森林生长建模是林业信息化的核心与基础技术之一。它是基于林业科学知识,应用计算机技术、虚拟现实(VR)技术、空间信息技术和现代信息基础设施,构建虚拟森林环境。在虚拟森林环境中,可以模拟树木生长所需的各种不同环境条件,包括地形、立地条件(密度、郁闭度、立地质量等)、光照等,构建复杂的虚拟森林场景,表达及分析复杂的林分生长规律,模拟森林经营管理过程,可以辅助解决复杂森林经营管理问题,为森林生长建模、过程建模、可视化分析和数字林业等提供服务及技术支撑,将为探索森林生长过程的规律以及林业科学研究带来新的契机。由于森林经营的功能多样性、动态性和周期性等特点,合理开发和应用信息系统,将森林资源已经获取的信息引入计算机处理,使图形与数据库(小班调查因子)有机结合,以此研究森林生长演化的科学规律,从而制定正确、合理的森林经营管理方案,具有重要的科学意义和广阔的应用前景。本文主要研究内容成果包括:(1)从森林可视化、森林生长模型、森林经营管理三个方面对相关领域的研究现状进行总结归纳,并对比分析相关研究成果的优点与不足。(2)首先介绍了虚拟森林环境的构建,包括虚拟森林环境构建方法,单树建模原理,三维地形的构建与优化。然后阐述了林分生长、林分结构规律,研究分析林分直径、树高结构分布模型。最后对抚育间伐的分类、方法、技术要素等进行了讨论。(3)研究分析并总结杉木形态结构特征和生长发育规律,并结合单木生长模型等,利用参数化单树建模原理,进行单株杉木生长的三维动态模拟。在此基础上,结合林分直径、树高分布模型和生长模型等,提出林分空间分布格局模拟算法方法,模拟林分结构空间分布和林分生长,实现单木和林分相结合的生长模拟。其中生存空间采用泰森多边形中各多边形的面积表示。最后以福建漳平五一林场为例进行实例应用及分析。(4)分析抚育间伐与林木生长发育间的相互关系,利用杉木林经营密度及其计算模型、间伐材材积计算模型等,结合抚育间伐相关技术要素,提出虚拟森林环境中模拟杉木人工林经营管理活动的技术流程,并以福建漳平五一林场为例进行林分经营管理的可视化模拟。(5)在本研究团队开发的森林场景可视化系统VisForest基础上,集成了杉木生长模型、竞争模型、枯死模型等,实现单木和林分尺度的杉木人工林生长模拟和经营管理可视化。