森林生態(tài)學(xué)建模與仿真作者介紹

葛劍平，一962年生，東北林業(yè)大學(xué)教授，農(nóng)學(xué)博十。多年來一直從事森林生態(tài)學(xué)和森林經(jīng)營學(xué)研究，發(fā)表學(xué)術(shù)論文30余篇，主持完成國家自然科學(xué)基金、林業(yè)部和省級科研課題五項，現(xiàn)為國家科技攻關(guān)專題負責(zé)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(wù)院政府特殊津貼。

本書系統(tǒng)地介紹了森林生態(tài)學(xué)建模與仿真的基本概念、數(shù)學(xué)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(xué)模型進行了分類，選擇當(dāng)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(yīng)用范圍及存在的問題；對林隙模型進行了改進，并應(yīng)用于紅松林結(jié)構(gòu)和動態(tài)過程的模擬；最后綜述了現(xiàn)代森林生態(tài)學(xué)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(xué)、植物生態(tài)學(xué)和森林經(jīng)營學(xué)的研究人員閱讀，亦可作為林業(yè)院校相關(guān)專業(yè)研究生的教材和參考書。

目 錄

1數(shù)學(xué)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(shù)學(xué)仿真（模擬）

1.1.3系統(tǒng)及系統(tǒng)分析

1.2數(shù)學(xué)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(xué)建模的基本理論與原則

2.1生態(tài)學(xué)建模的物理學(xué)理論與原則

2.1.1熱力學(xué)基本概念和定理

2.1.2以熱力學(xué)理論為基礎(chǔ)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(xué)理論為基礎(chǔ)的建模方法

2.2以生態(tài)學(xué)原理為基礎(chǔ)的建模方法

3生態(tài)學(xué)建模的數(shù)學(xué)理論

3.1地統(tǒng)計學(xué)的基本理論和方法

3.1.1半方差及半方差圖的結(jié)構(gòu)分析

3.1.2半方差圖擬合模型

3.1.3空間局部內(nèi)插法

3.1.4空間局部內(nèi)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(chǎn)生均勻分布隨機數(shù)的數(shù)學(xué)方法

3.2.2均勻隨機數(shù)的檢驗

3.2.3產(chǎn)生其它分布隨機數(shù)的數(shù)學(xué)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(xué)研究中的應(yīng)用

4.4.1確定模型參數(shù)的量綱

4.4.2應(yīng)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(shù)學(xué)方程和結(jié)構(gòu)圖的程序與語言

5.3面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計

5.4數(shù)學(xué)模擬與“5S”技術(shù)

6森林生態(tài)學(xué)模型分類

6.1以數(shù)學(xué)理論為基礎(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)的模型分類

6.4以干擾理論為基礎(chǔ)的生態(tài)學(xué)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(xué)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(yù)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(chǔ)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(jié)構(gòu)

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(jié)構(gòu)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(guān)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(yīng)函數(shù)

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(shù)輸入子程序INPT

8.5.3樣地初始化子程序PL0TIN

8.5.4產(chǎn)生均勻隨機數(shù)子程序RANDOM

8.5.5產(chǎn)生正態(tài)隨機數(shù)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(jié)果輸出子程序OUTPT

8.6紅松林結(jié)構(gòu)和動態(tài)的FORET模擬結(jié)果

8.6.1參數(shù)估計

8.6.2模型運行和結(jié)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(shù)和參數(shù)估計

9.2.1模型變量和參數(shù)

9.2.2參數(shù)估計

9.2.3靈敏性分析

9.3模型程序結(jié)構(gòu)分析

9.3.1主程序MAIN

9.3.2數(shù)據(jù)塊子程序SYSVAR

9.3.3立地和運行參數(shù)讀取子程序GETMOD

9.3.4樹種參數(shù)子程序GETSPE

9.3.5控制參數(shù)讀取子程序GETOUT

9.3.6產(chǎn)生均勻隨機數(shù)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(jié)果輸出子程序0UT

9.3.14產(chǎn)生泊松分布隨機數(shù)子程序PRAND

9.4紅松林結(jié)構(gòu)和動態(tài)的FORSKA模擬結(jié)果

9.4.1參數(shù)估計

9.4.2模擬結(jié)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(jié)構(gòu)

10.1.1確定樹木分布位置的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)

10.1.2重復(fù)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(jié)果與分析

10.3.1參數(shù)估計

10.3.2模擬結(jié)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(chǔ)的流模型

11.1.1模型結(jié)構(gòu)

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(yīng)用范圍

11.2生物地球化學(xué)循環(huán)模型（FOREST－BGC）

11.2.1模型結(jié)構(gòu)

11.2.2氣象驅(qū)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(yīng)用

12森林生態(tài)學(xué)模型研究概況及趨勢

12.1以等級理論為基礎(chǔ)的生態(tài)學(xué)模型研究

12.2以空間為基礎(chǔ)的森林生態(tài)學(xué)模型研究

12.2.1以林隙動態(tài)模型預(yù)測氣候變化下的森林演介

12.2.2以GIS為基礎(chǔ)的空間模型的研究

12.3以植物生理過程為基礎(chǔ)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(jié)合

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

12.4.3生態(tài)系統(tǒng)流模型與一般環(huán)流模型的結(jié)合

12.5預(yù)測全球植被變化模型的研究

12.6森林生態(tài)學(xué)模型的發(fā)展趨勢

12.6.1異質(zhì)性與時空尺度

12.6.2社會經(jīng)濟模型與生態(tài)模型的聯(lián)接

12.6.3生態(tài)學(xué)模型的可視化

12.6.4模型檢驗和驗證

12.6.5新理論的應(yīng)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(xué)問題進行分類總結(jié)，在闡述了系統(tǒng)建模、系統(tǒng)仿真等的概念內(nèi)涵、基本理論、基本方法與技術(shù)的基礎(chǔ)上，重點圍繞基于MATLAB和NetLogo兩種工具軟件的管理科學(xué)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(yīng)用部分，圍繞管理領(lǐng)域中的預(yù)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(jīng)網(wǎng)絡(luò)、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(nèi)的建模仿真方法的基本原理、應(yīng)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(diào)了建模仿真技術(shù)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(shù)的操作步驟，后結(jié)合網(wǎng)絡(luò)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(xué)問題進行模型構(gòu)建與仿真。

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

體系工程已經(jīng)成為目前系統(tǒng)工程領(lǐng)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(lǐng)域和應(yīng)用中起步的，既需要理論創(chuàng)新，也需要實踐探索和總結(jié)。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(shè)想并開展分析，而通過仿真得到數(shù)值結(jié)果可以幫助了解體系的動態(tài)行為。

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