森林生態(tài)學建模與仿真內容簡介

本書系統(tǒng)地介紹了森林生態(tài)學建模與仿真的基本概念、數學理論、量綱分析、模擬程序和語言，以及建模的基本原則和理論，從多個方面對森林生態(tài)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、應用范圍及存在的問題；對林隙模型進行了改進，并應用于紅松林結構和動態(tài)過程的模擬；最后綜述了現代森林生態(tài)學建模研究的概況和發(fā)展趨勢。

本書可供從事森林生態(tài)學、植物生態(tài)學和森林經營學的研究人員閱讀，亦可作為林業(yè)院校相關專業(yè)研究生的教材和參考書。

葛劍平，一962年生，東北林業(yè)大學教授，農學博十。多年來一直從事森林生態(tài)學和森林經營學研究，發(fā)表學術論文30余篇，主持完成國家自然科學基金、林業(yè)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(yè)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。

目 錄

1數學模型的基本概念與類型

1.1基本概念

1.1.1模型變量與過程

1.1.2數學仿真（模擬）

1.1.3系統(tǒng)及系統(tǒng)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(tài)學建模的基本理論與原則

2.1生態(tài)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(tài)系統(tǒng)原理

2.1.3生態(tài)系統(tǒng)與環(huán)境

2.1.4生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)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(tài)學原理為基礎的建模方法

3生態(tài)學建模的數學理論

3.1地統(tǒng)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(tǒng)計分析軟件系統(tǒng)

3.2概率統(tǒng)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(tài)學研究中的應用

4.4.1確定模型參數的量綱

4.4.2應用量綱分析建立面向過程的林分生長模型

5模擬程序與語言

5.1模擬程序和語言的類型

5.2面向數學方程和結構圖的程序與語言

5.3面向對象的程序設計

5.4數學模擬與“5S”技術

6森林生態(tài)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(tài)模型

6.1.2矩陣模型

6.1.3隨機模型

6.1.4多變量模型

6.1.5最優(yōu)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(qū)域模型

6.2.3群落尺度模型

6.2.4植物生理生態(tài)模型

6.3以系統(tǒng)特性為基礎的模型分類

6.4以干擾理論為基礎的生態(tài)學模型類型

6.5全球變化與陸地生態(tài)系統(tǒng)中的模型類型

6.5.1全球變化條件下的生態(tài)系統(tǒng)生理綜合模型

6.5.2生態(tài)系統(tǒng)動力學斑塊模型

6.5.3斑塊尺度至區(qū)域尺度的模型

6.5.4元素循環(huán)及氣候反饋的區(qū)域一

全球尺度植被動態(tài)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(tài)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(tài)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(fā)展趨勢

8林隙動態(tài)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系

8.1.4樹木徑生長方程

8.2環(huán)境因子與樹木生長

8.2.1環(huán)境的生態(tài)作用

8.2.2光強分布與光強響應函數

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(yǎng)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模型程序分析

8.5.1主程序

8.5.2樹種參數輸入子程序INPT

8.5.3樣地初始化子程序PL0TIN

8.5.4產生均勻隨機數子程序RANDOM

8.5.5產生正態(tài)隨機數子程序GGNORD

8.5.6樹木死亡過程子程序KILL

8.5.7更新過程子程序BIRTH

8.5.8萌生過程子程序3PROUT

8.5.9樹木生長過程子程序GROW

8.5.10結果輸出子程序OUTPT

8.6紅松林結構和動態(tài)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(tài)模型――FORSKA模型

9.1模型中的生態(tài)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(huán)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模型變量、參數和參數估計

9.2.1模型變量和參數

9.2.2參數估計

9.2.3靈敏性分析

9.3模型程序結構分析

9.3.1主程序MAIN

9.3.2數據塊子程序SYSVAR

9.3.3立地和運行參數讀取子程序GETMOD

9.3.4樹種參數子程序GETSPE

9.3.5控制參數讀取子程序GETOUT

9.3.6產生均勻隨機數子程序GETRAN

9.3.7程序初始化子程序INITIA

9.3.8樹木變量讀取子程序IN

9.3.9樹木更新子程序ETBL

9.3.10樹木生長子程序TVXT

9.3.11樹木死亡子程序SKOT

9.3.12林分特征輸出子程序STAND

9.3.13結果輸出子程序0UT

9.3.14產生泊松分布隨機數子程序PRAND

9.4紅松林結構和動態(tài)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(fā)展

10sPACE森林動態(tài)的空間模型

10.1模型結構

10.1.1確定樹木分布位置的網格結構

10.1.2重復樣地邊界法

10.1.3確定樹木鄰體的計算方法

10.2模型程序分析

10.2.1更新過程

10.2.2樹木生長過程

10.3紅松林動態(tài)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(tài)系統(tǒng)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(tài)過程之間以及與環(huán)境之間的聯(lián)接

11.1.3模型的應用范圍

11.2生物地球化學循環(huán)模型（FOREST－BGC）

11.2.1模型結構

11.2.2氣象驅動變量

11.2.3生態(tài)過程日變化亞模型

11.2.4生態(tài)過程年變化亞模型

11.2.5模型應用

12森林生態(tài)學模型研究概況及趨勢

12.1以等級理論為基礎的生態(tài)學模型研究

12.2以空間為基礎的森林生態(tài)學模型研究

12.2.1以林隙動態(tài)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(tài)系統(tǒng)流模型研究概況

12.4.1生態(tài)系統(tǒng)流模型與生理模型的結合

12.4.2生態(tài)系統(tǒng)流模型與地理信息系統(tǒng)的結合

12.4.3生態(tài)系統(tǒng)流模型與一般環(huán)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(tài)學模型的發(fā)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(tài)模型的聯(lián)接

12.6.3生態(tài)學模型的可視化

12.6.4模型檢驗和驗證

12.6.5新理論的應用前景

參考文獻

附錄1FORET模型源程序清單

附錄2FORSKA模型源程序清單

附錄3SPACE模型源程序清單 2100433B

本書將管理科學問題進行分類總結，在闡述了系統(tǒng)建模、系統(tǒng)仿真等的概念內涵、基本理論、基本方法與技術的基礎上，重點圍繞基于MATLAB和NetLogo兩種工具軟件的管理科學問題的建模與仿真進行了詳細實例講解與分析。本書中，在MATLAB工具軟件應用部分，圍繞管理領域中的預測問題、分類問題、評價問題、優(yōu)化問題等幾類主要問題，對包括神經網絡、灰色系統(tǒng)、層次分析法、遺傳算法、模擬退火算法、粒子群算法等在內的建模仿真方法的基本原理、應用步驟、實例、程序代碼等進行了詳細講解；在NetLogo工具軟件部分，強調了建模仿真技術的操作性，通過層層深入的實例逐步明晰了該建模仿真技術的操作步驟，后結合網絡危機信息傳播演化仿真這一綜合實例系統(tǒng)地講解了如何對某一管理科學問題進行模型構建與仿真。

《MATLAB建模與仿真實用教程》對MATLAB進行了詳細的介紹和講解，力爭做到深入淺出，并配有大量實例，使讀者能夠達到零起點入門和快速提高的目的。 《MATLAB建模與仿真實用教程》主要內容包括MATLAB建?；A、MATLAB數值與符號計算、MATLAB程序設計、圖形圖像、Simulink建模與仿真、科學計算、通信系統(tǒng)建模與仿真、自動控制系統(tǒng)建模與仿真、蟻群算法建模與仿真及神經網絡建模與仿真。

《MATLAB建模與仿真實用教程》可作為高等院校的理工科學生的專業(yè)教材，也可以作為科研技術人員的參考書。

體系工程已經成為目前系統(tǒng)工程領域的一個新熱點，也是系統(tǒng)工程未來發(fā)展的一個重要方向。對體系工程的研究是從很多不同的領域和應用中起步的，既需要理論創(chuàng)新，也需要實踐探索和總結。建模與仿真方法可以為體系工程研究提供多種方式的支持，建?？梢栽诤艽蟪潭壬蠋椭覀兏玫乩斫庀到y(tǒng)的設想并開展分析，而通過仿真得到數值結果可以幫助了解體系的動態(tài)行為。

《建模與仿真在體系工程中的應用》主要展示了如何使用建模與仿真方法來促進體系研究的工作。

《建模與仿真在體系工程中的應用》介紹了體系的基本概念、建模與仿真技術及其與體系的聯(lián)系、建模與仿真相關理論方法，并結合國土安全分析、空中交通系統(tǒng)、歐洲空間局（ESA）體系結構等建模與仿真在體系研究中的真實應用案例，從方法論角度提出了經驗與展望。

《建模與仿真在體系工程中的應用》是運籌學、工程學、統(tǒng)計學、數學、建模、仿真以及計算機科學等領域初學者和從業(yè)人員的理想參考資料，也可作為建模和仿真、工程和計算機科學領域研究生和博士生的精品課教材。