淺析楊樹速生豐產(chǎn)林營造林輔助決策系統(tǒng)-科技論文

美國很多大學(xué)都進行了有關(guān)森林營造的決策支持系統(tǒng)、咨詢系統(tǒng)、景觀管理、地理信息系統(tǒng)等方面的研究和實驗。能利用計算機技術(shù)進行科學(xué)分析和管理森林營造過程，建立了基于地理信息系統(tǒng)的森林經(jīng)營系統(tǒng)，可選擇比例顯示林地的屬性圖、平面圖和立體圖。
是加拿大開發(fā)的一個集成化的森林資源數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，存儲著森林蓄積量、木材需求、運輸途徑等信息，有力地支持了森林經(jīng)營規(guī)劃設(shè)計，可提供指定林區(qū)現(xiàn)有的一切運輸途徑、需材企業(yè)圖表和森林蓄積圖表。
隨著改革開放的發(fā)展與深入，對營造林輔助決策系統(tǒng)的研究，國內(nèi)也是從二十世紀九十年代開始的。為解決經(jīng)濟效益分析以及造林設(shè)計中使用的大量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、決策困難、計算繁瑣等問題，隨著計算機技術(shù)的發(fā)展與廣泛應(yīng)用，有學(xué)者開始探索相關(guān)信息系統(tǒng)的研究，并在營造林輔助決策系統(tǒng)建設(shè)方面取得成果，總體說來，可以分為以下幾個階段。第一階段：引入階段。通過建立模擬數(shù)量化多種模型來輔助造林設(shè)計。李蕓生，張康健等編制了一套比傳統(tǒng)手工方法提高了設(shè)計效率的工程造林施工設(shè)計電子計算機系統(tǒng)。在大興安嶺漠河苗圃，吳保國教授和宋庭茂老師生產(chǎn)開發(fā)了苗圃培育咨詢系統(tǒng)，可直接指導(dǎo)苗圃育苗生產(chǎn)，對大興安嶺林區(qū)落葉松育苗生產(chǎn)很有意義。
第二階段：示范階段。引入新的知識到造林設(shè)計過程中，應(yīng)用范圍不斷擴大。伶立君引入人工林的計算機管理系統(tǒng)，使造林地與造林樹種結(jié)合起來，選擇出最佳的造林方案，做到合理經(jīng)營和發(fā)展人工林。
第三階段：深入發(fā)展階段。隨著多學(xué)科的科技進步和發(fā)展，營造林輔助決策也有了新的發(fā)展契機。如周國紅、王海珍提出“65”技術(shù)體系，認為“65”技術(shù)是新的林業(yè)科技創(chuàng)新的需要，促使林業(yè)生產(chǎn)和管理，推動國家森林資源監(jiān)測體系，為實現(xiàn)林業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)，為使用者提供了更多的信息和決策依據(jù)。
二、楊樹速生豐產(chǎn)林營造林輔助決策系統(tǒng)
專家系統(tǒng)和決策支持系統(tǒng)是輔助決策系統(tǒng)中的兩門相鄰學(xué)科，它們都是利用計算機技術(shù)和信息技術(shù)，包含決策問題的新學(xué)科，通過提供基礎(chǔ)信息、明確問題等，輔助管理者做出正確決策。
決策支持系統(tǒng)綜合利用各種數(shù)據(jù)、信息、知識，以多種相互獨立的學(xué)科為基礎(chǔ)，輔助各級決策者解決半結(jié)構(gòu)化決策問題。決策支持系統(tǒng)為決策者提供輔助決策的有用信息，但決策是由人來制定的。決策支持系統(tǒng)面向數(shù)據(jù)，支持網(wǎng)絡(luò)中規(guī)模巨大的管理組織。其基本結(jié)構(gòu)為數(shù)據(jù)庫、模型庫、交互系統(tǒng)及其管理系統(tǒng)。
專家系統(tǒng)是采用基于知識的程序設(shè)計建成的計算機系統(tǒng)，是在特定領(lǐng)域模擬人們思想行為的計算機程序，它綜合集成了某領(lǐng)域的專家的知識和經(jīng)驗，通過推理模擬人類專家進行決策，解決復(fù)雜問題。
三、楊樹速生豐產(chǎn)林造林設(shè)計決策因素和目標
為使楊樹達到速生豐產(chǎn)優(yōu)質(zhì)，在楊樹速生豐產(chǎn)林生產(chǎn)經(jīng)營過程中，需要采用適當(dāng)?shù)脑炝旨夹g(shù)措施。造林設(shè)計的決策主要是造林樹種、栽植密度、造林方法、撫育管護方法以及間作采伐幾個方面的決策，造林樹種選擇的適當(dāng)與否是關(guān)鍵，要完成造林設(shè)計的決策，需明確造林樹種的特性。適地適樹是使造林樹種的特性，為達到該立地在當(dāng)前技術(shù)經(jīng)濟條件下可能達到的高產(chǎn)水平。有三種互相補充，相輔相成的基本途徑：一是選樹適地以及選地適樹，二是改樹適地，通過選種、引種馴化、育種等方法使它們能夠相適，三是改地適樹，使其適合于原來不適應(yīng)的樹種生長。通過選擇途徑達到適地適樹的要求，掌握造林地的本質(zhì)。
楊樹根系與其他樹種相比，呼吸速率極強。所需的氧是從土壤空氣中吸收的，良好的土壤通氣是楊樹栽培成功的重要條件。楊樹的根系也能利用地下水中的氧氣和溶解在土壤水。楊樹對氧的需要量較高，楊樹根系不能在水分飽和的土層中發(fā)展，土壤通透性不好會導(dǎo)致根系呼吸缺氧。
楊樹吸收的營養(yǎng)元素，一部分陰、陽離子被吸附在土壤吸收復(fù)合體上，一部分溶解在土壤溶液中，它們能由根系和土壤直接交換。缺乏膠體的土壤，不能滿足楊樹速生豐產(chǎn)的要求。肥力低下的砂土和通體沙不能選用。選地不當(dāng)容易形成低產(chǎn)林。
要使林分達到速生和豐產(chǎn)，提高楊樹速生豐產(chǎn)林的產(chǎn)量和效益，必須要有科學(xué)合理的栽培撫育方法。因此，必須要做好造林設(shè)計和營林設(shè)計，造林設(shè)計的主要內(nèi)容有整地，選苗，造林方法，造林季節(jié)，栽植密度，營林設(shè)計包括林農(nóng)間作，撫育管護和間伐主伐。
四、輔助決策系統(tǒng)分析與總體設(shè)計針對楊樹速生豐產(chǎn)林生產(chǎn)經(jīng)營的特點，系統(tǒng)設(shè)計要考慮以下幾個方面。
系統(tǒng)用戶：是林農(nóng)和營林企業(yè)決策者，以及參與維護、更新系統(tǒng)的林業(yè)領(lǐng)域?qū)＜摇?br />業(yè)務(wù)邏輯分析：依據(jù)系統(tǒng)用戶確定本系統(tǒng)業(yè)務(wù)工作，系統(tǒng)根據(jù)營林區(qū)所處的地區(qū)和用戶的輸入，根據(jù)評價結(jié)果和具體地區(qū)信息以及立地條件，輔助用戶采納合適的營造林設(shè)計方案。
系統(tǒng)功能：在功能上，系統(tǒng)主要應(yīng)實現(xiàn)采用層次分析方法，對營林區(qū)的立地質(zhì)量進行評價；以整體的營造林設(shè)計方案為決策目標，向用戶推薦適宜的營造林設(shè)計方案；利用經(jīng)濟分析的理論與方法，對造林設(shè)計進行各種分析。
軟件適用性：在軟件設(shè)計方面盡量考慮更多使用者的需求和后期的軟件升級和功能擴展以及模擬模塊的更新。
系統(tǒng)的整體設(shè)計思路是水平分層、垂直分塊，在垂直結(jié)構(gòu)上將數(shù)據(jù)、公式與程序的相互獨立。在水平結(jié)構(gòu)上系統(tǒng)分為核心業(yè)務(wù)處理層、用戶交互層和數(shù)據(jù)交互層。在水平分層和垂直分塊的設(shè)計思想下，綜合計算機技術(shù)的發(fā)展和楊樹速生豐產(chǎn)林營造林輔助決策的需求。