基于GIS和.NET的插件式森林空間結(jié)構(gòu)分析系統(tǒng)

王懿祥，陳永剛，湯孟平，洪 敏，陳海峰，陳德虎

（1.中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院 資源信息研究所，北京100091；2.浙江農(nóng)林大學(xué) 浙江省森林生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)與固碳減排重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江 臨安311300）

森林空間結(jié)構(gòu)是最重要森林特征之一，是目前國(guó)際上森林研究的前沿?zé)狳c(diǎn)問(wèn)題。森林空間結(jié)構(gòu)是森林中樹(shù)木及其屬性在空間的分布［1-2］。具體而言，森林空間結(jié)構(gòu)是林木空間分布格局、樹(shù)種混交和樹(shù)木競(jìng)爭(zhēng)［3-4］。森林空間結(jié)構(gòu)決定了林木之間的競(jìng)爭(zhēng)勢(shì)及其空間生態(tài)位，它在很大程度上決定了林分的穩(wěn)定性發(fā)展的可能性和經(jīng)營(yíng)空間大小。近年來(lái)，隨著森林可持續(xù)經(jīng)營(yíng)對(duì)精確信息的需求增加，森林空間結(jié)構(gòu)方面的研究明顯增加［5－7］。但是，研究多數(shù)集中于森林空間結(jié)構(gòu)指數(shù)、森林空間結(jié)構(gòu)分析和比較［4］，對(duì)于森林空間結(jié)構(gòu)的重建和可視化研究較少。其原因是森林空間結(jié)構(gòu)分析復(fù)雜，計(jì)算工作量大［6-7］，又缺乏有效的分析工具，在一定程度上制約了該領(lǐng)域的研究進(jìn)展。森林空間結(jié)構(gòu)的重建和可視化是研制以森林空間結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的新林分生長(zhǎng)模型的重要基礎(chǔ)，也是對(duì)靜態(tài)描述現(xiàn)實(shí)森林空間結(jié)構(gòu)的突破，還可以為調(diào)整森林空間結(jié)構(gòu)、制定森林經(jīng)營(yíng)措施提供服務(wù)和指導(dǎo)。近年來(lái)地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用為森林空間結(jié)構(gòu)分析提供了平臺(tái)和可能。因此，研建森林空間結(jié)構(gòu)分析系統(tǒng)（analysis system of forest spatial structure，ASFSS）顯得十分重要和迫切。森林空間結(jié)構(gòu)研究領(lǐng)域還正處于不斷發(fā)展之中，新的指數(shù)、新的分析方法還會(huì)不斷涌現(xiàn)。目前，軟件開(kāi)發(fā)中采用的主流技術(shù)為組件技術(shù)，但組件式開(kāi)發(fā)已難以適應(yīng)日益復(fù)雜多變的應(yīng)用需求，尤其在軟件的擴(kuò)展和維護(hù)方面。“一處修改，整體編譯”的傳統(tǒng)模式難以適應(yīng)ASFSS的要求。而插件技術(shù)是軟件架構(gòu)技術(shù)［8］，是一種更高層次的代碼復(fù)用。從軟件結(jié)構(gòu)上來(lái)說(shuō)，插入式軟件開(kāi)發(fā)框架更清晰更靈活，從開(kāi)發(fā)思想上講，它能夠以最少的代價(jià)疊加新功能［9］。若采用插件技術(shù)開(kāi)發(fā)ASFSS，將具有更好的可重用性，也便于在未來(lái)對(duì)森林空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行擴(kuò)展。本研究針對(duì)森林空間結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵問(wèn)題，提出了基于GIS和.NET機(jī)制的插件技術(shù)軟件設(shè)計(jì)框架，并在C#開(kāi)發(fā)環(huán)境下，結(jié)合ArcGIS Engine組件設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)插件式ASFSS系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)森林空間結(jié)構(gòu)重建和可視化分析，為相關(guān)研究人員提供了方便快捷的分析工具。

1 基于GIS和插件的森林空間結(jié)構(gòu)分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 插件技術(shù)

在.NET平臺(tái)中對(duì)插件技術(shù)的支持主要在于反射技術(shù)，反射技術(shù)的使用是通過(guò)System.Reflecttion命名空間中的類(lèi)集合，可以使用Assembly動(dòng)態(tài)加載或卸載程序集清單中列出的模塊。如果需要增加某種功能，只需按照相應(yīng)的接口規(guī)范設(shè)計(jì)一個(gè)插件即可，從而實(shí)現(xiàn)可動(dòng)態(tài)擴(kuò)展的應(yīng)用程序。插件本身單獨(dú)測(cè)試和部署，不需要像組件技術(shù)那樣重新編譯整個(gè)應(yīng)用程序。通過(guò)這個(gè)技術(shù)，可以將應(yīng)用框架中的擴(kuò)展點(diǎn)以插件式程序集的方式來(lái)動(dòng)態(tài)加載、構(gòu)建，從而實(shí)現(xiàn)可動(dòng)態(tài)擴(kuò)展的ASFSS。

1.2 GIS應(yīng)用框架

本研究選擇.Net 3.5 Framework和ArcGIS Engine 9.3組件庫(kù)進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)搭建GIS應(yīng)用框架，其中前者為ASFSS提供了一般的數(shù)據(jù)處理和邏輯關(guān)系組件，后者為ASFSS提供了為顯示地理數(shù)據(jù)而必須的地圖控件和地圖數(shù)據(jù)操作類(lèi)。在A(yíng)SFSS中，系統(tǒng)使用了ArcGIS Engine中的Geodatabase，Geometry，Controls，PageLayout和TOCControl等來(lái)構(gòu)建GIS應(yīng)用框架。

1.3 基于插件技術(shù)的ASFSS

ASFSS的基于插件技術(shù)的軟件設(shè)計(jì)框架分為主程序、公共類(lèi)庫(kù)、插件引擎和插件對(duì)象4個(gè)部分（圖1）。主程序是程序的入口，是插件的依附對(duì)象，負(fù)責(zé)解析插件對(duì)象并將插件對(duì)象事件進(jìn)行委托關(guān)聯(lián)，以生成各種按鈕、工具、工具條和菜單等用戶(hù)界面（UI）形式的對(duì)象，同時(shí)負(fù)責(zé)調(diào)用公共類(lèi)庫(kù)中的一些功能。公共類(lèi)庫(kù)是一組類(lèi)和函數(shù)，包含一些通用功能，比如地圖的渲染等，主程序和插件都可調(diào)用。插件引擎解析插件程序集，提取其中包含的插件類(lèi)型信息并負(fù)責(zé)將其生成相應(yīng)的插件對(duì)象，同時(shí)將這些插件對(duì)象存放在插件集合中轉(zhuǎn)交給界面程序處理。插件對(duì)象保存在插件程序集中，可以被插件引擎解析和主界面程序使用，是插件式框架具體功能的承載者。基于插件技術(shù)的ASFSS可以避免改變主程序，僅通過(guò)增減插件或修改插件即可增減或調(diào)整系統(tǒng)功能，滿(mǎn)足ASFSS未來(lái)發(fā)展的需要。

1.4 ASFSS擴(kuò)展

插件系統(tǒng)最大的優(yōu)點(diǎn)就是擴(kuò)展方便，系統(tǒng)增加新的功能只需增加新的插件即可。擴(kuò)展點(diǎn)是插件插入的地方，也就是在設(shè)計(jì)插件系統(tǒng)時(shí)需要考慮插件在什么地方插入，如何插入。ASFSS在插件平臺(tái)中提供了擴(kuò)展點(diǎn)服務(wù)，通過(guò)配置文件XML定義已知接口，并充當(dāng)插件的耦合點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)。具體來(lái)說(shuō)是通過(guò)讀取、修改、刪除配置文件中的內(nèi)容來(lái)實(shí)現(xiàn)插件的延時(shí)加載、卸載。在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，首先從配置文件中讀取可用（enable）的插件列表，然后根據(jù)列表到插件文件夾（plugins）中尋找對(duì)應(yīng)的插件程序集（dll），并獲取其中插件的類(lèi)型（type）。獲得了插件類(lèi)型之后，將其注冊(cè)（register）到unity容器中，這樣在需要時(shí)就可以解析（resolve）出對(duì)應(yīng)的插件，并在界面（UI）上以菜單、狀態(tài)欄或窗體等方式呈現(xiàn)（圖1）。

1.5 功能模塊設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)主要包括5大功能模塊，分別為地圖基本操作模塊、數(shù)據(jù)管理模塊、空間分析模塊、場(chǎng)景操作模塊和插件管理模塊。各模塊主要功能如下：①地圖基本操作模塊。主要實(shí)現(xiàn)對(duì)森林空間結(jié)構(gòu)地圖文檔的操作、圖層的管理、渲染和要素的查詢(xún)等功能。②數(shù)據(jù)管理模塊。主要實(shí)現(xiàn)從林分Excel數(shù)據(jù)文件轉(zhuǎn)換生成地理數(shù)據(jù)，并將地理數(shù)據(jù)導(dǎo)出生成Excel文件。③空間分析模塊。系統(tǒng)的核心模塊，主要實(shí)現(xiàn)森林空間結(jié)構(gòu)分析功能，包括創(chuàng)建Voronoi圖，基于Voronoi圖分析混交度、競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)和集聚指數(shù)，種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系分析，種間競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系分析，競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)專(zhuān)題圖，混交度專(zhuān)題圖，創(chuàng)建隨機(jī)樣方，樣方分析空間分布格局，分形關(guān)聯(lián)維數(shù)法分析空間格局等功能。④場(chǎng)景操作模塊。實(shí)現(xiàn)森林空間結(jié)構(gòu)重建后的二維、三維場(chǎng)景的操作。主要包括場(chǎng)景導(dǎo)航，場(chǎng)景平移、縮放，IDW插值生成專(zhuān)題圖，林分三維場(chǎng)景生成。⑤插件管理模塊。一方面組織管理插件，另一方面適配與插件的接口，響應(yīng)內(nèi)核提出的服務(wù)要求，主要包括插件的載入、卸載和插件的啟用、禁用。

圖1 基于插件技術(shù)的ASSFS結(jié)構(gòu)圖Figure 1 Plugin technology based framework of ASSFS

2 插件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1 插件設(shè)計(jì)概述

根據(jù)插件開(kāi)發(fā)流程，將ASFSS的插件分為2個(gè)層級(jí)：通用插件和森林空間結(jié)構(gòu)分析專(zhuān)用插件。抽象提取出的插件要求模塊性好、獨(dú)立性強(qiáng)；可靠性好；連接簡(jiǎn)單，使用方便；能封裝［10］。通用插件包括：①地圖文檔管理插件；②地圖工具插件；③地圖縮放插件；④數(shù)據(jù)（從Excel）導(dǎo)入插件；⑤地理數(shù)據(jù)庫(kù)管理插件；⑥場(chǎng)景工具插件；⑦場(chǎng)景縮放插件；⑧三維場(chǎng)景插件；⑨鷹眼插件；⑩其他自定義插件等。

森林的空間結(jié)構(gòu)特征可以通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)、混交和空間分布格局等3個(gè)方面來(lái)進(jìn)行分析。其中，通過(guò)Voronoi分析方法或固定半徑法，可以得到競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)、混交度、聚集指數(shù)；通過(guò)隨機(jī)樣方方法和分形關(guān)聯(lián)維數(shù)方法可以分析森林的空間分布格局。森林空間結(jié)構(gòu)分析專(zhuān)用插件將插件包括：①基于Voronoi圖競(jìng)爭(zhēng)單元的指數(shù)計(jì)算插件：②基于固定半徑競(jìng)爭(zhēng)單元的指數(shù)計(jì)算插件；③隨機(jī)樣方分析插件：用Geomtry類(lèi)庫(kù)中的方法構(gòu)造幾何體（正方形、正三角形、圓形和正六邊形），并使用隨機(jī)坐標(biāo)構(gòu)造一個(gè)隨機(jī)樣方要素類(lèi)，最終用來(lái)判定空間分布格局；④分形關(guān)聯(lián)維數(shù)分析插件：計(jì)算關(guān)聯(lián)維數(shù)，用來(lái)判定空間分布格局；⑤其他自定義插件等。

Voronoi分析插件是ASFSS中的一個(gè)重要功能模塊，本研究以基于Voronoi圖競(jìng)爭(zhēng)單元的指數(shù)計(jì)算插件為例（限于篇幅，只介紹競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)），說(shuō)明插件技術(shù)在A(yíng)SFSS中的具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程。

2.2 基于Voronoi圖競(jìng)爭(zhēng)單元的指數(shù)計(jì)算插件實(shí)例

2.2.1 設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)Icommand類(lèi)型插件 新建foreststructure.Voronoi項(xiàng)目文件，在其中設(shè)計(jì)1個(gè)I Command類(lèi)型插件CreateVoronoiCommand，其功能是計(jì)算基于Voronoi圖競(jìng)爭(zhēng)單元的競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)、混交度和聚集指數(shù)。為了產(chǎn)生1個(gè)I Command類(lèi)型的插件，需要在這個(gè)類(lèi)文件中實(shí)現(xiàn)插件引擎設(shè)計(jì)中的I Command接口，并實(shí)現(xiàn)I Command接口的所有屬性和方法，同時(shí)定義CreateVoronoiForm接口來(lái)實(shí)現(xiàn)具體的功能。

2.2.2 具體功能的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn) 競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)的計(jì)算公式為［11－12］：

其中：競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)ICi為對(duì)象木i的競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)，Lij為對(duì)象木i與競(jìng)爭(zhēng)木j之間的距離，di為對(duì)象木i的胸徑，dj為競(jìng)爭(zhēng)木j的胸徑，ni為對(duì)象木i的最近鄰體個(gè)數(shù)。基于Voronoi圖競(jìng)爭(zhēng)單元的競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)進(jìn)行計(jì)算前要先在樣地內(nèi)創(chuàng)建Voronoi圖［7，12］。Voronoi圖的創(chuàng)建流程如圖2所示。根據(jù)Voronoi圖的特征，每個(gè)Voronoi多邊形內(nèi)僅包含1株樹(shù)木。對(duì)象木所在Voronoi多邊形的相鄰Voronoi多邊形內(nèi)的樹(shù)木就是競(jìng)爭(zhēng)木。先將樣地調(diào)查的數(shù)據(jù)（Excel表格）轉(zhuǎn)換成點(diǎn)要素類(lèi)，然后將其轉(zhuǎn)換成Tin數(shù)據(jù)，通過(guò)ITinNodeCollection的ConvertToVoronoiRegions方法轉(zhuǎn)換成Voronoi圖。在轉(zhuǎn)換的同時(shí)，點(diǎn)的“ID”字段作為T(mén)agValue傳遞給Voronoi要素類(lèi)，這樣每一個(gè)多邊形要素就有其包含的點(diǎn)的信息，即一個(gè)多邊形對(duì)應(yīng)一個(gè)包含的點(diǎn)，最后保存至shape文件，加載或者以圖片格式輸出。競(jìng)爭(zhēng)單元?jiǎng)?chuàng)建后就可以進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)計(jì)算，其程序流程為：根據(jù)Voronoi圖的鄰近特性獲得目標(biāo)Voronoi多邊形（其生長(zhǎng)中心為第i對(duì)象木）的相鄰多邊形的生長(zhǎng)中心（即為所有競(jìng)爭(zhēng)木的集合），然后用GIS中的相鄰關(guān)系求出第i單株到所有競(jìng)爭(zhēng)木的距離ri，最后用上述公式求得對(duì)象木的競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)，采用同樣的方法計(jì)算樣地中所有單株的競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)。

圖2 創(chuàng)建Voronoi圖程序流程Figure 2 Program flow of creating Voronoi diagram

2.2.3 編譯生成dll文件 編譯當(dāng)前項(xiàng)目，將產(chǎn)生的foreststructure.Voronoi.dll文件放入與宿主程序相同目錄下的plugin文件夾中。啟動(dòng)宿主程序，它將遍歷插件文件夾中所有的插件程序集，然后由設(shè)計(jì)好的插件引擎負(fù)責(zé)依據(jù)類(lèi)型生成ICommand對(duì)象傳遞給主程序，在主程序界面上將增加該命令按鈕。

2.3 插件管理

利用上述模式可以開(kāi)發(fā)ASFSS中的其他插件。需要注意的是要善于調(diào)用ArcGIS Engine內(nèi)置的開(kāi)發(fā)組件來(lái)簡(jiǎn)化開(kāi)發(fā)的難度和工作量。

插件管理需要完成的工作有：實(shí)例化插件、選擇插件和集成插件。插件管理界面如圖3所示，其中已列出了已加載插件的名稱(chēng)，用戶(hù)可以通過(guò)現(xiàn)有功能插件完成森林空間結(jié)構(gòu)分析的全部功能。如果要用到一些新的方法，則僅需開(kāi)發(fā)符合系統(tǒng)接口規(guī)范的插件，通過(guò)插件管理器加載相關(guān)功能插件，而無(wú)需重新編譯系統(tǒng)平臺(tái)和修改其他插件即可完成系統(tǒng)功能的增加。

圖3 插件管理界面Figure 3 Interface of plug-in management

3 ASFSS應(yīng)用實(shí)例

3.1 數(shù)據(jù)獲取

ASFSS所需要的主要數(shù)據(jù)來(lái)源于林分調(diào)查。假設(shè)樣地大小為長(zhǎng)（m）×寬（n）。對(duì)胸徑大于或等于起測(cè)徑階的木本植物進(jìn)行每木調(diào)查，記錄樹(shù)木種類(lèi)，測(cè)定每株樹(shù)木的胸徑，采用全站儀測(cè)定每株樹(shù)木的三維坐標(biāo)（x，y，z），其中：x，y是平面直角坐標(biāo)，z是相對(duì)高度。

本研究演示的數(shù)據(jù)來(lái)源于天目山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)內(nèi)設(shè)置的常綠闊葉林樣地，樣地大小100 m×100 m，共有樹(shù)木1 603株，44個(gè)樹(shù)種［7］。下面利用這些調(diào)查數(shù)據(jù)和2.2中的插件，進(jìn)行模擬和計(jì)算。

3.2 生產(chǎn)地理數(shù)據(jù)

林業(yè)工作者一般將原始數(shù)據(jù)存放在Excel中，所以需要將這些數(shù)據(jù)生成地理數(shù)據(jù)并進(jìn)行可視化。ASFSS通過(guò)OLE DB操作Excel文件，地理數(shù)據(jù)的管理全部基于Geodatabase模型，并使用Geoprocessing實(shí)現(xiàn)要素類(lèi)轉(zhuǎn)換Shapefile，轉(zhuǎn)換完成后用點(diǎn)要素表達(dá)樹(shù)木分布狀態(tài)，轉(zhuǎn)換過(guò)程和轉(zhuǎn)換效果如圖4所示。在系統(tǒng)中，用戶(hù)可以對(duì)坐標(biāo)值中的z進(jìn)行插值、拉伸和渲染，生成林分三維地形，然后加載樹(shù)木符號(hào)，模擬真實(shí)場(chǎng)景三維展示所有林木的空間分布狀態(tài)。

圖4 創(chuàng)建點(diǎn)圖層Figure 4 Creating point layer

3.3 Voronoi圖創(chuàng)建

如果系統(tǒng)中沒(méi)有Voronoi圖分析按鈕，啟動(dòng)圖3插件管理界面，加載Voronoi圖分析插件。然后對(duì)圖4中生成的點(diǎn)要素圖層創(chuàng)建林分Voronoi圖，構(gòu)造每株樹(shù)的競(jìng)爭(zhēng)單元（圖5）。圖5中，實(shí)線(xiàn)矩形框是原樣地邊界。計(jì)算出的鄰近木結(jié)果如圖6所示。

圖5 生成的Voronoi圖競(jìng)爭(zhēng)單元Figure 5 Voronoi diagram of tree competition unit in ASFSS

圖6 計(jì)算出的鄰近木結(jié)果Figure 6 Calculated results of nearest neighborhood trees

圖6左邊表示以每一株樹(shù)為對(duì)象木形成的競(jìng)爭(zhēng)單元及其所包含的鄰近木，林分內(nèi)共有1 603株樹(shù)，系統(tǒng)就構(gòu)造了1 603個(gè)競(jìng)爭(zhēng)單元。然后求出了每個(gè)競(jìng)爭(zhēng)單元的鄰近木以備計(jì)算競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)。可以看出：在60003號(hào)樹(shù)木周?chē)?株鄰近木，分別是60009號(hào)青錢(qián)柳Cyclocarrya paliurus，60004號(hào)小葉青岡Cyclobalanopsis myrsinaefolia，60002號(hào)青錢(qián)柳和60015號(hào)細(xì)葉青岡Cyclobalanopsis gracilis。圖6右邊為林分總體鄰近木株數(shù)分布的直方圖，在該林分中鄰近木有5株的對(duì)象木最多，共有427株；其次是有420株樹(shù)的鄰近木株數(shù)為6株；有304株樹(shù)的鄰近木株數(shù)為7株；有1株樹(shù)的鄰近木株數(shù)為12株。

3.4 競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)和混交度分析

圖7是所有樹(shù)木的競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)和混交度的計(jì)算結(jié)果，可以看到60007號(hào)樹(shù)杉木Cunninghamia lanceolata的競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)為0.54，混交度為0.5；60695號(hào)柃木Eurya japonica的競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)為4.76，混交度為1.0。

圖7 競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)和混交度計(jì)算結(jié)果Figure 7 Calculated results of competition index and mingling degree

為了更直觀(guān)地展示整個(gè)林分的競(jìng)爭(zhēng)情況和混交情況，系統(tǒng)還提供了競(jìng)爭(zhēng)專(zhuān)題圖和混交專(zhuān)題圖制作功能（圖略）。

4 結(jié)論和討論

目前，基于GIS的森林空間結(jié)構(gòu)分析系統(tǒng)并不多見(jiàn)。本研究采用.NET平臺(tái)下的插件技術(shù)，基于C#開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，結(jié)合ArcGIS Engine 9.3組件開(kāi)發(fā)包，建立了基于插件技術(shù)的森林空間結(jié)構(gòu)分析系統(tǒng)ASFSS，實(shí)現(xiàn)了“平臺(tái)＋插件”框架模式下的森林空間結(jié)構(gòu)分析。用戶(hù)能利用存放在Excel中的林分調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行混交度、競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)，集聚指數(shù)分析，種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系分析，種間競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系分析，競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)專(zhuān)題圖創(chuàng)建，混交度專(zhuān)題圖創(chuàng)建，隨機(jī)樣方創(chuàng)建，樣方分析空間分布格局，分形關(guān)聯(lián)維數(shù)法分析空間格局等。在該框架下，用戶(hù)只需要增加或替換插件即可完成系統(tǒng)功能的擴(kuò)展和升級(jí)，極大地提高了系統(tǒng)的移植性和擴(kuò)展性，靈活的插件式設(shè)計(jì)為未來(lái)森林空間結(jié)構(gòu)分析的升級(jí)提供了方便途徑。

此外，本研究還重點(diǎn)剖析了ASFSS的關(guān)鍵技術(shù)和基于GIS的Voronoi圖創(chuàng)建及競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)插件的實(shí)現(xiàn)，并對(duì)其中關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了解釋說(shuō)明，最后將該系統(tǒng)進(jìn)行了成功的實(shí)際應(yīng)用，為研究森林結(jié)構(gòu)和功能的關(guān)系提供了新的強(qiáng)有力的工具。實(shí)踐證明上述基于插件技術(shù)的ASFSS具有功能強(qiáng)大、操作簡(jiǎn)單、可維護(hù)性好的特點(diǎn)。

今后系統(tǒng)還可以在以下幾方面加強(qiáng)研究：①面向真實(shí)森林場(chǎng)景進(jìn)行結(jié)構(gòu)可視化調(diào)控是未來(lái)發(fā)展目標(biāo)。②增強(qiáng)森林空間分析功能：整合現(xiàn)有的森林空間結(jié)構(gòu)分析方法，如添加惠剛盈等［6，13］的大小角尺度、大小比數(shù)、混交度三個(gè)指數(shù)。③實(shí)現(xiàn)二三維一體化：將現(xiàn)有的三維插件升級(jí)，以更真實(shí)的場(chǎng)景和多角度多方位將森林的狀態(tài)模擬給用戶(hù)，并實(shí)現(xiàn)林分的二維和三維一鍵切換及數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)。④提供采伐方案及模擬：在A(yíng)SFSS提供的森林空間結(jié)構(gòu)分析方法下設(shè)計(jì)采伐方案，并實(shí)現(xiàn)采伐場(chǎng)景可視化模擬，同時(shí)通過(guò)對(duì)采伐前后各指數(shù)的比較分析和對(duì)保留木的預(yù)測(cè)模擬計(jì)算選擇最優(yōu)采伐方案以真正實(shí)現(xiàn)森林空間結(jié)構(gòu)可視化經(jīng)營(yíng)。在插件框架設(shè)計(jì)完成的ASFSS中，上述改進(jìn)都可通過(guò)升級(jí)和開(kāi)發(fā)新插件來(lái)實(shí)現(xiàn)。

從森林空間結(jié)構(gòu)經(jīng)營(yíng)的使用和推廣角度上講，只要用戶(hù)具有林分的樹(shù)木位置坐標(biāo)數(shù)據(jù)，無(wú)論數(shù)據(jù)量有多大，均可以使用本系統(tǒng)，而且不需要用戶(hù)懂得GIS知識(shí)和插件技術(shù)。另外，不同部門(mén)和研究者都可以按標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范來(lái)開(kāi)發(fā)各自的功能插件，從而更快更好地推動(dòng)ASFSS的發(fā)展。而且開(kāi)發(fā)的這些插件式功能模塊能被其他系統(tǒng)（如森林資源管理信息系統(tǒng)）共享，實(shí)現(xiàn)從數(shù)據(jù)共享躍升到功能模塊共享的高度，有效減少重復(fù)建設(shè)和重復(fù)開(kāi)發(fā)，提高效率，將整體加快林業(yè)信息化的速度，提高森林經(jīng)營(yíng)管理的水平。

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