立方程组拟合精度高、预测性能好,其树冠外轮廓和体积拟合精度分别达到0.829 5和0.861 0,预测结果精度分别为0.803 9和0.856 0;通过似乎不相关回归法解决了联立方程组共线性问题,加权回归方法一定程度上消除了模型中存在的异方差性。 [结论] 所构建的树冠外轮廓-体积一致性模型方程实现了树冠外轮廓与体积模型之间互相推导,为进一步估测树木地上部分生物量提供了理论依据。 展开更多
关键词 森林测计学 树冠外轮廓模型 体积预测模型 相容性联立方程组 似乎不相关回归
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利用Alpha-shape算法进行树冠三维模型构建 被引量：18
4
作者 李庆 高祥伟 +4 位作者 费鲜芸 张红 王健 崔云健 李彬 《测绘通报》 CSCD 北大核心 2018年第12期91-95,共5页
为了研究树冠三维模型的构建,以常用绿化树种榉树为样本,通过三维激光扫描技术获取点云数据,运用alpha-shape算法进行树冠三维模型构建,并通过调整其α参数,得到不同的三维模型构建效果。结果表明,当参数α取值较大时,构建的三维模型较... 为了研究树冠三维模型的构建,以常用绿化树种榉树为样本,通过三维激光扫描技术获取点云数据,运用alpha-shape算法进行树冠三维模型构建,并通过调整其α参数,得到不同的三维模型构建效果。结果表明,当参数α取值较大时,构建的三维模型较综合,树冠内部变化无法描述;随着α值的减少,构建的三维模型越来越精细,当减少到一定值时,得到的图形是一些离散的面片,重建结果不完整,不能形成树木模型。利用alpha-shape算法构建的树冠三维模型能够反映出树冠的不同空间形态特征,可作为计算冠层结构参数的基础和依据,深入研究可进一步计算相关结构参数。 展开更多
关键词 点云数据 树冠三维模型 三维重建 alpha-shape 三维激光扫描技术
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大比例尺航片正射影像中的树冠提取 被引量：6
5
作者 李超 岳树峰 +3 位作者 王胜蕾 王绪鹏 刘银帮 李凤日 《东北林业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第9期71-73,77,共4页
为使森林航片的分类精度达到单株林木提取水平,以凉水国家级自然保护区1:8000正射影像、DEM及红松(Pinus koraiensis)生境、立地条件特征为基础,对航片进行了传统的非监督分类、监督分类和专家分类,并对其分类机理进行了分析,提取了红... 为使森林航片的分类精度达到单株林木提取水平,以凉水国家级自然保护区1:8000正射影像、DEM及红松(Pinus koraiensis)生境、立地条件特征为基础,对航片进行了传统的非监督分类、监督分类和专家分类,并对其分类机理进行了分析,提取了红松树冠光谱特征、纹理特征。在构建的红松树冠识别模型基础上,执行分类,并运用混淆矩阵分析法对分类结果进行了精度检验。结果表明:将纹理信息、DEM信息、红松生境及立地条件特征信息作为专家知识,构建红松树冠识别模型进行分类的方法,能有效地降低地物分类中"同物异谱"和"同谱异物"现象,使分类的总体精度达到96%,比监督分类提高了10%,从而使大比例尺森林航片分类精度达到了单株林木提取水平。 展开更多
关键词 正射影像 红松 监督分类 专家分类 树冠识别模型
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基于无人机成像的人工银杏林地上生物量估测方法
6
作者 黄俊红 郑一力 +4 位作者 朱学岩 胡雪杨 陈锋军 李金峰 谭小宁 《林业工程学报》 北大核心 2025年第6期98-107,共10页
为探究深度学习模型在人工林树冠分割中的性能,构建合适的树冠面积和胸径拟合模型,以便准确估算人工林地上生物量,该研究以北京市房山区西南召村人工银杏林为研究区域,使用无人机采集树木影像。利用多视图三维重建技术生成银杏林三维稠... 为探究深度学习模型在人工林树冠分割中的性能,构建合适的树冠面积和胸径拟合模型,以便准确估算人工林地上生物量,该研究以北京市房山区西南召村人工银杏林为研究区域,使用无人机采集树木影像。利用多视图三维重建技术生成银杏林三维稠密点云,以提取单株树高;借助YOLOv7模型分割研究区域正射影像中的树冠,以提取单株树冠面积,建立树冠面积与胸径之间的拟合模型,选择最优拟合模型预测胸径;最后利用以树高和胸径为变量的异速生长方程估算银杏林地上生物量。结果表明:YOLOv7模型在识别分割单株树冠方面表现良好,其精确率达95.88%,召回率为95.26%,平均单张图片识别时间仅为18.45 ms,与Mask R-CNN、DeepLapV3+、UperNet和U-Net模型相比,YOLOv7模型树冠分割精度更高,单张图片平均识别时间更短;提取的单株树高决定系数(R^(2))达0.928;最优树冠面积-胸径拟合模型为对数模型,利用此模型所预测胸径的R^(2)为0.803,均方根误差(RMSE)为1.125 cm;所估算的人工银杏林地上生物量的R^(2)为0.779,RMSE为4.985 kg。这些结果证明YOLOv7模型具有良好的树冠分割效果,树木树冠面积和胸径之间存在较高相关性,可利用此方法快速有效地估算森林地上生物量,为监测人工林的生长状况提供技术参考。 展开更多
关键词 无人机影像 YOLOv7 树高 树冠面积-胸径拟合模型 地上生物量
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帽儿山天然次生林主要阔叶树种叶量分布模拟 被引量：9
7
作者 卢军 李凤日 +1 位作者 张会儒 张守攻 《林业科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第12期114-120,共7页
2007年,在黑龙江省帽儿山林区,设置30块天然次生林固定标准地,获取10个阔叶树种176株解析木,总共测量3401个活枝条的叶生物量。建立10个阔叶树种的单木模型来预测活树冠内叶量的垂直分布,用3参数Chapman-Richards方程来估计叶量在树冠... 2007年,在黑龙江省帽儿山林区,设置30块天然次生林固定标准地,获取10个阔叶树种176株解析木,总共测量3401个活枝条的叶生物量。建立10个阔叶树种的单木模型来预测活树冠内叶量的垂直分布,用3参数Chapman-Richards方程来估计叶量在树冠内相对高度处的累积叶量分布。参数估计的结果表明:在α=0.05的置信度下,相关系数都超过0.91,白桦达到0.98;水曲柳冠内最大叶量出现在最高位置0.82CL(冠长)处,最低的是黄菠萝,出现在0.52CL处;其他树种分布在这个区间之内,白桦为0.66CL,柞树为0.78CL;天然次生林阔叶树种的叶量在树冠的上部(0.3CL以下)所占比例很小,在树冠的中部以及中下部(0.4CL～0.8CL)叶量所占比例最大,几乎集中了整个树冠60%～70%的叶量,其中,白桦达到72.22%,杨树达到72.55%,水曲柳最低为57.51%,而在树冠的下部(0.8CL以下),几乎占很少的叶量,大约10%左右。本研究提出的这种累积叶量分布模型可以应用于采伐设计、合理的间伐收获方法和不同收获生产中的林分营养物质消长预估。 展开更多
关键词 天然次生林 叶量 累积树冠生物量模型 冠长
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基于形态结构特征参数的樟子松人工林单木可视化研究 被引量：8
8
作者 董灵波 刘兆刚 《北京林业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第5期20-27,共8页
为更加直观地展示樟子松人工林单木的整个生长过程,将系统分析方法和数学建模技术应用于樟子松人工林单木的形态模拟。通过对樟子松人工林单木形态数据的定量分析,结合前人的研究成果,构建了樟子松人工林单木形态模拟模型,并以VC++6.0... 为更加直观地展示樟子松人工林单木的整个生长过程,将系统分析方法和数学建模技术应用于樟子松人工林单木的形态模拟。通过对樟子松人工林单木形态数据的定量分析,结合前人的研究成果,构建了樟子松人工林单木形态模拟模型,并以VC++6.0为开发平台,利用OpenGL构建了樟子松人工林单木生长模拟系统,整个系统由形态模型模块、树冠结构模块、生长模型模块、可视化模块、场景控制模块、数据库和人机交互界面组成。系统运行结果表明:该系统实现了樟子松人工林单木生长机制与形态特征可视化表达的有机融合,展示了树冠结构模型、生长模型与可视化有机融合的思路;该系统不仅能很好地模拟樟子松人工林单木的形态特征,还能较逼真地实现樟子松人工林单木生长过程的模拟。樟子松人工林单木的可视化为人工林的可视化经营提供了基础,同时对于其他树种的可视化表达也有很好的借鉴意义。 展开更多
关键词 樟子松人工林 生长模型 树冠结构模型 形态模型 可视化
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不同森林群落结构与光能利用率的关系 被引量：2
9
作者 赵宝忱 刘自强 吴淑杰 《植物研究》 CAS CSCD 北大核心 1995年第2期256-262,共7页
本文在人工落叶松纯林及人工落叶松与水曲柳混交林的林冠观测数据的基础上建立了落叶松和水曲柳的树冠锥体模型。通过对上述两种森林群落结构的太阳辐射的观测，利用电磁波的吸收、反射和透射理论分别对以上两种森林群落的光能利用率进... 本文在人工落叶松纯林及人工落叶松与水曲柳混交林的林冠观测数据的基础上建立了落叶松和水曲柳的树冠锥体模型。通过对上述两种森林群落结构的太阳辐射的观测，利用电磁波的吸收、反射和透射理论分别对以上两种森林群落的光能利用率进行了计算。结果表明理论计算值与实测结果基本一致；双层次混交林的光能利用率高于单层纯林的光能利用率。 展开更多
关键词 树冠锥体模型 森林群落 种群结构 光能利用率
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