《森林生态学建模与仿真》求取 ⇩

1 数学模型的基本概念与类型1

1.1 基本概念1

1.1.1 模型变量与过程1

1.1.2 数学仿真（模拟）2

1.1.3 系统及系统分析3

1.2 数学模型的类型5

1.3 模型建立的方法与步骤7

1.3.1 建模方法7

1.3.2 建模步骤8

2 生态学建模的基本理论与原则11

2.1 生态学建模的物理学理论与原则11

2.1.1 热力学基本概念和定理12

2.1.2 以热力学理论为基础的生态系统原理13

2.1.3 生态系统与环境17

2.1.4 生态系统的稳定和演替19

2.1.5 以物理学理论为基础的建模方法20

2.2 以生态学原理为基础的建模方法21

3 生态学建模的数学理论23

3.1 地统计学的基本理论和方法23

3.1.1 半方差及半方差图的结构分析24

3.1.2 半方差图拟合模型27

3.1.3 空间局部内插法29

3.1.4 空间局部内插法的类型30

3.1.5 地统计分析软件系统31

3.2 概率统计模拟理论32

3.2.1 产生均匀分布随机数的数学方法33

3.2.2 均匀随机数的检验36

3.2.3 产生其它分布随机数的数学方法39

4 量纲分析43

4.1 量和单位43

4.2 量纲分析45

4.3 Buckinghamπ定理47

4.4 量纲分析在生态学研究中的应用48

4.4.1 确定模型参数的量纲49

4.4.2 应用量纲分析建立面向过程的林分生长模型49

5 模拟程序与语言54

5.1 模拟程序和语言的类型54

5.2 面向数学方程和结构图的程序与语言56

5.3 面向对象的程序设计59

5.4 数学模拟与“5S”技术61

6 森林生态学模型分类63

6.1 以数学理论为基础的模型分类63

6.1.1 动态模型63

6.1.2 矩阵模型64

6.1.3 随机模型64

6.1.4 多变量模型64

6.1.5 最优化及其它模型64

6.2 以生物组织等级为基础的模型分类65

6.2.1 全球尺度模型65

6.2.2 景观和区域模型66

6.2.3 群落尺度模型67

6.2.4 植物生理生态模型69

6.3 以系统特性为基础的模型分类70

6.4 以干扰理论为基础的生态学模型类型71

6.5 全球变化与陆地生态系统中的模型类型73

6.5.1 全球变化条件下的生态系统生理综合模型74

6.5.2 生态系统动力学斑块模型74

6.5.3 斑块尺度至区域尺度的模型74

6.5.4 元素循环及气候反馈的区域—全球尺度植被动态模型75

6.6 气候模拟及模型类型75

6.6.1 气候模拟概念及模型类型75

6.6.2 GCM模型类型76

6.6.3 GCM模型对全球气候变化的预测78

7 林隙动态理论及模型83

7.1 基本概念83

7.1.1 林隙83

7.1.2 斑块84

7.1.3 斑块镶嵌体85

7.1.4 林隙的时空尺度86

7.1.5 以林隙为基础的森林动态理论87

7.2 林隙模型（Gap Model）88

7.2.1 基本原理88

7.2.2 模型的结构90

7.3 林隙模型的发展趋势93

8 林隙动态模型——JABOWA与FORET模型94

8.1 JABOWA模型结构和公式94

8.1.1 树木生长方程94

8.1.2 叶面积的计算95

8.1.3 树高与直径之间的定量关系96

8.1.4 树木径生长方程97

8.2 环境因子与树木生长101

8.2.1 环境的生态作用101

8.2.2 光强分布与光强响应函数103

8.2.3 积温与树木生长106

8.2.4 土壤湿度与树木生长107

8.2.5 土壤水分饱和与树木生长109

8.2.6 土壤养分与树木生长110

8.2.7 树木之间的竞争110

8.3 树木死亡过程111

8.4 树木更新过程113

8.4.1 阳性树种的更新过程113

8.4.2 中性树种的更新过程113

8.4.3 耐荫性树种的更新过程114

8.5 FORET模型程序分析115

8.5.1 主程序115

8.5.2 树种参数输入子程序INPT118

8.5.3 样地初始化子程序PLOTIN119

8.5.4 产生均匀随机数子程序RANDOM119

8.5.5 产生正态随机数子程序GGNORD120

8.5.6 树木死亡过程子程序KILL120

8.5.7 更新过程子程序BIRTH120

8.5.8 萌生过程子程序SPROUT120

8.5.9 树木生长过程子程序GROW124

8.5.10 结果输出子程序OUTPT126

8.6 红松林结构和动态的FORET模拟结果126

8.6.1 参数估计127

8.6.2 模型运行和结果分析130

9 林隙动态模型——FORSKA模型138

9.1 模型中的生态过程与计算公式138

9.1.1 树木生长过程138

9.1.2 树木生长与环境141

9.1.3 胸径生长过程142

9.1.4 树冠大小的变化过程142

9.1.5 树高方程143

9.1.6 更新过程143

9.1.7 树木死亡过程145

9.1.8 萌生过程148

9.2 模型变量、参数和参数估计148

9.2.1 模型变量和参数148

9.2.2 参数估计148

9.2.3 灵敏性分析154

9.3 模型程序结构分析156

9.3.1 主程序MAIN156

9.3.2 数据块子程序SYSVAR157

9.3.3 立地和运行参数读取子程序GETMOD158

9.3.4 树种参数子程序GETSPE158

9.3.5 控制参数读取子程序GETOUT158

9.3.6 产生均匀随机数子程序GETRAN159

9.3.7 程序初始化子程序INITIA159

9.3.8 树木变量读取子程序IN160

9.3.9 树木更新子程序ETBL161

9.3.10 树木生长子程序TVXT162

9.3.11 树木死亡子程序SKOT165

9.3.12 林分特征输出子程序STAND165

9.3.13 结果输出子程序OUT166

9.3.14 产生泊松分布随机数子程序PRAND166

9.4 红松林结构和动态的FORSKA模拟结果166

9.4.1 参数估计166

9.4.2 模拟结果分析168

9.5 FORSKA模型的发展170

10 SPACE森林动态的空间模型172

10.1 模型结构172

10.1.1 确定树木分布位置的网格结构172

10.1.2 重复样地边界法173

10.1.3 确定树木邻体的计算方法174

10.2 模型程序分析178

10.2.1 更新过程178

10.2.2 树木生长过程183

10.3 红松林动态的SPACE模拟结果与分析188

10.3.1 参数估计188

10.3.2 模拟结果与分析190

11 森林生态系统流模型193

11.1 以微分方程组为基础的流模型193

11.1.1 模型结构194

11.1.2 生理生态过程之间以及与环境之间的联接195

11.1.3 模型的应用范围195

11.2 生物地球化学循环模型（FOREST—BGC）196

11.2.1 模型结构196

11.2.2 气象驱动变量198

11.2.3 生态过程日变化亚模型198

11.2.4 生态过程年变化亚模型199

11.2.5 模型应用199

12 森林生态学模型研究概况及趋势203

12.1 以等级理论为基础的生态学模型研究203

12.2 以空间为基础的森林生态学模型研究207

12.2.1 以林隙动态模型预测气候变化下的森林演替207

12.2.2 以GIS为基础的空间模型的研究212

12.3 以植物生理过程为基础的模型研究214

12.3.1 大气CO2浓度变化与森林生长214

12.3.2 降水变化与森林生长217

12.3.3 植物生长胁迫模型218

12.4 森林生态系统流模型研究概况219

12.4.1 生态系统流模型与生理模型的结合219

12.4.2 生态系统流模型与地理信息系统的结合222

12.4.3 生态系统流模型与一般环流模型的结合223

12.5 预测全球植被变化模型的研究224

12.6 森林生态学模型的发展趋势226

12.6.1 异质性与时空尺度226

12.6.2 社会经济模型与生态模型的联接233

12.6.3 生态学模型的可视化237

12.6.4 模型检验和验证238

12.6.5 新理论的应用前景240

参考文献241

附录1 FORET模型源程序清单262

附录2 FORSKA模型源程序清单279

附录3 SPACE模型源程序清单319