基于SOM神经网络的新化县森林健康评价

摘要

森林健康评价研究是当前林业和生态保护研究中的新兴领域，可以为制定科学的森林保护对策提供依据，对提高森林可持续经营水平有重要的指导作用及较高的理论和实际意义。新化县是湖南省重点林区县、林业重点生态工程建设县，对新化县森林健康状况进行评价研究，不仅有利于决策者和研究者及时、准确地了解和掌握新化县森林健康现状，为研究区森林可持续经营提供参考依据，而且有助于丰富和补充森林健康评价领域的研究对象、内容和方法。
　　本研究采用新化县2014年森林资源二类调查数据，将自组织特征映射(SOM)神经网络应用到森林健康评价领域，并与地理信息系统技术(GIS)相结合，基于森林经营小班尺度，对新化县森林健康状况进行定量分级评价，并在此基础上进行原因分析和森林健康经营措施的探讨，得到结果如下:
　　(1)从结构完整性、功能稳定性、系统活力性和可持续性4个层面，采取主成分分析、定量和定性分析相结合的方法针对研究区乔木林地、竹林地、灌木林地分别构建了一套基于小班尺度的森林健康评价指标体系。
　　(2)基于选取的健康评价指标构建SOM分等网络模型，将新化县森林健康划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ五个等级，分别代表不健康、亚健康、较健康、健康和优质健康。根据评价结果得出新化县森林的总体健康水平不高，主要以较健康状态为主，其中，优质健康、健康、较健康、亚健康和不健康的小班数量分别为12378个、18454个、28339个、14427个、13422个，分别占总小班个数的14.2％、21.2％、32.6％、16.6％和15.4％;处于优质健康、健康、较健康、亚健康和不健康等级的小班面积分别为26309.5hm2、43426.9hm2、67726.4hm2、31638.0hm2和34866.6hm2，分别占小班总面积的12.9％、21.3％、33.2％、15.5％和17.1％。
　　(3)本研究对起源、地类、林种、龄组和优势树种的健康状况进行对比分析，得出造成研究区森林健康状况不理想的主要原因是林分结构不合理、林种结构不合理、龄组结构不合理。
　　(4)综合森林健康评价结果和原因分析，针对研究区森林在可持续发展方面遇到的问题，提出加强森林抚育、优化林分结构、加大封山育林和生物多样性保护力度;调整林种结构、实现分类经营、控制采伐限额、降低主伐产量;加大营林生产力度、全方位经营、调整龄组结构等措施来改善研究区的森林健康状况，从而为构建可持续发展的绿色生态新化提供有力支撑。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 前言

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究目的和意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 SOM人工神经网络国内外研究现状

1．2．2 国内外森林健康研究概况

1．3 SOM神经网络概述

1．3．1 人工神经网络基本概念

1．3．2 人工神经网络的分类

1．3．3 自组织神经网络SOM的特点

2 研究区域概况

2．1 自然地理条件

2．1．1 地理位置

2．1．2 地形地貌

2．1．3 气候水文条件

2．2 社会经济条件

2．3 森林资源概况

3 研究内容、方法及技术路线

3．1 研究内容

3．2 研究方法

3．2．1 数据的收集和处理

3．2．2 评价体系构建方法

3．2．3 主成分分析法

3．2．4 定性分析与定量分析相结合方法

3．2．5 SOM神经网络法

3．3 技术路线

4 新化县森林健康评价

4．1 森林健康评价指标体系的构建

4．1．1 评价指标的筛选原则

4．1．2 评价指标的分类

4．1．3 评价指标的筛选和确定

4．2 评价指标等级的划分

4．2．1 定性指标的量化处理

4．3 SOM森林健康评价分等网络模型的构建

4．3．1 SOM健康模型

4．3．2 SOM森林健康评价分等网络模型的构建

4．4 评价等级的划分

4．5 森林健康评价SOM神经网络模型

4．6 森林健康评价

4．6．1 不同起源健康状况分析

4．6．2 不同地类健康状况分析

4．6．3 不同林种健康状况分析

4．6．4 不同龄组健康状况分析

4．6．5 优势树种健康状况分析

4．7 森林现状原因分析

4．7．1 林分结构不合理

4．7．2 林种结构不合理

4．7．3 龄组结构不合理

5 新化县森林健康经营探讨

5．1 森林健康经营的原则

5．2 森林健康经营的对策

6 结论与讨论

6．1 结论

6．2 讨论

参考文献

附录攻读学位期间的主要学术成果

致谢