全 文 ：第 ws卷 第 y期
u s s w年 tt 月
林 业 科 学
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‘²√ qou s s w
应用地理信息系统进行林木空间模拟分析
王霓虹 周洪泽 李林辉
k东北林业大学信息与计算机工程学院 哈尔滨 txsswsl
摘 要 } 把地理信息系统方法引入林分空间结构研究中 o对具体指定林分k硬阔叶林和白桦林l的林木空间分布
进行模拟分析 o获得它们分化度 !混交度 !聚集度 !不同树种潜在生长空间 o为研究该区域的森林生态系统修复和空
间结构优化决策提供基本信息 o为森林经营技术的发展提供有效的支持 ∀
关键词 } 地理信息系统 o林分空间结构 o模拟
中图分类号 }≥ztt ~≥zxz 文献标识码 }„ 文章编号 }tsst p zw{{kusswlsy p ss|z p sx
收稿日期 }ussv p tu p u| ∀
Αναλψσινγ ανδ Σιµ υλατινγ Σπατιαλ Στρυχτυρε οφ τηε Φορεστ Τρεεσ ωιτη ΓΙΣ
• ¤±ª‘¬«²±ª «²∏‹²±ª½¨ ¬¬±«∏¬
kΙνφορµατιον & Χοµπυτερ Ενγινεερινγ Χολλεγε oΝορτηεαστ Φορεστρψ Υνιϖερσιτψ Ηαρβιν txsswsl
Αβστραχτ} ׫¨ ŠŒ≥ ¤³³µ²¤¦«º¤¶∏¶¨§·²¶·∏§¼·«¨ ¶³¤·¬¤¯ ¶·µ∏¦·∏µ¨ ²©©²µ¨¶·¶·¤±§¶¬±·«¬¶³¤³¨µq…¤¶¨§²± ¶³¤·¬¤¯ ¤±¤¯¼¶¬¶
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Κεψ ωορδσ} ŠŒ≥ oƒ²µ¨¶·¶·¤±§¶³¤·¬¤¯ ¶·µ∏¦·∏µ¨ o≥¬°∏¯¤·¬²±
森林是生物圈中分布广 !结构复杂 !类型丰富的陆地生态系统 ∀它不仅为人类提供直接的经济效益 o而
且还有美化环境 !保持水土 !调节气候和维持生态平衡的间接效益 ∀要想合理利用森林资源 o就必须掌握它
们的分布 !性质及变化规律 ∀森林的更新和衰亡过程是与外界紧密相关的 o所以采用新的高科技手段进行监
测 o以取得现实性资料 o制订出高效合理的森林经营管理方案 o对林业的发展是非常重要的 ∀
地理信息系统突破了传统管理信息的方法 o克服了传统森林资源采集工作量大 !调查手段落后 !不能及
时反映森林的实际面貌等弊端k陆守一等 ot||{l o通过引进空间信息 o建立了森林资源属性信息数据库和森
林资源图形属性信息库 o实现了空间信息和属性信息的有机结合 o做到了空间属性数据双向综合查询k陈述
彭等 ot|||l o推进我国林业数字化的进程 ∀本文以硬阔叶林和白桦林固定样地 o结合地理信息系统的方法研
究了林木空间结构 o对林木空间分布进行模拟分析k…∏µµ²∏ª«ot|{yl ∀采用 „µ¦∂¬¨º制图使森林资源在图中更
加明确 o森林资源类型 !大小 !位置 !形状一目了然 ∀
t 研究方法
111 林分内林木空间分布结构的模拟方法
林木空间结构模拟是对具体k指定l的林分或典型林分中林木的空间结构及林木之间的关系 !径阶结构
或林分生长 !演替趋势 !疏伐等动态模拟 ∀试验地选择帽儿山生态站设置的硬阔叶林和白桦林固定样地k初
查时间 t||y年 {月 o复查时间 ussu年 ts月l o包含的具体树种有水曲柳k Φραξινυσ µανδσηυριχαl !柞树k Θυερχυσ
µονγολιχαl !色木kΑχερ µονοl !榆树k Υλµυσ πυµιλαl !紫椴k Τιλια αµυρενσισl !胡桃楸kϑυγλανσ µανδσηυριχαl !黄菠
萝k Πηελλοδενδρον αµυρενσεl !白桦k Βετυλα πλατψπηψλλαl !枫桦k Βετυλαχοσταταl !山杨k Ποπυλυσδαϖιδιαναl !柳树kΣαλιξ
µατσυδαναl等 ∀这 u块固定样地含有具体林分的测树及林木坐标信息 !森林调查的数据 o这些为林分尺度的
模拟分析提供了可能 ∀
固定样地采用的是 s1t «°ukws ° ≅ ux °l的矩形样地 o由此建立一个以样地边界一角为原点的高斯平面
直角坐标系 ∀在外业把整个样地划分成 ws个 x ° ≅ x °的方形地块 o对每个小地块再细分成 ux个 t ° ≅ t °
的地块 ∀这样就把外业要测定的每一株树木或幼树幼苗按上述网格定位 o整个固定样地及林木的空间位置 !
林木之间的距离等可以用高斯坐标来描述 o也为应用地理信息系统进行林分尺度的模拟提供了可能 ∀具体
的样地网格定位框架如图 t ∀
图 t s1t «°u固定样地网格定位框架
ƒ¬ªqt ׫¨ ªµ¬§¶¦µ¨ ±¨ ²µ¬¨±·¤·¬²±©µ¤°¨ ²©s1t «°u ©¬¬¨ §2¶¬½¨ ³¯²·
在固定样地上 o按划定的区域框架测定每一株林木 !幼树和幼苗 o记录它们的树种 !林木的胸径 !所在的
林冠层及幼树和幼苗的高度等 ∀根据 v级框架的象限坐标记录每株大树 !幼树和幼苗的坐标 ~为了整体的定
位 o记录它们的 t级和 u级框架编号 ∀以 u级框架为基本单元记录地块内的灌木 !草的名称和覆盖率 ∀在进
行分析时对每株林木按树种 !胸径及相应的叶面积参数 !相关系数等模拟每株林木的高度 o并按给定的林冠
层次级把它们归类到相应的上层 !中层或下层林冠层次中 ∀经过数据处理 o把上述的硬阔叶林固定样地空间
信息作为专题加载到 „µ¦∂¬¨º地理信息系统中 o进行定量分析处理 o模拟表达真实系统的森林空间结构格局
及动态变化 !斑块大小 !破碎程度 !形状等绿色景观等特点 ∀
112 模拟林木空间结构与关系的数学模型
为了更进一步认识上述林分的空间结构 o使用了以下指标对它进行描述 ∀
t1u1t 林木大小分化度k雷向东等 oussul t||u年有人提出用林木大小分化度来确定相邻树木间大小的差
异程度 ∀对林分中的每一株树 o选定 ν株最近的邻株树 o按下式计算它与邻近树木的大小分化度 }
Τι € t p tν Ε
ν
ϕ€ t
°¬±k δι oδϕl
°¤¬k δι oδϕl
式中 }δ为胸径k¦°l o且 s [ Τι [ t ~°¬±k δι oδϕl为第 ι株树胸径与第ϕ株胸径相比较 o选定其中小的胸径值作
为该项的数值 ~°¤¬k δι oδϕl为第 ι株树胸径与第ϕ株胸径相比较 o选定其中大的胸径值作为该项的数值 ∀
t1u1u 林木混交度k惠刚盈等 ousstl 林木混交度是用来描述林分内林木混交的空间配置程度 o也是对林
分中的每一株树选定 ν株最近相邻树木 o按下式计算混交度 }
Μι € tν Ε ςιϕ
式中 } ςιϕ为第 ι株树的 ν个邻树中 o如果其中的第 ϕ株树与第 ι株树是相同的树种 o则 ςιϕ € s o反之为 t o且 s
[ Μι [ t ∀
t1u1v 聚集指数k≤¯ ¤µ® ετ αλ1 ot|xwl 聚集指数也是描述林木在林分空间分布的一个特征量 ∀用第 ι株林
木到相邻最近的 ν株树木平均距离作为聚集指数 o来描述林木的空间分布特征 ∀聚集指数越小 o说明林木之
间距离越近 o团聚性越强 o互相之间的影响越大 ~反之 o互相影响越小 ∀
Αι € tν Ε
ν
ϕ€ t
Σιϕ
式中 } Σιϕ表示第 ι株林木到第ϕ株与其相邻最近树木间的距离 ∀用分化度 !混交度及聚集度可以表示林分中
林木的空间分布和空间关系 ∀分化度越大说明该树木与周围相邻树木在胸径之间相差越悬殊 ~混交度越大
说明该树木与邻近树树种不同的差异越大 ∀在本文中混交度中的 ν取 v oƒ∏¨ §¯±¨ µ在研究混交林树种间隔程
度时结合实例指出了 ν € v的恰当性和实用性k惠刚盈等 ousstl ∀
{| 林 业 科 学 ws卷
u 结果与分析
对固定样地内的树木 o根据外业调查时所记录的树高和所在林冠层 o把它们归属到不同的林相空间 ) ) )
上层林冠层 !中层林冠层 !下层林冠层 !幼树层 !更新层 o统计树木k表 t !ul ∀
表 1 011 ηµ 2 硬阔叶混交林固定样地内按 5 个梯度层次的树木统计
Ταβ . 1 Τηε τρεε στατιστιχσ ωιτη 5 λεϖελσιν 011 ηµ 2 φιξεδ−σιζε πλοτ οφ τηε µιξεδ ηαρδωοοδ φορεστ
水曲柳
Φqµανδσηυριχα
柞木
Θqµονγολιχα
色木
Α1 µονο
榆树
Υ1 πυµιλα
紫椴
Τ1 αµυρενσισ
柳树
Σ q µατσυδανα
胡桃楸
ϑqµανδσηυριχα
黄菠萝
Πqαµυρενσε
合计
≥∏°
林木合计 ≤µ²³¶¶∏° xy v x t| v s uv w ttv
上层林冠 ˜³³¨µ¦¤±²³¼ tu s s s s s w s ty
中层林冠 ¬§§¯¨¦¤±²³¼ wt v u t u s t| v zt
下层林冠 ²º µ¨¦¤±²³¼ v s v { t s s t uy
幼树层 ≠²∏±ª¶¤³¯¬±ª ¤¯¼¨ µ ts s tt uu s s u s wx
更新层 • ª¨¨ ±¨ µ¤·¬²± ¤¯¼¨ µ tu s u z{ v tu s s tsz
表 2 0 .1 ηµ 2 白桦林固定样地中的 2 条样带(0104 ηµ 2 )内按 5 个梯度层次的树木株数统计
Ταβ . 2 Τηε τρεε στατιστιχσ ωιτη 5 λεϖελσιν τωο βελτσ οφ 011 ηµ 2 φιξεδ2σιζε πλοτ οφ βιρχη φορεστ
水曲柳
Φqµανδσηυριχα
柞木
Θqµονγολιχα
色木
Α1 µονο
榆树
Υ1 πυµιλα
紫椴
Τ1 αµυρενσισ
白桦
Β qπλατψπηψλλα
柳树
Σ qµατσυδανα
枫桦
Β qχοστατα
合计
≥∏°
林木合计 ≤µ²³¶≥∏° s s t t t uw u s u|
上层林冠 ˜³³¨µ¦¤±²³¼ s s s s s uu t s uv
中层林冠 ¬§§¯¨¦¤±²³¼ s s s s s u t s v
下层林冠 ²º µ¨¦¤±²³¼ s s t t t s s s v
幼树层 ≠²∏±ª ¤¯¼¨ µ w| x ts tsv u u s t tzu
更新层 • ª¨¨ ±¨ µ¤·¬²± ¤¯¼¨ µ x|y ww uu || v u | s zzx
图 u 硬阔叶林固定样地中林木的空间分布
ƒ¬ªqu ׫¨ ¶³¤·¬¤¯ §¬¶·µ¬¥∏·¬²± ²©©²µ¨¶··µ¨¨¬±·«¨ ©¬¬¨ §p ¶¬½¨ ³¯²·²©«¤µ§º²²§©²µ¨¶·
把固定样地的数据作为属性表加载到选定的 „µ¦∂¬¨º地理信息系统平台上 o然后在视窗的 √¬¨º菜单下 o
通过/ ¤§§ √¨¨ ±··«¨ °¨ 0过程将样地数据库调入其中k曲国胜等 ousssl o选择相应的横坐标 !纵坐标 o产生点状地
图要素的专题图层 o进行空间分析 ∀图 u是在 „µ¦∂¬¨º地理信息系统平台上获得的固定样地中的不同树种
|| 第 y期 王霓虹等 }应用地理信息系统进行林木空间模拟分析
林木空间分布 ∀
2 .1 硬阔叶林和白桦林中林木的分化和混交度
根据上述公式求出了 u个样地内每株林木与相邻林木的分化度与混交度 o并把 u个指标分成 w个等级 o
把每株林木按 u个指标进行关联性统计 o结果列于表 v !w ∀
表 3 硬阔叶林固定样地林木与幼树株数百分数( %)按分化度与混交度的关联表
Ταβ . 3 Περχενταγεσ οφ φορεστ τρεε ανδ ψουνγ σαπλινγ ιν τηε φιξεδ2σιζε πλοτ οφ ηαρδωοοδ φορεστ
ιν αχχορδανχε ωιτη τηε ασσοχιατιον οφ χροπ σιζε διϖεργενχε ανδ χροπ µιξεδ δεγρεε
结构指标
≥·µ∏¦·∏µ¨ ¦µ¬·¨µ¬²±
混交度 ׫¨ §¨ªµ¨¨²©¦µ²³¶°¬¬¨ §
指标等级 ≤µ¬·¨µ¬²± ¯¨ √¨ ¯ s tΠv uΠv t
合计
≥∏°
分化度
׫¨ §¨ªµ¨¨²©¦µ²³¶
¶¬½¨ §¬√ µ¨ª¨ ±¦¨
s ∗ s qv s qsz s qsxz s qsz s qsww s quwt
s qv ∗ s qy s qtwx s qtxu s qtwx s qszs s qxtu
s qy ∗ s q{ s qsxz s qtvs s qtst s qszy s quwz
s q{ ∗ t qs s qsss s qsss s qsss s qsss s qsss
合计 ≥∏° s1uzu s1uuu s1vty s qt| t
表 4 白桦林固定样地林木与幼树株数百分数( %)按分化度与混交度的关联表
Ταβ . 4 Περχενταγεσ οφ φορεστ τρεε ανδ ψουνγ σαπλινγ ιν τηε φιξεδ2σιζε πλοτ οφ βιρχη φορεστ
ιν αχχορδανχε ωιτη τηε ασσοχιατιον οφ χροπ σιζε διϖεργενχε ανδ χροπ µιξεδ δεγρεε
结构指标
≥·µ∏¦·∏µ¨ ¦µ¬·¨µ¬²±
混交度 ׫¨ §¨ªµ¨¨²©¦µ²³¶°¬¬¨ §
指标等级 ≤µ¬·¨µ¬²± ¯¨ √¨ ¯ s tΠv uΠv t
合计
≥∏°
分化度
׫¨ §¨ªµ¨¨²©¦µ²³¶
¶¬½¨ §¬√ µ¨ª¨ ±¦¨
s ∗ s qv s1svz s1sxy s1swy s1svu s1tzt
s1v ∗ s1y s1tsz s1tyz s1tv{ s1tty s1xu{
s1y ∗ s1{ s1suv s1svz s1szw s1tux s1ux|
s1{ ∗ t qs s1ss s1ss s1ssx s1svz s1swu
合计 ≥∏° s qtyz s1uys s1uyv s1vt t
图 v 硬阔叶林固定样地中各树种
潜在的有效生长斑块
ƒ¬ªqv ׫¨ ©¨©¨¦·¬√¨ ³²·¨±·¬¤¯ ªµ²º·«
³¤·¦«²© √¨¨ µ¼·µ¨¨¶³¨¦¬¨¶¬±·«¨ ©¬¬¨ §2¶¬½¨
³¯²·²©«¤µ§º²²§©²µ¨¶·
由表 v !w可见 ou个林分的林木分化度在 s ∗ s1y之间的树木均占 zs h ∗ zx h左右 o这说明大部分树木与
其最相邻树木大的胸径之间的差别并不是很大 ∀但不同的是 o白桦林中有 w h ∗ x h的树木与相邻树木分化
度可达到 s1{以上 ∀就混交度而言 o白桦林中分化度大的那 w h ∗ x h的树木混交度也大 ∀同时也可以看出
硬阔叶林中混交度为 s的树木k相邻树木树种完全相同l要比白桦林中明显的要多 o这说明硬阔叶林中内种
群的成团性要比白桦林明显 o而白桦林内同一树种不同个体之间的排斥性要比硬阔叶林大一些 ∀
根据聚集度公式 o计算了硬阔叶林与白桦林固定样地中的每株林木的聚集度 o并根据所获得的聚集指数
分成 x组 }聚集指数 Α [ t ot  Α [ v ov  Α [ x ox  Α [ z oΑ z ∀
按聚集指数分类进行了统计 o结果列在表 x ∀
表 5 2 个样地树木按聚集指数分布
Ταβ . 5 Τηε διστριβυτιον οφ τρεεσιν τωο πλοτσ
ον τηε βασισ οφ τηε αγγρεγατιον ινδεξ
聚集指数
׫¨ ¬±§¨¬²©¤ªªµ¨ª¤·¬²±
硬阔叶林
‹¤µ§º²²§©²µ¨¶·
白桦林
• «¬·¨ ¥¬µ¦«©²µ¨¶·
Α [ t u|1{ zv1y
t  Α [ v yu1s uy1w
v  Α [ x z1y s1s
x  Α [ z s1y s1s
Α z s1s s1s
平均株距
„√¨ µ¤ª¨ ¶³¤¦¨ t1x s1{
从表 x可以
明显看出 o白桦
林中相邻树木之
间的聚集程度要
比硬阔叶林要
大 ∀聚集度指数
并不表示林分整
体密度 o而是强
调局部相邻个体
间的聚集程度 ~
它也不说明某一
种群中个体之间的聚集程度 o而是强调林分内所有树木与相邻
树木之间的聚集程度 ∀由此可以认为 o白桦林的成团性要大于
硬阔叶林 ∀这一点和上面在讨论 u种林分中所说的硬阔叶林内
sst 林 业 科 学 ws卷
种群的成团性要比白桦林大这一论点并不矛盾 o它所说的是同一树种不同个体之间的排斥性 ∀
212 硬阔叶林分树木种群的潜在生长空间
在现实林分中 o不同树种由于生态环境和树种生物学特性的综合影响决定了它们的空间分布和它们所具
有的可能生长发育空间 ∀根据各树种的林木和幼树在林分中分布的混交度和聚集度所反映的团聚性 o确定出
不同大小的斑块面积 o这里把它称为潜在生长空间 ∀ „µ¦∂¬¨º地理信息系统平台通过地图分析模型对硬阔叶林
固定样地树木进行了空间分析 ∀不同树种的潜在生长空间的边界实际上是模糊的 o通过 „µ¦∂¬¨º系统所提供的
近程分析 o获得了固定样地内各树木种群的空间分布格局和斑块面积 ∀图 v是硬阔叶林固定样地中各树种潜
在的有效生长空间斑块 o斑块中不同网格表示不同的树种 o对潜在生长空间的统计数据列在表 y∀
表 6 各树种潜在的有效生长斑块面积
Ταβ . 6 Τηε αρεασ οφ τηε εφφεχτιϖε ποτεντιαλ γροωτη πατχη οφ ϖαριουστρεε σπεχιεσ
树种 ≥³¨¦¬¨¶ 面积 „µ¨¤ 百分数 °¨ µ¦¨±·Πh 块数 …¯²¦® 平均面积 „√¨ µ¤ª¨ ¤µ¨¤
水曲柳 Φq µανδσηυριχα u|y qss vs qx tx t| qzw
柞树 Θq µονγολιχα ut1x{ u qu u ts qz|
色木 Αq µονο ys qzw y qv z { qy{
榆树 Υq πυµιλα wuz qy| wv q| tz ux qty
紫椴 Τ q αµυρενσισ ut quu u qu w x qvt
山杨 Πq δαϖιδιανα v qyu s qw t v qyu
胡桃楸 ϑq µανδσηυριχα {z1wu | qs tt z q|x
黄菠萝 Π1 αµυρενσε uz1w{ u q{ w y q{z
其他 ’·«¨µ¶ ux1{z u qz x x qtz
由图 v和表 y可见 o在该硬阔叶林中水曲柳和榆树的潜在的生长空间最大 o将近占林分面积的 zx h o这
u个种群的每一个斑块平均面积约为 us ∗ ux °u ∀
v 结语
本文探讨了将地理信息特别是 „µ¦∂¬¨º用于制图的方法应用于林木空间的分析模拟 o实现了空间信息
和属性信息的结合 ∀研究表明 }硬阔叶林和白桦林 u个林分的林木分化度差别并不是很大 ∀但白桦林中有
w h ∗ x h的树木与相邻树木分化度可达到 s1{以上 ∀白桦林中分化度大的那 w h ∗ x h的树木混交度也大 ∀
同时由研究数据可说明硬阔叶林中内种群的成团性要比白桦林明显 o而白桦林内同一树种不同个体之间的
排斥性要比硬阔叶林大一些 ∀
白桦林局部相邻个体间的聚集程度要大于硬阔叶林 ~但不说明某一种群中个体之间的聚集程度 o而是强
调林分内所有树木与相邻树木之间的聚集程度 ∀
在 „µ¦∂¬¨º地理信息系统平台 o通过地图分析模型对硬阔叶林固定样地树木进行了空间分析 o获得了固
定样地内各树木种群的空间分布格局和斑块面积 o得到了对潜在生长空间的统计数据 ∀
在上述林分结构模拟分析的基础上可以进行用森林经营模型进行疏伐或择伐的模拟 o应用林窗理论和
模型可以在林分尺度上对森林进行生长 !演替等方面的模拟kŽ¬°°¬±ot||zl ∀
参 考 文 献
陈述彭 o鲁学军 o周成虎 1 地理信息系统导论 1 北京 }科学出版社 ot|||
葛建平 1森林生态学建模与仿真 1 哈尔滨 }东北林业大学出版社 ot||y
惠刚盈 oŠ¤§²º Ž∂ o „¯ ¥¨µ·1一个新的林分空间结构参数 ) ) ) 大小比数 1 林业科学研究 ot||| otuktl }t p y
惠刚盈 o胡艳波 1 混交林树种空间隔离程度表达方式的研究 1 林业科学研究 ousst otwktl }uv p uz
陆守一 o唐小明 o王国胜 q地理信息系统实用教程 1 北京 }中国林业出版社 ot||{ }txs p txw
雷相东 o唐守正 1 林分结构多样性指标研究综述 1 林业科学 oussu ov{kxl }tws p twx
曲国胜 译 1„µ¦∂¬¨ºŠŒ≥使用手册 1北京 }地震出版社 ousss
…∏µµ²∏ª«° „1°µ¬±¦¬³¯ ¶¨²©ª¨²ªµ¤³«¬¦¤¯ ¬±©²µ°¤·¬²± ≥¼¶·¨° ©²µ¯ ¤±§µ¨¶²∏µ¦¨¶¤¶¶¨¶¶° ±¨·1’¬©²µ§∏±¯√ µ¨¶¯·¼ °µ¨¶¶ot|{y
≤ ¤¯µ® °«o∞√¤±¶ƒ ≤1⁄¬¶·¤±¦¨ ·² ±¨ ¤µ¨¶±¨ ¬ª«¥²µ¤¶¤ ° ¤¨¶∏µ²©¶³¤·¬¤¯ µ¨ ¤¯·¬²±¶«¬³¬± ³²³∏¯¤·¬²±¶1∞¦²¯²ª¼ot|xw ovx }wwx p wxv
∞≥•Œ1„µ¦∂¬¨º ¶³¤·¬¤¯ ¤±¤¯¼¶·1≤¤¯¬©²±¬¶• ¨¯²±§¶}∞≥•Œp Œ±¦ot||y
Ž¬°°¬±¶° q…¬²§¬√¨ µ¶¬·¼ ¤±§¬·¶µ¨ ¤¯·¬²±¶«¬³·² ¦¨²¶¼¶·¨° «¨ ¤¯·«¤±§¬±·¨ªµ¬·¼1׫¨ ײµ¨¶·≤«µ²±¬¦¯¨ot||z ozvkul }uu| p uvu
 ±¨±¨ µ∞ Ž¤±§«¬¥¥¶⁄ ∞1„ ±¨ º ° ·¨«²§©²µ°²§¨ ¬¯±ª·«¨ «¨·¨µ²ª¨ ±¨ ¬·¼ ²©©²µ¨¶·¶·µ∏¦·∏µ¨1ƒ²µ¤±¤ª¨ ousss otu| }zx p {z
tst 第 y期 王霓虹等 }应用地理信息系统进行林木空间模拟分析