森林景觀模擬與構(gòu)景因素控制試驗

徐珍珍，史久西，格日樂圖

(中國林業(yè)科學(xué)研究院亞熱帶林業(yè)研究所，浙江 杭州 311400)

森林景觀模擬與構(gòu)景因素控制試驗

徐珍珍，史久西*，格日樂圖

(中國林業(yè)科學(xué)研究院亞熱帶林業(yè)研究所，浙江 杭州 311400)

[目的]通過構(gòu)景因素控制試驗，揭示林木胸徑與密度對森林景觀的影響規(guī)律，為林分密度調(diào)控提供參考。[方法]以楓香林為例，綜合應(yīng)用PhotoShop、AutoCAD 、SpeedTree等軟件，開展森林景觀模擬；借助林業(yè)試驗設(shè)計方法開展胸徑、密度與景觀美景度關(guān)系的兩因素、單因素控制性試驗。[結(jié)果](1)在設(shè)定的10個密度水平下，胸徑變化對美景度(SBE)的影響總體不顯著，景觀優(yōu)劣次序為20 cm>30 cm>10 cm；但若取各胸徑級前3個高分SBE比較，則優(yōu)先次序為30 cm>20 cm>10 cm；(2)密度對美景度的影響總體上為極顯著，不同胸徑級的美景度隨密度變化均為先升后降趨勢，以適中密度為最優(yōu)，但隨著樹體的增大，峰值密度向左偏移，10 cm、20 cm、30 cm的最佳密度分別為1 389、833、389株·hm-2。密度-美景度曲線擬合結(jié)果為二次曲線，函數(shù)形式分別為SBE10=3.435+0.005X1-1.639E(-6)X12(R2=0.719)、SBE20=4.013+0.004X2-1.677E(-6)X22(R2=0.713)、SBE30=6.355+0.001X3-8.128E(-7)X32(R2=0.728)；(3)胸徑與密度的交互效應(yīng)對美景度有極顯著影響，但同一密度、同屬隨機分布的不同模擬場景對美景度的影響不顯著。[結(jié)論]組合應(yīng)用多種軟件進(jìn)行森林景觀模擬與評價取得了良好結(jié)果，方法可行；林分美學(xué)質(zhì)量受胸徑、密度兩個因素的綜合影響，隨著胸徑增大而提高，但不同胸徑有不同的最佳配密匹配度。

森林景觀模擬；控制試驗；楓香；美景度；林分密度；胸徑

迄今為止，對森林景觀美學(xué)質(zhì)量的研究多是以現(xiàn)實森林為對象，面對錯綜復(fù)雜的構(gòu)景要素和環(huán)境條件，一般需要選擇足夠數(shù)量的典型樣地，進(jìn)行多指標(biāo)綜合分析[1]。借助景觀模擬技術(shù)，有望對試驗條件進(jìn)行控制，以較少的典型樣本來研究某些目標(biāo)因子對景觀質(zhì)量的影響規(guī)律，同時有利于比較不同的景觀預(yù)案，尋找最佳目標(biāo)景觀和相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)。

森林景觀的模擬以植物建模和可視化為基礎(chǔ)。自上世紀(jì)70年代以來，植物建模和可視化研究持續(xù)發(fā)展，研究的出發(fā)點大致可分為兩類，一是從生物學(xué)研究的需求出發(fā)，采用一定的數(shù)字化模型模擬植物的形態(tài)、生長和群落發(fā)展[2-4]；二是從視覺模擬的角度出發(fā)，通過給定參數(shù)對植物的幾何結(jié)構(gòu)進(jìn)行控制，生成幾何表達(dá)[5]。與之相應(yīng)，眾多植被建模的專業(yè)軟件被開發(fā)出來，然而，面向生物學(xué)研究的軟件，可較好地解釋生物學(xué)機理[6]，但人機交互能力弱，難以生成自然真實的幾何模型。而面向視覺模擬的軟件，視覺效果好，參數(shù)控制更為直接有效[7]，但其生物學(xué)含義不嚴(yán)格，且從幾何到圖像表達(dá)、從單體建模到群體場景組裝，不同的軟件都有針對性優(yōu)化方向，很少集各種所長于一體。

目前，森林景觀模擬已越來越多地應(yīng)用于林業(yè)生產(chǎn)和研究實踐，包括景觀設(shè)計[8-9]、生長模擬[10-11]、群落演替[12]、經(jīng)營管理決策[13-17]等領(lǐng)域，但在景觀質(zhì)量評價研究上還很少應(yīng)用[18]，原因之一可能是因為以評價為目的的森林場景模擬，一方面要求真實的視覺效果，另一方面需要方便記錄到樹木與林分參數(shù)，而目前市面上還沒有一款能夠同時滿足這些要求的軟件產(chǎn)品。綜合使用多種軟件、插件[19-20]，發(fā)揮各自所長，是開展森林景觀模擬與評價的一條可行途徑。本文從一個楓香林密度調(diào)控與林相改造工程的實際需要出發(fā)，應(yīng)用PhotoShop、AutoCAD 、SpeedTree[21]等圖形學(xué)軟件，進(jìn)行森林場景模擬，開展森林構(gòu)景因子的控制性試驗，以期為森林美學(xué)研究嘗試一種新的方式，為工程實踐提供指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 模擬景觀概況

模擬的森林景觀以小烏坑林區(qū)的楓香(LiquidambarformosanaHance)林為參考。小塢坑林區(qū)位于浙江省杭州市富陽區(qū)城郊，森林起源于伐薪跡地上發(fā)生的次生林和人工林，總面積70 hm2，其中楓香林比例較大，約占10%，其齡林、胸徑及密度分布范圍較廣，長勢與林相參差不齊。林區(qū)于2011年納入了杭州市西郊森林公園后，開辟為城市游憩林，設(shè)置了步游道，提出了彩色化、珍貴化的森林景觀改造方向。楓香被稱為先鋒頂極樹種，存在于森林群落的各個演替階段，是我國亞熱帶地區(qū)重要的秋色葉樹種和優(yōu)良的用材樹種。為此小塢坑森林景觀規(guī)劃擬對現(xiàn)有楓香林進(jìn)行撫育改造，并于步游道兩側(cè)山谷平地營建連片新林。從觀賞角度，如何針對不同林齡與胸徑提出最佳調(diào)控密度成為現(xiàn)實需要。

1.2 試驗材料

以楓香為模擬對象，2016年夏季于小塢坑林區(qū)選擇胸徑為10 cm、20 cm、30 cm的自然、健康的楓香各5株，現(xiàn)場測量其胸徑、樹高、冠幅、枝下高、一級分枝角度與粗度等測樹數(shù)據(jù)，為建模提供幾何參數(shù)。

為將樹皮、樹葉等有機生命體的影像映射在樹木干、枝、葉等幾何模型表面，構(gòu)成直觀形象的實體，需準(zhǔn)備貼圖素材[22]。分胸徑級(樹齡)野外攝取楓香樹干與一級分枝表皮照片若干，導(dǎo)入Photoshop；采集葉片若干，掃描導(dǎo)入Photoshop。從中各選取典型圖像3張，制作帶有Alpha通道的紋理貼圖，再通過CrazyBump軟件轉(zhuǎn)換，導(dǎo)出法線貼圖、高光貼圖。

1.3 研究方法

1.3.1 森林場景構(gòu)建流程 為實現(xiàn)視覺效果逼真、樹木與林分參數(shù)可測量的總體目標(biāo)，采用多種軟件綜合應(yīng)用方案，從中分別抽取一部分所需要的功能，通過數(shù)據(jù)和文件交換實現(xiàn)功能集成，流程(圖1)和主要應(yīng)用軟件如下：(1)紋理貼圖制作：Adobe Photoshop CC2014、CrazyBump1.2；(2)樹木三維建模：SpeedTree Cinema v7.0.5、SpeedTree5.1；(3)森林景觀場景平面布局：Random Coordinate、AutoCAD 2007、Sketchup 8.0；(4)森林場景合成：Lumion 6.0。

圖1 場景模擬流程Fig.1 Flow chart of Scenario simulation

1.3.2 樹木三維建模 利用SpeedTree模型編輯器(Speedtree modeler)，通過人機交互進(jìn)行樹木參數(shù)化建模。建模從一個樹木初始模型開始，確定樹木的基本骨架；再編輯樹木的主干、分枝參數(shù)，分枝級數(shù)為3級；最后添加葉片，調(diào)節(jié)其形狀、大小以及方向等。

利用編譯器(Speedtree compiler)，將材質(zhì)貼圖打包為包括材質(zhì)和紋理參數(shù)信息、細(xì)節(jié)層次和布告板距離信息、風(fēng)和碰撞體數(shù)據(jù)等的程序代碼，生成SRT格式文件備用。

1.3.3 森林場景構(gòu)建 模擬場景設(shè)為平坦地形，大小為60×60 m。林型設(shè)為楓香同齡純林，種群分布采用自然界普遍存在的隨機分布形式。為實現(xiàn)隨機分布，并控制樹木之間的合理間距，編寫Random Coordinate自定義過程生成坐標(biāo)點，據(jù)此繪制CAD平面分布圖。

將CAD平面圖通過Sketchup進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換，導(dǎo)入Lumion,布置樹木模型；將Speedtree生成的SRT文件導(dǎo)入Lumion植物模型庫，進(jìn)行森林場景構(gòu)建，最后導(dǎo)出JPG格式模擬結(jié)果圖像。

1.3.4 控制試驗 影響森林林內(nèi)景觀美學(xué)質(zhì)量的主要有形貌、色彩、結(jié)構(gòu)和整體狀況幾方面的因素[23]，其中樹木胸徑、林分密度等是十分重要的構(gòu)景因子[24]。因此，本文以胸徑與密度為例，參照隨機區(qū)組設(shè)計，進(jìn)行兩因素、單因素控制試驗。首先是保證其它構(gòu)景要素與環(huán)境條件一致，即統(tǒng)一類型(靜態(tài)景觀)、地形(平坦)、場景大小(60×60 m)、林型(楓香同齡純林)、分布(隨機)及林下層(草)。然后分胸徑(因素A)3個水平、密度(因素B)10個水平，共30個處理分別制作場景(表1)，每個場景設(shè)3個固定視角攝取3張圖片(即3個重復(fù))，以減少樹木平面分布格局對視覺的影響，結(jié)果共得到模擬場景圖片90個。

表1 胸徑-密度控制試驗設(shè)計

注：試驗共3個區(qū)組，表中所列為其中一個。

Note: The test consisted of 3 blocks, one of which was listed in the table.

1.3.5 景觀質(zhì)量評價 以景觀美景度(SBE)評判結(jié)果作為試驗的觀察值?？紤]不同群體的審美態(tài)度具有一致性[25]，組織園林學(xué)、林學(xué)、生態(tài)學(xué)等專業(yè)的學(xué)生，每組人數(shù)大致相等，共160名參與評價，采用平均值法計算美景度值[26]。

根據(jù)不同的試驗?zāi)繕?biāo)，采用不同的評價樣本和記分方式：

胸徑-密度兩因素試驗：為研究胸徑、密度兩個因素對景觀質(zhì)量的影響，尋找最佳組合，將90張圖片全部混合進(jìn)行比較評價。評價采用7分制[27]，操作時將全部照片排成活動展板，讓評判人充分比較，按質(zhì)量高低依次歸為7檔。

密度單因素試驗：為揭示密度對景觀質(zhì)量的影響規(guī)律，將胸徑因子作為背景值，即在同一胸徑條件下，對10個不同密度的場景圖片進(jìn)行比較評價(表1)，操作時同樣制作活動展板，排序歸檔，但為計分方便，采用10分制。該比較分3個胸徑、3個重復(fù)共有9組。

1.3.6 統(tǒng)計分析 采用DPS7.05、SPSS19.0軟件進(jìn)行兩因素方差分析、多重比較分析和單因素回歸分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 楓香模擬效果

楓香為單軸分枝的大喬木，干形通直，在適生地區(qū)，樹高可達(dá)30 m，胸徑達(dá)1 m。楓香的形體受樹冠形狀、冠幅、分枝角度及枝干粗細(xì)的影響，幼樹冠形為三角形，成熟時為圓卵形。樹皮幼齡時為青綠色，質(zhì)地光滑，成熟時灰褐色，呈方塊狀剝落。楓香的分枝級數(shù)隨著樹齡的增大而增加，但一般不超過4級；分枝角度隨樹齡的增大而增大，這主要是受自然重力作用的結(jié)果(表2)。

表2 楓香形態(tài)參數(shù)統(tǒng)計

樹木的三維模型含有詳細(xì)的形態(tài)參數(shù)，是實現(xiàn)樹木測量的基本條件，但其視覺效果往往不如二維圖像直接貼圖?；诰C合軟件平臺和實測形態(tài)參數(shù)的模擬結(jié)果顯示，楓香三維模型與現(xiàn)實樹體圖片的效果十分接近，以10 cm胸徑的為例，對比見圖2。

圖2 胸徑10 cm的楓香模型Fig.2 Liquidambar model of diameter at breast height 10 cm

以胸徑20 cm，密度556株·hm-2的森林場景為例，隨機平面分布格局及透視場景模擬結(jié)果如圖3所示，模擬森林與楓香同齡純林現(xiàn)實景觀較為接近，基于模擬結(jié)果實施的景觀質(zhì)量評價工作進(jìn)展順利，表明模擬結(jié)果良好。

圖3 密度為556株·hm-2的平面圖及效果圖Fig.3 The densityof 556 plants·hm-2 of the plan and the effect picture

2.2 兩因素試驗

2.2.1 胸徑與密度因素對美景度的影響 園林、林學(xué)、生態(tài)學(xué)3組學(xué)生兩輪評價的SBE均值分別為4.10(7分制)/5.49(10分制)、4.11/5.50、4.07/5.50，單因素方差分析結(jié)果顯示3組學(xué)生差異不顯著(P=0.991/P=1.000)，以總體平均結(jié)果作為觀測值可以滿足分析要求?？刂圃囼炛?，林分密度變化總是伴隨著分布格局的變化，兩者無法分離，因此，將格局變化設(shè)為重復(fù)區(qū)組，即從模擬場景的3個視角得到3種不同的布局效果，作為3個區(qū)組設(shè)置，但方差分析結(jié)果顯示，區(qū)組間的差異不顯著(F=0.88，對應(yīng)的概率P=0.356 3>0.050 0)，表明在隨機分布條件下，種群格局的微小變化對評價結(jié)果的影響不大(表3)。試驗因素A(胸徑)對美景度的影響也不顯著(F=3.094 7，P=0.070 0)，而因素B(密度，F(xiàn)=4.545 6，P=0.003 1)、胸徑與密度的交互效應(yīng)A×B(F=6.129 8，P=0.000 0)對美景度的影響均達(dá)到極顯著。

表3 胸徑A與密度B因素對美景度影響的方差分析(隨機模型)

2.2.2 胸徑與密度因素不同水平對美景度的影響 試驗因素間Tukey多重比較結(jié)果顯示，不同胸徑(A)對美景度的影響不同，其中A2即胸徑20 cm的楓香林平均美景度最高，與其它徑級的差異極顯著；而A3、A1，即30 cm和10 cm胸徑的美景度較低且差異不顯著(表4)。此結(jié)果與“林分美學(xué)質(zhì)量隨胸徑增大而提高”[28]的現(xiàn)有結(jié)論有所不同，這與試驗中不同胸徑級采取了同一套密度水平設(shè)置有關(guān)，適應(yīng)兩極、折中的密度范圍更有利于中等胸徑林分表現(xiàn)良好景觀，說明胸徑-美景度問題的研究也離不開密度，現(xiàn)有研究事實上以各自的最佳密度為前提。

表4 試驗因素間Tukey多重比較

從密度(B)因素看，密度適中的B3、B4、B5為第一類，美景度最高，密度偏離中值的B6、B7、B2為第二類，美景度稍低，但這兩類并無顯著差異；處于兩端，即密度過高或過低如B9、B8、B10、B1的效果最差，與第一類存在顯著差異(表5)。

胸徑-密度組合對美景度的影響計算結(jié)果見表5。不同組合的美學(xué)質(zhì)量存在差異。其中A3B3、A2B5、A3B4的組合景觀效果最佳，可推薦采用；其次是A3B2、A2B3、A2B7；景觀效果最差的是A3B8、A3B10、A1B10，在實踐中應(yīng)避免出現(xiàn)。

從表5還可看出，較優(yōu)組合有向胸徑增大、密度居中方向集中的趨勢，如按胸徑級分別選取前3個最優(yōu)組合A3B3、A3B4、A3B2，A2B5、A2B3、A2B7，A1B5、A1B4、A1B6，比較最大值與平均美景度值(圖4)，胸徑30 cm的美景度最高，胸徑20 cm的其次，胸徑10 cm的最差。胸徑10 cm到胸徑20 cm的美景度值變化大，而胸徑20 cm到30 cm的美景度值變化較小，可見胸徑越大越有可能獲得最佳景觀效果，而且楓香林的胸徑在試驗范圍內(nèi)達(dá)到一定程度后，趨于穩(wěn)定，對美景度的影響平緩，與張榮[24]、李俊英等[29]的研究結(jié)果相似。

表5 胸徑-密度組合間Tukey多重比較

注：各處理間比較ABCDE為0.01差異水平。

Note: The difference levelsof ABCDE between treatment comparison was 0.01.

圖4 不同徑級前3個最佳景觀的美景度Fig.4 SBE of the first three best views of different diameters

2.3 單因素試驗

圖5 3種胸徑楓香林的美景度對比Fig.5 The comparisonchart of the SBE in three kinds of DBH L. formosana forest

總之，林分過稀，會產(chǎn)生空虛感，過密則會壓縮透視距離，給人以壓抑感；適中的密度最為舒適，有利于形成良好的空間結(jié)構(gòu)，滿足人們的游賞需求，與前人的研究結(jié)果一致[30-32]。圖6為大眾評判篩選的最適密度森林景觀。

2.3.2 密度-美景度關(guān)系 曲線以密度為自變量，美景度為因變量，進(jìn)行單因素曲線擬合，結(jié)果以二次曲線為最優(yōu)(圖7)。曲線為開口向下的倒鐘形，調(diào)整后決定系數(shù)R2>0.700，表明密度-美景度關(guān)系密切，經(jīng)檢驗各方程差異均極顯著(P<0.05)，故均具有統(tǒng)計學(xué)意義。方程為平坦地形楓香單層林相應(yīng)胸徑條件下的密度-美景度關(guān)系提供了一個預(yù)測工具。

圖6 最適密度森林景觀Fig.6 The optimum density of forest landscape

圖7 楓香林的單因素曲線擬合圖Fig.7 The single factor of curve fitting of L. formosanaforest

3 討論

(1)應(yīng)用PhotoShop、AutoCAD 、SpeedTree等軟件工具，有可能實現(xiàn)樹木單體參數(shù)化建模和森林場景合成，將一些類似于農(nóng)林田間試驗的方法引入景觀美學(xué)質(zhì)量評價研究，并發(fā)現(xiàn)一些新現(xiàn)象。試驗結(jié)果顯示，在設(shè)定的密度水平范圍內(nèi)，胸徑變化對美景度的影響總體不顯著。但若取10 cm、20 cm、30 cm 3個胸徑級前3個最優(yōu)場景合計，則無論是最大值，還是平均值，均為30 cm>20 cm>10 cm。由此可見，“林分美學(xué)質(zhì)量隨胸徑增大而提高” 的結(jié)論是相對于各自最優(yōu)場景而言的，這正是現(xiàn)有研究的通行做法。模擬則擴大了研究視野，將一些現(xiàn)實中鮮見或不存在的胸徑-密度組合包含進(jìn)來。

(2)密度對美景度的影響總體上為極顯著，尤以適中的密度為最高，處于兩端的最低，兩者有極顯著差異。即不同胸徑級的美景度隨密度變化均為先升后降趨勢，但隨著樹體的增大，美景度峰值對應(yīng)的密度向左偏移。密度-美景度擬合曲線為二次函數(shù)，擬合效果較好(R2>0.700)，但未達(dá)到更為理想的水平。原因可能是密度水平設(shè)置(樣本)還不夠多，林分胸徑缺少適當(dāng)變異或者環(huán)境條件過于理想，降低了景觀的自然度進(jìn)而影響評價結(jié)果。

(3)胸徑與密度的交互效應(yīng)對美景度有極顯著影響，尋找兩者的最優(yōu)組合對指導(dǎo)工程實踐具有指導(dǎo)性作用；同屬隨機分布的不同模擬場景對美景度的影響不顯著，因此，模擬評價時為減少建模工作量，或可省略設(shè)置重復(fù)場景，但須保證林木種群分布的隨機性。

(4)森林景觀組成、結(jié)構(gòu)、變化類型豐富，構(gòu)景因素、環(huán)境條件復(fù)雜，研究目標(biāo)多樣，限于試驗條件，也為突出目標(biāo)因子，本文僅以一個單層、同齡(相同胸徑)的楓香純林夏季靜態(tài)景觀為例作了模擬與評價應(yīng)用的初步嘗試，對林分的胸徑分布、垂直層次，色彩因素與季節(jié)變化等均作了簡化，這與豐富多彩的現(xiàn)實森林是有差距的。將借鑒劉海等[33]利用自定義的樹木編碼實現(xiàn)非單一化森林場景的相關(guān)研究，開展下一步模擬工作，使森林景觀更接近自然。

4 結(jié)論

組合應(yīng)用多種商業(yè)軟件模擬的森林景觀，林分參數(shù)可測，視覺效果接近真實，基此開展的評價工作進(jìn)展順利，結(jié)果表現(xiàn)良好，模擬方法可行。

林分美學(xué)質(zhì)量受胸徑、密度兩個因素的綜合影響，隨著胸徑增大而提高，楓香林也一樣，在營林實踐中，應(yīng)將培育大徑材作為一條重要措施；但不同胸徑有不同的最佳配密匹配度。對于楓香同齡單純景觀林，10 cm、20 cm、30 cm的最佳密度分別為1 389、833、389株·hm-2，此可作為林分密度分期調(diào)控的參考依據(jù)。

[1] 黃廣遠(yuǎn).北京市城區(qū)城市森林結(jié)構(gòu)及景觀美學(xué)評價研究[D].北京：北京林業(yè)大學(xué),2012:6.

[2] Pradal C, Boudon F, Nouguier C,etal. PlantGL: a python-based geometric library for 3D plant modelling at different scales[J]. Graphical Models, 2009, 71(1):1-21.

[3] Prusinkiewicz P. Art and science for life: designing and growing virtual plants with L-systems[J]. Acta Horticulturae, 2004, 630(630):15-28.

[4] Godin C, Sinoquet H. Functional-structural plant modelling[J]. New Phytologist, 2005, 166(3):705-708.

[5] 宋成芳.動態(tài)植物場景的建模與仿真研究[D].杭州：浙江大學(xué)，2007:10.

[6] Prusinkiewicz P.Modeling of spatial structure and development of plants[J].Scientia Horticulturae,1998,74(1-2)113-149.

[7] Frédéric B, Przemyslaw P, Pavol F,etal.Interactive design of bonsai tree models[J]. Computer Graphics Forum, 2003, 22(3):591-600.

[8] 祝 曉.虛擬現(xiàn)實技術(shù)輔助園林規(guī)劃設(shè)計研究[D].南京：南京林業(yè)大學(xué)，2011:6.

[9] 常 禹，胡遠(yuǎn)滿，布仁倉，等.景觀可視化及其應(yīng)用[J].生態(tài)學(xué)雜志，2008,27(8)：1422-1429.

[10] 焦 祥，鄭加強，張慧春，等.林木虛擬生長建模方法及建模工具研究綜述和展望[J].浙江農(nóng)林大學(xué)學(xué)報，2015,32(6)：966-975.

[11] 劉兆剛，李鳳日.樟子松人工林樹冠結(jié)構(gòu)模型及三維圖形可視化模擬[J].林業(yè)科學(xué)，2009,45(6):54-61.

[12] 李永亮，鞠洪波，張懷清.基于林分特征的林木個體信息估算可視化模擬技術(shù)[J].林業(yè)科學(xué)，2013，49(7)：99-105.

[13] Meitner M, Gandy R, Nelson J. Application of texture mapping to generate and communicate the visual impacts of partial retention systems in boreal forests[J]. Forest Ecology & Management, 2006, 228(1):225-233.

[14] 劉 海，張懷清，鞠洪波.果子溝林場三維建模與可視化實現(xiàn)[J].林業(yè)科學(xué)研究，2016，29(1)：74-79.

[15] 李永亮，鞠洪波，張懷清.基于WF的杉木人工林交互式疏伐可視化模擬技術(shù)[J].林業(yè)科學(xué)研究，2014，27(3)：329-334.

[16] 董靈波，劉兆剛.樟子松人工林空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化及可視化模擬[J].林業(yè)科學(xué)，2012,48(10)：77-85.

[17] Muys B, Hynynen J, Palahí M,etal. Simulation tools for decision support to adaptive forest management in Europe[J]. Forest Systems, 2011, 19(6):86-99.

[18] 王 超，翟明普，金瑩杉，等.森林景觀質(zhì)量評價研究現(xiàn)狀及趨勢[J].世界林業(yè)研究，2006,19(6)：18-22.

[19] 劉 穎，羅 岱，黃心淵.基于OSG的Speedtree植物模型繪制研究[J].計算機工程與設(shè)計，2012.33(6)：2406-2419.

[20] 吳曉暉.SpeedTree與Virtools模型轉(zhuǎn)換的研究與實現(xiàn)[D].北京：北京林業(yè)大學(xué)，2012:5.

[21] 白志勇.基于SpeedTree的梅花可視化模型構(gòu)建[D].北京：北京林業(yè)大學(xué)，2011:9.

[22] Dischler J M, Maritaud K,Ghazanfarpour D.Coherent bump map recovery from a single texture image [C]. Micheal D. Proceedings of Graphics Interface, May 27-29, 2002, Calgary, Alberta, Canada: Canadian Human-Computer Communications Society,2002:201-208.

[23] 陳 勇，孫 冰.深圳市城市森林林內(nèi)景觀的美景度評價[J].林業(yè)科學(xué)，2014，50(8)：39-44.

[24] 張 榮，翟明普，閻海平.國內(nèi)外風(fēng)景游憩林撫育研究進(jìn)展[J].北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報，2004,26(2)：19-113.

[25] 宋 力，何興元，徐文鐸，等.城市森林景觀美景度的測定[J].生態(tài)學(xué)雜志，2006,25(6)：621-624.

[26] Daniel T C，Vining J.Methodological issues in the assessment of landscape quality[J].Forest Science，1984，30(4)：1084-1096.

[27] 史久西，董建文.鄉(xiāng)村綠地景觀美學(xué)質(zhì)量評價研究[J].中國城市林業(yè)，2013，11(3)：5-8.

[28] 章志都，徐程楊，龔 嵐.基于SBE法的北京市郊野公園綠地結(jié)構(gòu)質(zhì)量評價技術(shù)[J].林業(yè)科學(xué)，2011,47(8)：53-60.

[29] 李俊英，閆紅偉，唐 強，等.沈陽森林植物群落結(jié)構(gòu)與其林內(nèi)景觀美學(xué)質(zhì)量關(guān)系研究[J].西北林學(xué)院學(xué)報，2011，26(2)：212-219.

[30] 梅光義，孫玉軍.基于SBE法的杉木風(fēng)景游憩林的評價及經(jīng)營技術(shù)[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報[J].2012，32(8)：28-32.

[31] 賈黎明，李效文，郝小飛.基于SBE法的北京山區(qū)油松游憩林撫育技術(shù)原則[J].林業(yè)科學(xué)，2007，43(9)：144-149.

[32] 歐陽勛志，廖為明，彭世揆.天然闊葉林景觀質(zhì)量評價及其垂直結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2007，18(6)：1388-1392.

[33] 劉 海，張懷清，莫登奎，等.基于信息編碼的森林景觀可視化模擬[J].林業(yè)科學(xué)研究，2014,27(2)：208-212.

(責(zé)任編輯：金立新)

Forest Landscape Simulation and Scenic Beauty Degree Influence Factors Control Experiment

XUZhen-zhen,SHIJiu-xi,GERILe-tu

(Research Institute of Subtropical Forestry, Chinese Academy of Forestry, Hangzhou 311400, Zhejiang, China)

[Objective]The experiment for constitutive factors controlling was designed to reveal the rules of influence of DBH and density on forest landscape and provide a reference value to density control. [Method]TakingLiquidambarformosanaforest as an example, some software, like PhotoShop, AutoCAD, SpeedTree et al were used to carry out forest simulation. With the help of forest test design method, the two-factors and single-factor controlling tests about DBH, density and scenic beauty evaluation (SBE) were conducted.[Result](1)Under preset density level, the DBH had no significant influence on SBE. The landscape pros was 20 cm>30 cm>10 cm; but if comparing the 3 best SBE values in each grade DBH, the priority was 30 cm>20 cm>10 cm. (2)The density had a very significant influence on SBE. The changes of SBE of different DBH followed a trend of increasing at initial and then descending. The moderate density showed the best. But with the increase of tree volume, the peak density deviated to the left. The best densities for 10 cm, 20 cm, and 30 cm were respectively 1 389, 833, and 389 plants/hm2. The density-SBE curve fitting resulted in a quadratic curve, the functional form areSBE10=3.435+0.005X1-1.639E(-6)X12(R2=0.71),SBE20=4.013+0.004X2-1.677E(-6)X22(R2=0.713),SBE30=6.355+0.001X3-8.128E(-7)X32(R2=0.728). The interaction effect of DBH and density had a significant influence on SBE, but the repeated simulations of different aspects were not significant. [Conclusion]The method was feasible which achieved a better result by combining application of a variety of commercial software for simulation and evaluation of forest landscape. The Forest aesthetic quality is affected by the combination of two factors, DBH and density. The quality is development with the increasing of DBH, but different DBH has different best density to match.

forest landscape simulation; control experiment;Liquidambarformosana; scenic beauty evaluation; forest density; diameter at breast height

2016-06-12 基金項目： 國家林業(yè)公益性行業(yè)科研專項經(jīng)費項目“美麗城鎮(zhèn)森林景觀的構(gòu)建技術(shù)研究與示范(201404301)”。 作者簡介： 徐珍珍(1989—)，女，吉林樺甸人，碩士研究生，主要從事森林景觀評價研究. * 通訊作者：史久西，男，高級工程師，博士，主要從事城市林業(yè)研究. E-mail：shijiuxi@126.com.

10.13275/j.cnki.lykxyj.2017.02.013

S718.5

A

1001-1498(2017)02-0276-09