全 文 ：林业科学研究　２０１６，２９（１）：７４ ７９
ＦｏｒｅｓｔＲｅｓｅａｒｃｈ
　　文章编号：１００１１４９８（２０１６）０１００７４０６
果子沟林场三维建模与可视化实现
刘　海１，张怀清１，鞠洪波１，唐学君２，胡　博１
（１．中国林业科学研究院资源信息研究所，北京　１０００９１；２．国家林业局华东林业调查规划设计院，杭州　３１００１９）
收稿日期：２０１５０３１８
基金项目：国家８６３计划课题（２０１２ＡＡ１０２００２）。
作者简介：刘　海（１９８５—），男，湖南邵东人，博士研究生，主要从事林业虚拟现实和计算机应用技术研究
 通讯作者：研究员，硕士生导师，主要从事林业可视化模拟技术与湿地监测技术研究
摘要：［目的］为了提高森林景观模拟的真实性和实用性，为森林景观规划和森林经营管理提供可靠依据。［方法］
以新疆霍城县果子沟林场作为试验区，以林区内主要树种雪岭云杉为树木建模对象，以小班为单位对果子沟林场进
行三维可视化模拟。通过外业测量获取林木的树高、胸径、冠幅以及冠高等测树因子。从冠形和叶片角度入手对雪
岭云杉的外形特征进行分析。使用单曲线方程对冠形进行模拟，使用泊松分布模型模拟树叶在树冠内的分布情况。
然后，使用林相图提取小班边界。利用外业调查数据和ＣＴＳ系统构建不同形态的树木模型。通过林分分布规则、小
班属性以及林场内植被分布规则对林木的空间分布进行模拟。最后，使用 ＳＱＬＳＥＲＶＥＲ２００５作为数据管理平台，
使用八叉树作为三维场景管理，结合ＬＯＤ、视点替换、及地形分页等三维场景渲染及优化技术，对果子沟林场进行三
维可视化模拟。模拟面积达３００ｋｍ２，平均帧率２０ＦＰＳ以上。［结果］模拟结果较好地反映了小班的空间分布格局，
直观地体现出小班内部林木的空间位置分布，具有一定的实用价值。
关键词：单木建模；林场模拟；雪岭云杉；小班属性
中图分类号：Ｓ７１１８ 文献标识码：Ａ
３ＤＴｒｅｅＭｏｄｅｌａｎｄＩｔｓＶｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎｉｎＧｕｏｚｉｇｏｕＦｏｒｅｓｔＦａｒｍ
ＬＩＵＨａｉ１，ＺＨＡＮＧＨｕａｉｑｉｎｇ１，ＪＵＨｏｎｇｂｏ１，ＴＡＮＧＸｕｅｊｕｎ２，ＨＵＢｏ１
（１．ＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＦｏｒｅｓｔＲｅｓｏｕｒｃｅＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｉｑｕｅｓ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＦｏｒｅｓｔｒｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００９１，Ｃｈｉｎａ；
２．ＥａｓｔＣｈｉｎａＦｏｒｅｓｔＩｎｖｅｎｔｏｒｙａｎｄＰｌａｎｎｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＳｔａｔｅＦｏｒｅｓｔｒｙＡｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ　３１００１９，Ｚｈｅｊｉａｎｇ，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＧｕｏｚｉｇｏｕＳｔａｔｅｏｗｎｅｄＦｏｒｅｓｔＦａｒｍｉｎＨｕｏｃｈｅｎｇｃｏｕｎｔｙｏｆＸｉｎｊｉａｎｇＵｙｇｕｒＡｕｔｏｎｏｍｏｕｓＲｅｇｉｏｎ，ｗａｓｓｅ
ｌｅｃｔｅｄａｓａｔｅｓｔａｒｅａ．Ｓｃｈｒｅｎｋｓｐｒｕｃｅ（Ｐｉｃｅａｓｃｈｒｅｎｋｉａｎａ），ｔｈｅｄｏｍｉｎａｎｔｔｒｅｅｓｐｅｃｉｅｓ，ｗａｓｃｈｏｓｅｎｔｏｅｓｔａｂｌｉｓｈｍｏｄ
ｅｌｗｉｔｈｓｕｂｃｏｍｐａｒｔｍｅｎｔａｓｔｈｅｓｍａｌｅｓｔｕｎｉｔｏｆｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｔｒｅｅｈｅｉｇｈｔ，ＤＢＨ，ｃｒｏｗｎｗｉｄｔｈａｎｄｔｈｅｃｒｏｗｎｈｅｉｇｈｔ
ｗｅｒｅｍｅａｓｕｒｅｄ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｈｅｓｈａｐｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ｓｕｃｈａｓｃｒｏｗｎｓｈａｐｅａｎｄｌｅａｆｂｌａｄｅｏｆｔｈｅＳｃｈｒｅｎｋＳｐｒｕｃｅ
ｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．ＴｈｅｆｉｅｌｄｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｄａｔａａｎｄＣＴＳｓｙｓｔｅｍｗａｓｕｓｅｄｔｏｅｓｔａｂｌｉｓｈｔｈｅｔｒｅｅｍｏｄｅｌａｎｄＰｏｉｓｓｏｎｍｏｄｅｌ
ｗａｓｕｓｅｄｔｏｓｉｍｕｌａｔｅｌｅａｆｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｉｎｔｈｅｃａｎｏｐｙ．ＴｈｅｔｒｅｅｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎｓｉｍｕｌａｔｉｎｇｆｏｒＧｕｏｚｉｇｏｕＳｔａｔｅｏｗｎｅｄＦｏｒ
ｅｓｔＦａｒｍｗａｓｒｅａｌｉｚｅｄｂｙｔａｋｉｎｇＳＱＬＳＥＲＶＥＲ２００５ａｓｔｈｅｄａｔａｐｒｏｃｅｓｓｐｌａｔｆｏｒｍ，ａｎｄｕｓｉｎｇｏｃｔｒｅｅｍｏｄｅｌａｓａ３Ｄ
ｓｃｅｎｅｍａｎａｇｅｍｅｎｔｔｏｏｌ，ｃｏｍｂｉｎｉｎｇＬＯＤ，ｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅｒｅｐｌａｃｅｍｅｎｔａｎｄｐａｇｉｎｇｔｅｒａｉｎ，３Ｄｓｃｅｎｅｒｅｎｄｅｒｉｎｇａｎｄｏｐ
ｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ．Ｔｈｅａｖｅｒａｇｅｆｒａｍｅｒａｔｅｗａｓｈｉｇｈｅｒｔｈａｎ２０ＦＰＳ，ｔｈｅａｒｅａｓｉｍｕｌａｔｅｄｗａｓｏｖｅｒ３００ｈｅｃｔａｒｅ．
Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｃｏｕｌｄｗｅｌｒｅｆｌｅｃｔｔｈｅｓｐａｔｉａｌｐａｔｅｒｎａｎｄｓｈｏｗｅｄｉｎｔｕｉｔｉｖｅｌｙｔｈｅｓｐａｃｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｔｒｅｅｓｉｎ
ｔｈｅｓｕｂｃｏｍｐａｒｔｍｅｎｔ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｒｅｅｍｏｄｅｌｉｎｇ；ｆｏｒｅｓｔｆａｒｍｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；Ｓｃｈｒｅｎｋｓｐｒｕｃｅ；ｓｕｂｃｏｍｐａｒｔｍｅｎｔｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ
可视化森林环境是可视化模拟技术与林业科学
结合的研究领域。其通过构建复杂的森林环境对
象，实现对森林空间分布规律及森林生长规律的可
视化表达［１－２］。可视化森林环境为林业科学研究提
第１期 刘　海，等：果子沟林场三维建模与可视化实现
供了新型的研究平台。
ＳｍａｒｔＦｏｒｅｓｔ［３］、ＳＶＳ［４］及 ＭＯＮＳＵ［５］等早期模拟
软件，大多以外业调查的单木属性数据作为数据源，
采用基于多面体建模的技术对单木模型进行简单的
几何表达，以此实现林分环境的构建。后期的研究
中，冷文芳［６］等利用可视化模拟软件ＷＣＳ６．０，结合
林相图信息，实现了辽东山区普乐宝乡的可视化森
林景观模拟。董斌［７］等使用数字三维林相图构建技
术，对北京市妙峰山林场进行了可视化表达。刘
洋［８］等利用ＥＲＤＡＳ软件，结合植物形态理论和图像
处理技术，实现了帽儿山林场的三维虚拟林相的制
作。何伟［９］等基于二叉树 Ｌ系统，构建了面向太湖
流域的可视化森林环境。王英华［１０］等利用蒙特卡
罗仿真方法产生大量与被模拟林区数据特征类似的
随机森林，实现了贵州龙里林场马尾松（Ｐｉｎｕｓｍａｓ
ｓｏｎｉａｎａＬａｍｂ．）人工林的可视化森林环境的模拟。
Ｍａｚｉａｒ［１１］等使用ＳＶＳ系统对伊朗扎格罗斯山脉北部
的橡树林结构进行了林分级别的可视化模拟。
Ｍｕｓｙ［１２］等使用ＭＯＮＴＥ系统，以林分为单位对欧洲
山区常见的针叶林和橡木林进行了可视化模拟。
Ｒｕｐｅｒｔ［１３］等使用一种新的仿真工具对瑞典中南部的
森林景观进行可视化模拟，在此基础上研究风对森
林景观的影响。李永亮［１４］等使用 ＳＶＳＳ系统对湖南
攸县黄丰桥国有林场内的调查样地进行可视化模
拟，在此基础上实现了基于 ＷＦ的杉木（Ｃｕｎｉｎｇ
ｈａｍｉａｌａｎｃｅｏｌａｔａ（Ｌａｍｂ．）Ｈｏｏｋ．）人工林交互式疏
伐可视化模拟。
上述研究大多实现了具体试验区的森林景观可
视化表达，但是模拟森林景观所用林木模型单一，和
小班属性缺乏关联且大多缺少林分空间结构信息。
为了提高森林景观模拟的真实性和实用性，增加信
息查询的立体视觉效果，为森林景观规划和森林经
营管理提供可靠依据。本文以果子沟林场为模拟试
验区，以外业调查数据和林相图数据作为模拟数据
源，从计算机建模和视觉观测角度提出了林场内雪
岭云杉（ＰｉｃｅａｓｃｈｒｅｎｋｉａｎａＦｉｓｃｈ．ｅｔＭｅｙ．）的树冠简
化模拟方法、叶片模拟方法以及基于小班属性数据
的林场可视化方案，最后利用可视化模拟技术实现
了果子沟林场的三维可视化模拟。本研究为林场的
三维建模和可视化模拟提供了一个可供参考的范
例，为森林资源的信息化建设和高效管理提供了一
套可靠的解决方案。
１　试验数据与方法
１．１　试验数据
本研究选取果子沟林场作为试验区。果子沟林
场位于新疆伊犁地区霍城县境内，８０°５７′３５″ ８１°
１５′３８″Ｅ，４４°１８′３７″ ４４°３０′５７″Ｎ，总面积达 ３００
ｋｍ２，主要树种为雪岭云杉［１５］。果子沟林场东北高，
西南低，境内最低海拔８００ｍ，最高可达３８４０ｍ，年
降水量在６００ｍｍ左右，是欧亚干旱区中较为湿润的
地带［１６－１７］。准备数据包括林场林相图、分类区划
图、森林分布图、代码表以及中国科学院数据云平台
ＤＥＭ高程数据服务系统下的ＡＳＴＥＲＧＤＥＭ３０ｍ分
辨率高程数据。
１．２　研究方法
１．２．１　果子沟林场植被分布规律分析　果子沟林
场内土壤、气候以及植物资源的分布随山势高低和
坡向呈现出明显的垂直变化和差异。阴坡土壤相对
肥沃，主要植被为森林，草原及灌木也有部分分布。
阳坡土壤相对贫瘠，阳坡植物种群相对单一，主要植
被为草原。通过外业实地考察及相关文献查阅，可
发现果子沟内植被的垂直分布具有表 １所示
规律［１８－１９］。
表１　林场植被分布特征
坡向 植被类型 分布海拔／ｍ 主要群系
阴坡 灌丛 １２００ １６００ 忍冬（ＬｏｎｉｃｅｒａｊａｐｏｎｉｃａＴｈｕｎｂ）、蔷薇（ＲｏｓａＬ）等
阔叶 １１００ １６００ 新疆野苹果（Ｍａｌｕｓｓｉｅｖｅｒｓｉ（Ｌｅｄｅｂ．）Ｒｏｅｍ．）
针阔混交 １３００ １４００ 雪岭云杉（ＰｉｃｅａｓｃｈｒｅｎｋｉａｎａＦｉｓｃｈ．ｅｔＭｅｙ．）、欧洲山杨（Ｐｏｐｕｌｕｓｔｒｅｍｕｌａ）
针叶林 １４００ ２７００ 雪岭云杉（ＰｉｃｅａｓｃｈｒｅｎｋｉａｎａＦｉｓｃｈ．ｅｔＭｅｙ．）
阳坡 草原为主，混杂部分灌丛 １１００ ３０００ 绣线菊（ＳｐｉｒａｅａＳａｌｉｃｉｆｏｌｉａＬ）、锦鸡儿（Ｃａｒａｇａｎａｓｉｎｉｃａ（Ｂｕｃｈｏｚ）Ｒｅｈｄ．）等
混杂坡向（阴坡／阳坡）草原、草甸、荒漠 ８００ｍ以上
黑穗草（ＣｙｐｅｒｕｓｎｉｇｒｏｆｕｓｃｕｓＬ．Ｋ．Ｄａｉ）、冰草（Ａｇｒｏｐｙｒｏｎｃｒｉｓｔａｔｕｍ（Ｌｉｎｎ．）
Ｇａｅｒｔｎ．）等
果子沟林场内的主要森林类型为针叶林，主要
树种为雪岭云杉，因此本文以雪岭云杉作为场景建
模的主要树种。果子沟林场地类分布图如图 １
所示。
５７
林　业　科　学　研　究 第２９卷
图１　果子沟林场地类分布示意图
１．２．２　小班内基于调查数据的单木建模　森林从
视觉上看就是由各式大小不一、形态各异的林木组
成的集合。而树木的外在表现主要由树木的干形、
树冠、树高、胸径以及叶片等所决定。果子沟林场内
的主要树种为雪岭云杉，雪岭云杉树冠狭长，主干
粗壮笔直，干形多为圆柱形或窄塔形，没有阔叶树多
变的干形体系。同时，在景观层次上，树木的胸径大
小对森林的视觉表现影响较小，综合上述因素，对于
雪岭云杉的建模工作主要集中在树冠及叶片上。
１．２．２．１　冠形模拟
对冠形的模拟通常可从横断面和纵断面两方面
来进行研究，当前研究大多以抛物线或非抛物线体
等简单函数叠加来描述树冠的纵断面。以树冠为对
称轴，将树冠分为上下两部分并分别表示为一般幂
函数形式［２０２１］。
上半部分可表示为（ｈ≥Ｈｃ）：
ｈ＝Ｈ－α１ｘ
ｂ１ （１）
　　下半部分可表示为（ｈ≤Ｈｃ）：
ｈ＝Ｈｂ＋α２ｘ
ｂ２ （２）
　　求解α１，α２，可得：
α１ ＝
Ｈ－Ｈｃ
（０．５Ｃｒ）
ｂ１
（３）
α２ ＝
Ｈｃ－Ｈｂ
（０．５Ｃｒ）
ｂ２
（４）
　　其中，Ｈ表示树高，Ｃｒ为冠长，Ｈｂ为活枝下高，
Ｈｃ为冠高，ｂ１，ｂ２称为冠形指数，ａ１，ａ２为与 ｂ１，ｂ２相
关的参数，ｘ表示冠幅右侧方向的数值（０≤ｘ≤
０５Ｃｒ），ｈ为ｘ所对应的冠幅高度。
设单株林木的活枝下高和冠高之间的差值为
Δ，即Δ＝Ｈｃ－Ｈｂ。通过实地调查发现，单株林木的
活枝下高和冠高之间的差值 Δ很小，且在景观层次
上对森林进行观测时，其差值 Δ基本上可以忽略不
计。因此，取Δ＝０，只使用公式３对冠形进行简化
模拟。最后，根据雪岭云杉实测冠形对冠形曲线进
行调整，使模拟树木的冠形与实测树木的冠形保持
基本一致。
１．２．２．２　叶片模拟
（１）　叶量计算
本研究中单叶面积测定可采用如下公式［２２］：
Ａ＝２Ｌ１＋π( )ｎ ｎＶπ槡Ｌ （５）
　　式中，Ａ为叶面积，Ｖ为针叶体积（用排水法测
定），ｎ为每束针叶数，Ｌ为针叶长度。
单株植物的总叶面积测定公式采用Ｎｏｗａｋ得出
的树木叶面积回归模型（ｒ２＝０．９１）：
０．１１５９ （６）
　　式中，Ｙ为总叶面积（ｍ２），Ｈ为冠高（ｍ），Ｄ为
冠幅（ｍ），Ｓｈ为植物树冠垂直投影面积所占地面面
积的比例，当前使用各树种组合后的平均值０．８３。
求得单叶面积 Ａ和总叶面积 Ｙ，即可求得云杉
的总叶量Ｎ：
Ｎ＝ＹＡ （７）
（２）　叶片分布模拟
定义冠层空间Ｃ，叶子的空间位置相互独立，任
意叶子位于冠层中某空间单元（Ｖ）中的概率为 Ｖ／
Ｃ，则ｎ个叶子分布于空间单元Ｖ中的概率符合二项
式分布。由于云杉属为针叶树种，针叶树种一般以
小枝为单位簇状着生长，且叶子数量很大，因此可使
用泊松分布模型模拟叶子在树冠内的分布情况［１７］：
ｑｎ ＝ｅｘｐ（ρ·Ｖ）·（ρ·Ｖ）
ｎ／ｎ！ （８）
　　式中，ρ＝Ｎ／Ｃ为叶子数量密度。
１．２．３　小班内林木分布规则模拟　通过对果子沟
外业调查结合林相图研究发现，果子沟林场共有
８２０个小班，优势树种为云杉的小班有５６１个，占总
数的６８％。在以云杉为优势树种的小班内，林分分
布较为均匀的有４６个，团状分布的有３６个，分布不
６７
第１期 刘　海，等：果子沟林场三维建模与可视化实现
均的为２７７个，其他类型的有２０２个。
林分空间格局主要包括的３种类型，即规则（均
匀）分布、聚集（团状）分布以及随机分布［２３］。设点Ｐ
（ｘ，ｙ，ｚ）为小班内一点，则小班内所有树木可看成点Ｐ
的集合Ｓ＝｛（ｘ，ｙ，ｚ）｝。提取小班属性信息、表１信息
以及林分分布规则，可知集合Ｓ内的点Ｐ需满足如下
条件：（１）．点Ｐ在小班边界内；（２）．点集Ｓ符合小班
内林分分布规则（均匀、团状等）；（３）．ｙ＞１３００且 ｙ
＜２７００（雪岭云杉只分布在此高程区间内）。
２　实验结果与分析
以果子沟林场内６８林班内的１１小班作为可视
化小班模拟实例，小班属性如表２。
表２　小班属性表
林班号 小班号 地类 林层 树种 平均年龄／ａ 平均树高／ｍ 平均胸径／ｃｍ 海拔／ｍ 林分特点
６９ １１ 针叶林 单层 云杉 １１０ ２４ ２６ ２４５０ 均匀分布
２．１　基于小班属性的林木可视化模拟
首先根据上文提出的方法对当前小班内的雪岭
云杉进行单木建模。取平均树高２４ｍ、平均冠幅５
ｍ、平均冠高 ４ｍ作为树冠模拟参数（冠形指数为
１８７）。使用圆柱及圆锥模拟树干及分枝，使用公式
７获取叶量。
因为针叶树的叶子数量巨大，计算机对每一片
叶子的渲染会产生巨大的开销。为了提升渲染效
率，可将１个枝干上的所有叶子合并成一个 ｍｅｓｈ，
统一用１个枝干纹理来表示。这样既能保持树木支
系外观不变，又能够提升渲染速度。依据小班属性
及外业调查数据，利用单木可视化模拟系统
ＣＴＳ［２４－２５］，分别建立各小班对应的树木模型。模型
名格式为：林班号＿小班号＿树种＿平均树高，树种用
代码表中的数字表示，如没有的可自行建立。当前
小班模型保存为６８＿１１＿１２０＿２４．ｍｅｓｈ。
当前小班内树木建模效果如图２所示。对于具
有相同年龄和树高但是胸径属性不同的小班内林木
的建模，可以当前小班的平均胸径乘以一个缩放比
例系数来对模型进行控制，这样也能够简化林木建
模过程和建模次数。缩放比例系数＝前小班林木平
均胸径／已建模小班林木平均胸径。
图２　树木纹理及林木建模效果
２．２　小班可视化模拟
读取试验区ＤＥＭ数据，将其转换到系统统一坐
标系统，并生成地形三角网格。使用林相图提取小
班边界数据，并用ＸＭＬ文件保存边界点数据。依据
上文提出的方法，计算出符合分布规则的小班内所
有林木的点集Ｓ。遍历点集Ｓ，依据小班属性信息提
取对应的雪岭云杉模型，使用ＤｉｒｅｃｔＸ技术加载并渲
染对应模型，生成可视化小班。可视化小班模拟效
果如图３所示。
图３　均匀分布的小班模拟（左为边界模拟，右为分布模拟）
图４显示的是６８号林班内２３号小班的模拟结
果，该小班主要树种为云杉，平均年龄７０年，平均树
高１７ｍ，平均胸径２１ｃｍ，属于团状分布。按照此种
方法可以依次建立各小班的可视化模拟效果。
图４　团状分布的小班模拟（左为边界模拟，右为分布模拟）
２．３　林场可视化模拟
参照上述小班生成的方法，使用 ＳＱＬＳＥＲＶＥＲ
２００５作为数据管理平台，使用八叉树作为三维场景
管理，结合 ＬＯＤ、视点替换、及地形分页等三维场景
渲染及优化技术，实现新疆果子沟林场的可视化模
拟。如图５所示，基于上述方法生成的三维林场，不
７７
林　业　科　学　研　究 第２９卷
仅能反映林场内小班整体的空间分布格局还能够直
观的体现出小班内林木的空间分布关系，增加了二
类调查信息查询的立体视觉效果。同时，各小班内
林木个体的差异也能得到较好的体现。
整个三维林场场景达到了３００ｋｍ２，实现了林场
漫游、三维小班属性数据检索、查询、记录、修改等功
能，总体平均帧率达２０ＦＰＳ以上，如图６所示（注：
图中线条表示小班边界）。通过对林场三维场景的
模拟，使用人员可立体多角度的了解小班的树种组
成以及森林的总体分布格局，增加了信息查询的立
体视觉效果，可为营林工作者制定更好的森林经营
方案提供帮助。
图５　基于小班属性构建的三维林场模拟
图６　小班边界及属性图层叠加后的三维林场模拟
３　结论与讨论
（１）本研究以小班为单位，分析果子沟内主要
树种的形状特点，从树冠和叶片模拟入手，利用 ＣＴＳ
系统构建了不同形态特征的雪岭云杉模型。同时，
分析果子沟林场内主要树种的分布特征，结合现有
外业调查数据和林相图数据，实现了以小班为基本
模拟单位的果子沟林场三维可视化。
（２）本文所采用的模拟方法对于由雪岭云杉纯
林组成的小班具有较好的模拟效果，对于由多树种
组成的小班则表现欠佳。其主要原因是本文利用的
算法并未考虑混交林空间分布特性。进一步的研究
可以利用高分辨率遥感数据，使用分类及目视解译
的方法获取各树种在小班内分布的大致区域，进而
提取不同树种分布区域的边界数据，然后依据外业
调查数据或林分分布规则模拟出不同树种在各自分
布区域内的位置。使用此方法可实现林场内多树种
分布的模拟，但不能反映真实的林木坐标位置，只能
反映林场内林木分布的总体特征。
（３）本文用于林场模拟所用数据均基于林相图
和林分调查数据，所用的简化的树冠建模方法和叶
子分布模型只适用于林场内雪岭云杉的建模。由于
森林环境极其复杂，要十分逼真的模拟出林场内每
一棵树的空间位置和形态结构，还是难以做到的。
参考文献：
［１］李永亮，鞠洪波，张怀清，等．基于林分特征的林木个体信息估算
可视化模拟技术［Ｊ］．林业科学，２０１３，４９（７）：９９－１０５．
［２］刘　海，张怀清，莫登奎，等．基于信息编码的森林景观可视化模
拟［Ｊ］．林业科学研究，２０１４，２７（２）：２０８－２１２．
［３］ＥｎＭｉＬｉｍ，ＴｓｕｙｏｓｈｉＨｏｎｊｏ．Ｔｈｒｅｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎｆｏｒｅｓｔ
ｏｆｌａｎｄｓｃａｐｅｓｂｙＶＲＭＬ［Ｊ］．ＬａｎｄｓｃａｐｅａｎｄＵｒｂａｎＰｌａｎｎｉｎｇ，２００３，
６３（３）：１７５－１８６．
８７
第１期 刘　海，等：果子沟林场三维建模与可视化实现
［４］Ｒｏｔｈ，Ｐａｕｌ，ＦｉｎｌｅｙＪＣ．ＶｉｓｕａｌｉｚｅｙｏｕｒｆｏｒｅｓｔＵｓｉｎｇｆｏｒｅｓｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
ｓｏｆｔｗａｒｅｔｏｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｅｆｏｒｅｓｔｍａｎａｇｅｍｅｎｔｃｏｎｃｅｐｔｓｔｏｐｒｉｖａｔｅｆｏｒｅｓｔ
ｌａｎｄｏｗｎｅｒｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＦｏｒｅｓｔｒｙ，２００７，１０５（１）：１５－１９．
［５］ＵｎｓｉｔａｌｏＪ，ＯｒｌａｎｄＢ．Ｖｉｒｔｕａｌｆｏｒｅｓｔｍａｎａｇｅｍｅｎｔ：ｐｏｓｓｉｂｉｌｉｔｉｅｓａｎｄ
ｃｈａｌｅｎｇｅｓ［Ｊ］．ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＦｏｒｅｓｔＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００１，１２
（２）：５７－６６．
［６］冷文芳，代力民，贺红士，等．三维可视化软件在辽东山区森林生
态系统管理中的应用［Ｊ］．应用生态学报，２００８，１９（７）：１４３７
－１４４２．
［７］董　斌，冯仲科，张冬有，等．基于ＧＩＳ的数字三维林相图构建技
术［Ｊ］．北京林业大学学报，２００８，３０（Ｚ１）：１４３－１４６．
［８］刘　洋，项忠夫，刘　君，等．森林三维虚拟场景建立－以帽儿山
林场为例［Ｊ］．东北林业大学学报，２０１１，３９（１２）：１１８－１２０．
［９］何　伟．面向太湖流域虚拟森林的建模与实现［Ｄ］．苏州：苏州
大学，２００９．
［１０］王英华．虚拟森林环境的可视化计算机仿真方法初探［Ｄ］．南
京：南京林业大学，２０１０．
［１１］ＭａｚｉａｒＨ，ＭａｎｏｃｈｅｒＮ，ＬｏｇｈｍａｎＧ，ｅｔａｌ．Ｓｔｕｄｙｏｆｖｅｒｔｉｃａｌａｎｄ
ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｆｏｒｅｓｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｎＮｏｒｔｈｅｒｎＺａｇｒｏｓＦｏｒｅｓｔ（Ｃａｓｅｓｔｕｄｙ：
ＷｅｓｔｏｆＩｒａｎ，Ｏａｋｆｏｒｅｓｔ）［Ｊ］．ＥｕｒｏｐｅａｎＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ
Ｂｉｏｌｏｇｙ，２０１３，３（１）：２６８－２７８．
［１２］ＭｕｙｓＢ，ＨｙｎｙｎｅｎＪ，ＰａｌａｈíＭ，ｅｔａｌ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｔｏｏｌｓｆｏｒｄｅｃｉｓｉｏｎ
ｓｕｐｐｏｒｔｔｏａｄａｐｔｉｖｅｆｏｒｅｓｔｍａｎａｇｅｍｅｎｔｉｎＥｕｒｏｐｅ［Ｊ］．ＦｏｒｅｓｔＳｙｓ
ｔｅｍ，２０１０，１９（ＳＩ）：８６－９９．
［１３］ＲｕｐｅｒｔＳ，ＷｅｒｎｅｒＲａｍｍｅｒ，ＫｒｉｓｔｉｎａＢ，ｅｔａｌ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｎｇｗｉｎｄｄｉｓ
ｔｕｒｂａｎｃｅｉｍｐａｃｔｓｏｎｆｏｒｅｓｔｌａｎｄｓｃａｐｅｓ：Ｔｒｅｅｌｅｖｅｌｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｉｔｙｍａｔ
ｔｅｒｓ［Ｊ］．ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＭｏｄｅｌｉｎｇ＆Ｓｏｆｔｗａｒｅ，２０１４，５１（１）：１－１１．
［１４］李永亮，鞠洪波，张怀清，等．基于 ＷＦ的杉木人工林交互式疏
伐可视化模拟技术［Ｊ］．林业科学研究，２０１４，２７（３）：３２９－３３４．
［１５］丁海峰，马东升，姚春彦，等．伊犁果子沟地区新元古代冰成沉
积的碎屑锆石 ＬＡＩＣＰＭＳＵＰｂ年龄及其地质意义［Ｊ］地质评
论，２０１４，６０（３）：６６６－６７６．
［１６］张锡成．伊犁果子沟山地植被的坡向分布［Ｊ］．兵团教育学院学
报，１９９９，９（３）：６－７．
［１７］孙然好，张百平．地形和气候对中国山地森林带界线的影响
［Ｊ］．地理科学，２０１３，３３（２）：１６７－１７３．
［１８］徐远杰，杨玉海，陈亚宁．伊犁河流域植被垂直分布格局初步研
究［Ｊ］．新疆农业科学，２００８，４５（３）：２１－２４．
［１９］陈衷萍，徐岩岩，王　丹，等．天山北部拟南芥分布群落的物种
多样性特征及生态适宜性分析［Ｊ］．石河子大学学报：自然科学
版，２００９，２７（６）：２８１－２９０．
［２０］卢康宁．基于生理生态模型的杉木形态结构变化可视化模拟研
究［Ｄ］．北京：中国林业科学研究院，２０１２．
［２１］覃阳平，张怀清，陈永富，等．基于简单竞争指数的杉木人工林
树冠形状模拟［Ｊ］．林业科学研究，２０１４，２７（３）：３６３－３６６．
［２２］韩兴华．４种针叶树光合蒸腾特性的研究［Ｄ］．呼和浩特：内蒙
古农业大学，２００７．
［２３］蒋　娴，张怀清，贺姗姗，等．林分可视化模拟系统的设计［Ｊ］．
林业科学研究，２００９，２２（４）：５９７－６０２．
［２４］卢康宁，张怀清，刘　闽，等．杉木单木生长可视化模拟系统设
计与实现［Ｊ］．林业科学研究，２０１２，２５（２）：２０７－２１１．
［２５］白　静，张怀清，刘　闽．合轴分枝树木形态结构三维可视化模
拟方法［Ｊ］．林业科学，２０１４，５０（１２）：７３－７８．
（责任编辑：彭南轩）
９７