森林資源系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)仿真與現(xiàn)代化管理(編輯修改稿)
2025-09-13 14:01 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 即起始狀態(tài)P(0)，如何從目前的狀態(tài)P(0)達(dá)到所需要或要達(dá)到的狀態(tài)P(t)，應(yīng)采取什么經(jīng)營(yíng)措施，即通過采（μ）多少，造（φ）多少，長(zhǎng)（φ）多少才能達(dá)到所要求的狀態(tài)，即通過什么樣的經(jīng)營(yíng)措施和方案才能達(dá)到。這些都可以通過方程分別求得每一個(gè)基本函數(shù)的值，該值就是應(yīng)該采取的措施值，這一完整的經(jīng)營(yíng)方案，經(jīng)營(yíng)措施的優(yōu)化過程，通過系統(tǒng)的仿真模型編制成仿真軟件，在計(jì)算機(jī)上通過仿真計(jì)算完全可以實(shí)現(xiàn)。并且可以對(duì)多個(gè)方案，各種可能的經(jīng)營(yíng)措施進(jìn)行模擬、試驗(yàn)、對(duì)比等仿真計(jì)算，尋求最優(yōu)或最佳方案和措施。這是計(jì)算機(jī)仿真的一大優(yōu)點(diǎn)，人工計(jì)算是不可想象的。(3)控制的仿真計(jì)算在控制論中，許多復(fù)雜系統(tǒng)的控制問題都是利用系統(tǒng)的仿真計(jì)算而實(shí)現(xiàn)可控計(jì)算和討論，把仿真計(jì)算作為實(shí)現(xiàn)可控計(jì)算的工具和方法之一。同樣森林資源的結(jié)構(gòu)調(diào)整以及森林資源的最優(yōu)控制等都可以通過描述森林資源的數(shù)理方程在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行仿真計(jì)算來(lái)實(shí)現(xiàn)。森林資源的結(jié)構(gòu)調(diào)整其實(shí)質(zhì)是森林資源的分布結(jié)構(gòu)調(diào)整。就是由現(xiàn)在的一種不合理（不理想）的分布結(jié)構(gòu)狀態(tài)出發(fā)，在一定時(shí)間內(nèi)或在最短的時(shí)間內(nèi)通過不斷的調(diào)整控制變量，平穩(wěn)過渡到理想（合理）的結(jié)構(gòu)狀態(tài)，是一個(gè)控制問題。在林業(yè)實(shí)際生產(chǎn)中，森林資源分布結(jié)構(gòu)的調(diào)整主要是通過采伐和造林更新達(dá)到調(diào)控的目的，在目前的科技水平下林木的生長(zhǎng)速度還無(wú)法做到控制。森林資源的控制就是通過可控制變量的取值范圍和大小進(jìn)行調(diào)控，在使得路徑最短（最優(yōu)）或時(shí)間最短（最優(yōu)）或結(jié)構(gòu)最佳等的情況下由目前的狀態(tài)過渡到理論或要求的狀態(tài)。這一討論和分析過程同樣也可以通過仿真計(jì)算而實(shí)現(xiàn)。例如森林資源的可持續(xù)發(fā)展的定量描述只有通過描述森林資源的數(shù)理方程而建立的控制理論和方法、仿真理論和方法才能建立和完成。同樣，森林資源與環(huán)境和人類社會(huì)關(guān)系的協(xié)調(diào)、平衡和發(fā)展及其實(shí)現(xiàn)也只有通過森林資源的控制理論和方法與森林資源的仿真理論和方法才能建立和實(shí)現(xiàn)。(4)運(yùn)用森林資源的計(jì)算機(jī)仿真替代傳統(tǒng)的經(jīng)營(yíng)方案編制森林經(jīng)理學(xué)（森林的經(jīng)營(yíng)和管理的科學(xué)）的主要研究?jī)?nèi)容之一是編制施業(yè)案或稱經(jīng)營(yíng)方案等。過去編制經(jīng)營(yíng)方案是根據(jù)森林的現(xiàn)狀（靜態(tài)）和林分的狀況及地形、土壤、氣候等因素，并且根據(jù)編制人員理論和經(jīng)驗(yàn)而確定森林資源今后5年或10年或更長(zhǎng)時(shí)間對(duì)經(jīng)營(yíng)的目的（要達(dá)到目標(biāo)），應(yīng)采取的措施如撫育、間伐等編制一個(gè)實(shí)施方案。這樣編制出的方案是一個(gè)靜態(tài)、一成不變的東西，是憑人的某種主觀意識(shí)和經(jīng)驗(yàn)而編制的。而森林資源及其環(huán)境時(shí)刻都在變化，其中很多因素是人無(wú)法控制和預(yù)知的。因此，用一個(gè)既定的方案去要求一個(gè)分復(fù)雜而不斷變化著的系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)預(yù)先的目標(biāo)，這是很難想象的。事實(shí)上生產(chǎn)中幾乎所有編制的經(jīng)營(yíng)方案都無(wú)法實(shí)踐，都行不通。借助森林資源的數(shù)理模型，在計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)森林資源系統(tǒng)動(dòng)態(tài)變化和模擬仿真，從而達(dá)到制定各種最佳方案并加以實(shí)施，做到時(shí)時(shí)掌握森林資源系統(tǒng)的變化情況以及發(fā)展趨勢(shì)。因此，用建立森林資源計(jì)算機(jī)仿真計(jì)算和決策支持系統(tǒng)代替經(jīng)營(yíng)方案及其編制完全可能和可行。 森林資源仿真的輔助計(jì)算為了實(shí)現(xiàn)各種仿真計(jì)算的目標(biāo)，需要進(jìn)行仿真的輔助計(jì)算，以滿足仿真計(jì)算所需的參數(shù)，指標(biāo)、數(shù)據(jù)及處理數(shù)據(jù)的技術(shù)方法，使得仿真計(jì)算有較好的效果。其內(nèi)容主要有基本參數(shù)的提取，參數(shù)的延伸、指標(biāo)參數(shù)體系的計(jì)算，將n階轉(zhuǎn)移矩陣變?yōu)橐浑A轉(zhuǎn)移矩陣的計(jì)算等。(1)基本參數(shù)的提取的計(jì)算在進(jìn)行森林資源的計(jì)算機(jī)仿真計(jì)算時(shí)，需要基本參數(shù)即郁閉成林率φ(t)，生長(zhǎng)率ψ(t)，死亡率μ(t)才能進(jìn)行各種模擬計(jì)算。這些參數(shù)的獲取主要是通過森林資源的各種調(diào)查資料如連續(xù)定位調(diào)查的材料；各種圖面材料；遙感的衛(wèi)片或航片；森林資源的各種檔案等，從它們當(dāng)中進(jìn)行提取、統(tǒng)計(jì)而獲得。因此形成了較為完整的參數(shù)提取方法。(2)基本函數(shù)值外延的計(jì)算利用數(shù)學(xué)模型對(duì)森林資源進(jìn)行預(yù)測(cè)，其實(shí)就是對(duì)模型的基本函數(shù)μ(死)、φ（生）、ψ（長(zhǎng)）等進(jìn)行外推。根據(jù)這些基本函數(shù)的物理意義、特點(diǎn)和規(guī)律可以從許多外推的數(shù)學(xué)方法中選取適合于基本函數(shù)的特點(diǎn)和需要的外推方法進(jìn)行外推計(jì)算。其方法一般有平均法、曲線擬合法、參數(shù)辯識(shí)法、時(shí)間序列法等等。(3)指標(biāo)參數(shù)體系的計(jì)算在森林資源仿真計(jì)算時(shí)，不僅需要計(jì)算出森林資源的狀態(tài)值而且需要計(jì)算出許多評(píng)價(jià)森林資源質(zhì)量和數(shù)量的各種指標(biāo)參數(shù)，而每一項(xiàng)指標(biāo)參數(shù)是從某一方面和某一角度定量的刻畫系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律和特點(diǎn)。而所有的各種指標(biāo)參數(shù)構(gòu)成了指標(biāo)參數(shù)體系，指標(biāo)參數(shù)體系是從各個(gè)方面較完整地描述了系統(tǒng)數(shù)量和質(zhì)量的特點(diǎn)。對(duì)各種指標(biāo)參數(shù)的計(jì)算給出公式或計(jì)算方法并編成軟件，在森林資源仿真計(jì)算時(shí)可隨時(shí)調(diào)用。(4)將n階轉(zhuǎn)移矩陣變?yōu)橐浑A轉(zhuǎn)移矩陣的計(jì)算在進(jìn)行森林資源系統(tǒng)分析中，特別是在林業(yè)資源預(yù)測(cè)或監(jiān)測(cè)中，怎樣將步長(zhǎng)為n年的轉(zhuǎn)移頻率矩陣變?yōu)橐荒甑钠骄D(zhuǎn)移頻率矩陣，以便達(dá)到逐年對(duì)森林資源進(jìn)行系統(tǒng)分析以及預(yù)測(cè)、監(jiān)測(cè)、結(jié)構(gòu)調(diào)整和其它用途的目的，是一項(xiàng)
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