內容介紹
內 容 提 要本書系統地介紹了森林生態學建模與仿真的基本概念、數學理論、量綱
分析、模擬程式和語言，以及建模的基本原則和理論，從多個方面對森林生
態學模型進行了分類，選擇當前較為著名的各類模型進行剖析，評述了各類
模型的建模理論、方法、套用範圍及存在的問題；對林隙模型進行了改進，並
套用於紅松林結構和動態過程的模擬；最后綜述了現代森林生態學建模研究
的概況和發展趨勢。
本書可供從事森林生態學、植物生態學和森林經營學的研究人員閱讀，
亦可作為林業院校相關專業研究生的教材和參考書。
作者介紹
作者小傳葛劍平，一962年生，東北
林業大學教授，農學博
十。多年來一直從事森林
生態學和森林經營學研
究，發表學術論文30餘
篇，主持完成國家自然科
學基金、林業部和省級科
研課題五項，現為國家科
技攻關專題負責人。曾獲
林業部科技進步一等獎、
國家科技進步三等獎、國
家教委霍英東肯年教師獎
和國務院政府特殊津貼
作品目錄
目 錄1數學模型的基本概念與類型
1.1基本概念
1.1.1模型變數與過程
1.1.2數學仿真（模擬）
1.1.3系統及系統分析
1.2數學模型的類型
1.3模型建立的方法與步驟
1.3.1建模方法
1.3.2建模步驟
2生態學建模的基本理論與原則
2.1生態學建模的物理學理論與原則
2.1.1熱力學基本概念和定理
2.1.2以熱力學理論為基礎的生態系統原理
2.1.3生態系統與環境
2.1.4生態系統的穩定和演替
2.1.5以物理學理論為基礎的建模方法
2.2以生態學原理為基礎的建模方法
3生態學建模的數學理論
3.1地統計學的基本理論和方法
3.1.1半方差及半方差圖的結構分析
3.1.2半方差圖擬合模型
3.1.3空間局部內插法
3.1.4空間局部內插法的類型
3.5地統計分析軟體系統
3.2機率統計模擬理論
3.2.1產生均勻分布隨機數的數學方法
3.2.2均勻隨機數的檢驗
3.2.3產生其它分布隨機數的數學方法
4量綱分析
4.1量和單位
4.2量綱分析
4.3Buckinghamπ定理
4.4量綱分析在生態學研究中的套用
4.4.1確定模型參數的量綱
4.4.2套用量綱分析建立面向過程的林分生長模型
5模擬程式與語言
5.1模擬程式和語言的類型
5.2面向數學方程和結構圖的程式與語言
5.3面向對象的程式設計
5.4數學模擬與“5S”技術
6森林生態學模型分類
6.1以數學理論為基礎的模型分類
6.1.1動態模型
6.1.2矩陣模型
6.1.3隨機模型
6.1.4多變數模型
6.1.5最最佳化及其它模型
6.2以生物組織等級為基礎的模型分類
6.2.1全球尺度模型
6.2.2景觀和區域模型
6.2.3群落尺度模型
6.2.4植物生理生態模型
6.3以系統特性為基礎的模型分類
6.4以干擾理論為基礎的生態學模型類型
6.5全球變化與陸地生態系統中的模型類型
6.5.1全球變化條件下的生態系統生理綜合模型
6.5.2生態系統動力學斑塊模型
6.5.3斑塊尺度至區域尺度的模型
6.5.4元素循環及氣候反饋的區域一
全球尺度植被動態模型
6.6氣候模擬及模型類型
6.6.1氣候模擬概念及模型類型
6.6.2GCM模型類型
6.6.3GCM模型對全球氣候變化的預測
7林隙動態理論及模型
7.1基本概念
7.1.1林隙
7.1.2斑塊
7.1.3斑塊鑲嵌體
7.1.4林隙的時空尺度
7.1.5以林隙為基礎的森林動態理論
7.2林隙模型（GapM0del）
7.2.1基本原理
7.2.2模型的結構
7.3林隙模型的發展趨勢
8林隙動態模型――JABOWA與FOR ET模型
8.1JABOWA模型結構和公式
8.1.1樹木生長方程
8.1.2葉面積的計算
8.1.3樹高與直徑之間的定量關係
8.1.4樹木徑生長方程
8.2環境因子與樹木生長
8.2.1環境的生態作用
8.2.2光強分布與光強回響函式
8.2.3積溫與樹木生長
8.2.4土壤濕度與樹木生長
8.2.5土壤水分飽和與樹木生長
8.2.6土壤養分與樹木生長
8.2.7樹木之間的競爭
8.3樹木死亡過程
8.4樹木更新過程
8.4.1陽性樹種的更新過程
8.4.2中性樹種的更新過程
8.4.3耐蔭性樹種的更新過程
8.5FORET模型程式分析
8.5.1主程式
8.5.2樹種參數輸入子程式INPT
8.5.3樣地初始化子程式PL0TIN
8.5.4產生均勻隨機數子程式RANDOM
8.5.5產生正態隨機數子程式GGNORD
8.5.6樹木死亡過程子程式KILL
8.5.7更新過程子程式BIRTH
8.5.8萌生過程子程式3PROUT
8.5.9樹木生長過程子程式GROW
8.5.10結果輸出子程式OUTPT
8.6紅松林結構和動態的FORET模擬結果
8.6.1參數估計
8.6.2模型運行和結果分析
9林隙動態模型――FORSKA模型
9.1模型中的生態過程與計算公式
9.1.1樹木生長過程
9.1.2樹木生長與環境
9.1.3胸徑生長過程
9.1.4樹冠大小的變化過程
9.1.5樹高方程
9.1.6更新過程
9.1.7樹木死亡過程
9.1.8萌生過程
9.2模型變數、參數和參數估計
9.2.1模型變數和參數
9.2.2參數估計
9.2.3靈敏性分析
9.3模型程式結構分析
9.3.1主程式MAIN
9.3.2數據塊子程式SYSVAR
9.3.3立地和運行參數讀取子程式GETMOD
9.3.4樹種參數子程式GETSPE
9.3.5控制參數讀取子程式GETOUT
9.3.6產生均勻隨機數子程式GETRAN
9.3.7程式初始化子程式INITIA
9.3.8樹木變數讀取子程式IN
9.3.9樹木更新子程式ETBL
9.3.10樹木生長子程式TVXT
9.3.11樹木死亡子程式SKOT
9.3.12林分特徵輸出子程式STAND
9.3.13結果輸出子程式0UT
9.3.14產生泊松分布隨機數子程式PRAND
9.4紅松林結構和動態的FORSKA模擬結果
9.4.1參數估計
9.4.2模擬結果分析
9.5FORSKA模型的發展
10sPACE森林動態的空間模型
10.1模型結構
10.1.1確定樹木分布位置的格線結構
10.1.2重複樣地邊界法
10.1.3確定樹木鄰體的計算方法
10.2模型程式分析
10.2.1更新過程
10.2.2樹木生長過程
10.3紅松林動態的SPACE模擬結果與分析
10.3.1參數估計
10.3.2模擬結果與分析
11森林生態系統流模型
11.1以微分方程組為基礎的流模型
11.1.1模型結構
11.1.2生理生態過程之間以及與環境之間的聯接
11.1.3模型的套用範圍
11.2生物地球化學循環模型（FOREST－BGC）
11.2.1模型結構
11.2.2氣象驅動變數
11.2.3生態過程日變化亞模型
11.2.4生態過程年變化亞模型
11.2.5模型套用
12森林生態學模型研究概況及趨勢
12.1以等級理論為基礎的生態學模型研究
12.2以空間為基礎的森林生態學模型研究
12.2.1以林隙動態模型預測氣候變化下的森林演介
12.2.2以GIS為基礎的空間模型的研究
12.3以植物生理過程為基礎的模型研究
12.3.1大氣C02濃度變化與森林生長
12.3.2降水變化與森林生長
12.3.3植物生長脅迫模型
12.4森林生態系統流模型研究概況
12.4.1生態系統流模型與生理模型的結合
12.4.2生態系統流模型與地理信息系統的結合
12.4.3生態系統流模型與一般環流模型的結合
12.5預測全球植被變化模型的研究
12.6森林生態學模型的發展趨勢
12.6.1異質性與時空尺度
12.6.2社會經濟模型與生態模型的聯接
12.6.3生態學模型的可視化
12.6.4模型檢驗和驗證
12.6.5新理論的套用前景
參考文獻
附錄1FORET模型源程式清單
附錄2FORSKA模型源程式清單
附錄3SPACE模型源程式清單
