森林公路网规划及算法研究开题报告

全文总字数：2524字

1. 研究目的与意义

森林公路在商业用途，防火和娱乐活动中发挥着关键作用。

精心规划的森林公路网络对于实现可持续森林管理的目标至关重要。

该工作的主要目的是应用一种精确的林业方法来分析位于南京市浦口区的老山国家森林公路网络。

2. 国内外研究现状分析

国内研究现状：森林的公路规划和建造涉及到经济和环境问题，砍伐行为会影响到森林保护和森林管理，因此伐木活动必须进行能量评估且需要符合可持续森林管理的要求，因此，设计道路的时候要尽可能提供多条代价较小的路线，以便综合比较选择维护成本和负面影响最小的那一条。进行森林管理时，道路网络规划是其中最基础的，因此，应该尽最大能力的降低代价和对环境的损害，同时注意经营效益。森林所有者应该采用与保护自然环境和景观、保护和改善自然资源的需要相适应的土地使用方法，促进可持续发展，以及制定改善林业资源的措施（建立农业林业系统或恢复林业潜力和预防自然灾害）[1-4]。由于收割机和货运代理机可以在森林的滑行道路上移动，机械化稀释操作可以在森林中进行。为了向连续林业过渡 ，森林中要保持较为稀薄的滑行道路网络，这些区域可以种植小树苗[5]。伐木行为可能会导致树木生长缓慢，带来较大经济损失。树龄较小的山毛榉如有砍伐留下的伤口，则直径增长会缓慢[6]。一个规划良好的森林公路网可以进行所有活动，可以伐木，进行娱乐，还能做好消防。为了采伐木材和加强森林地区的交通流动性，森林生态系统管理者们在森林中规划和建设了道路，铺成了一张均匀的森林公路网[7]。物流可以帮助提升林业的竞争力[8]。仍在建设中的裸露路堤造成的土壤侵蚀比植被破坏的土地多30倍。测量结果表明，路堤是沉积物的重要来源，特别是在施工期间，建议在道路施工后进行修复工作，以减少沉积物的去除，保护道路，避免交通事故[10]。森林公路网的管理通常受到木材运输产生的交通量的影响。通过分析高山地区木材运输所产生的交通量的分布和强度，发现森林公路网大部分受交通负荷强度的影响，一般不到500吨/年。随着时间的推移，交通负荷的分布和路网的特点推断，由于伐木作业的地点和强度不同，交通负荷可能会呈现出不同的强度和分布[11]。

研究人员认为森林道路网的建设总是与森林生态系统的管理有关，主要是为了方便进入林区和木材开采，出于这些原因，森林中被创建了一个相对均匀的道路网络。国外研究者们在进行山区的森林道路设计时考虑到经济和环境要求，希望找到成本最小的设计方案。他们开发并使用基于多标准决策分析的地理信息系统规划森林公路网。这种方法提取了研究区的坡度，坡向，海拔，生长存量，水文网络，土壤，基岩等多种数据，确定出影响研究区道路网络的有效因素以及相应的权重。之后再进行道路的规划，并得出规划的新道路使得伐木区的范围增大。

西班牙学者通过模拟降雨试验，在五个路堤上测量土壤和水的损失，结果发现仍在建设中的裸露路堤造成的土壤侵蚀比植被破坏的土地多30倍。因此建议在道路施工后进行修复工作，以保护道路，避免交通事故。

3. 研究的基本内容与计划

将精确林业应用于老山国家森林公园道路网络分析，根据所获得信息制定未来森林道路建设方案，以便更好地理解不同的技术方法， 测试相关系统，为森林管理者提供一个有效的路网规划工具和可能的替代算法。

使用arcgis和matlab软件来实现森林公路网的模拟和规划，计算现有公路网的覆盖范围，通过分析modis卫星数据计算出森林各地区的地形，以此为依据规划新的公路达到以最少的公路长度尽可能地覆盖森林区域的目的。

收集目标区域的公路网图和modis卫星数据；提出合理的公路覆盖范围的标准；以坡度为基础，构建成本图；实现如下算法：通过标明区域中公路网未覆盖区域，并使用生成的成本图，来探寻未覆盖区域中每个点到目前已存在的公路网的路径，以此求出整个区域到公路网的最短路径，即为新规划建设的公路。

4. 研究创新点

该工作的主要目的是应用一种精确的林业方法来分析位于老山森林公园的森林所有者的森林道路网络。

这一区域此前没有其他人研究。

精心规划的森林公路网络对于实现可持续森林管理的目标至关重要。