基于地面激光点云数据的单木三维重建方法

目的 使用地面三维点云数据,提出一种单株树木三维网格模型重建方法,为精准获取测树因子提供技术支撑。 方法 对获取的点云进行预处理,使用k-d树构建近邻关系图,用Dijkstra算法求算出子图的根。检测出有效路径后,使用探测半径计算关键路径。计算树枝骨架,然后对初始骨架进行Bezier曲线半径平滑,得到平滑的骨架,再将骨架连接,使用半径平滑和圆柱拟合减少点云密度小造成的拟合不足的情况,能够最大限度保留树枝的细节。结果 使用3株落叶松点云数据构建了树枝树干表面网格模型,重建了树木三维结构。将树干、树枝的三维网格模型与点云匹配后,效果较好;所构建的模型能够进行细小枝条的重建,而不是模拟细枝,通过观察重建结果,一级枝的重建效果非常好,大的二级枝也能得到很好的展示;整套算法计算快速,计算时间与枝条的复杂程度、连接关系有关。结论 基于关键路径探测的方法能够很好地构建树木的三维网格模型,可以用于单株树木测树因子的精确提取。     

配抄牛皮纸用落叶松磺化化机浆的研究

对落叶松的磺化及与未漂落叶松硫酸盐浆配抄牛皮纸进行了初步研究。结果表明较佳的条件为：Ｎａ２ＳＯ３用量为３５％，最高温度为１６０℃，保温时间为２ｈ；用６０％未漂落叶松硫酸盐浆与４０％落叶松硫化化机浆可配抄出Ｂ级牛皮纸。     

长期氮添加对落叶松和水曲柳人工林土壤碳、氮、磷含量和胞外酶活性的影响

【目的】氮(N)沉降速率的持续增加影响着森林生态系统的物质循环。本研究旨在探讨长期N添加对两种人工林土壤微生物生物量和胞外酶活性的影响。【方法】基于黑龙江帽儿山森林生态系统国家野外科学观测研究站落叶松(Larix gmelinii)和水曲柳(Fraxinus mandshurica)人工林的长期(16年)N添加[N添加速率为10 g/(m²·a)]试验,测定对照和N添加处理样地土壤的碳(C)、N、磷(P)各组分含量、微生物生物量以及C、N、P循环相关的胞外酶活性。【结果】长期N添加显著增加了两种人工林无机N含量,但降低了两种人工林微生物生物量C、N含量。N添加抑制了水曲柳人工林β-葡萄糖苷酶、过氧化物酶和酚氧化酶活性,但对落叶松人工林的这些C分解酶活性的抑制作用不显著。回归分析进一步发现微生物生物量、β-葡萄糖苷酶、过氧化物酶和酚氧化酶均随着土壤pH的降低而显著降低。几丁质酶活性在落叶松人工林中对N添加呈现负响应,却在水曲柳人工林中对N添加呈现正响应。然而,N添加均未显著改变两种人工林的磷酸酶活性、总有机C,以及酸水解法划分的C组分、全N、全P和有效P含量。【结论】长期N添加主要通过土壤酸化途径改变落叶松和水曲柳人工林土壤微生物生物量和酶活性,而N添加对胞外酶活性的影响因树种而异,这可能与两个树种的不同凋落物质量和菌根类型有关。N添加对土壤微生物和C分解酶活性的抑制作用并没有显著增加土壤C含量和改变C组分,其内在机制需要未来从土壤有机C的形成和稳定性方面进行揭示。     

建始长岭岗林场落叶松球蚜防治研究

为探索防治落叶松球蚜（Ａｄｅｌｇｅｓ ｌａｒｉｃｉｓ Ｖａｌｌｏｔ）的有效方法,本试验采用干基注射和刮皮涂干两种方法,选用４０％氧乐果,５０％甲胺磷与水混合的三种浓度进行对比试验,取得了显著的防治效果。     

应力波在落叶松活立木中的传播规律

【目的】探究应力波在落叶松活立木中的传播形式和传播规律,为人工林材质预测评估提供理论基础。【方法】依据固体介质中的应力波传播理论和弹性力学理论,基于活立木的正交各向异性假定,利用COMSOL Multiphysics多物理场仿真软件对应力波在活立木中传播的波阵面进行了模拟计算,并通过试验验证数值模拟方法的合理性。【结果】应力波传播波阵面在开始阶段为倾斜曲线(二维)或倾斜曲面(三维),且曲线和曲面都弯向脉冲力输入点,随着距离的增大,波阵面倾斜度逐渐减小,直至最后与活立木的长度方向近似垂直,即应力波在活立木中由三维膨胀波传播形式逐渐转向准平面波传播形式; 波阵面倾斜度的减小速度随着活立木直径的减小而加快; 传播距离对波速没有影响,波速总体上随着直径的增大而增加。最后,通过试验验证,证明了这种数值模拟研究应力波在活立木中传播规律的方法是可行的。【结论】通过数值模拟手段研究应力波在活立木中的传播规律以及直径和传播距离对波速的影响是合理可行的,直径和传播距离都会对应力波在活立木中的传播形式及规律造成影响,但二者对波速的影响不同。     

生物质热解气力进料光敏在线监测技术研究

为实现对热解用气力输送进料情况实时监测,以落叶松锯末颗粒为原料,采用遮光管内红外激光头与光敏传感器联用的方法,在自主研发的在线监测实验台上,考察了气体流量对进料率、固气比等的影响,分析了电平均值与进料率、固气比、颗粒速率的关系,并对管路各层的颗粒浓度进行了灰度图像重建。结果表明：该方法能有效实现在线监测;电平均值与进料率的变化关系和幂函数在第一象限的规律相似;电平均值与颗粒速率负相关;流体颗粒速率由管路下层到上层依次递增;距离喷嘴越远,电平均值越大,流体颗粒速率越小,颗粒分布更加分散,管路各层浓度更加均匀;圆管（DN 20 mm）流体颗粒平均速率约为0.2~0.6 m/s。     

落叶松人工林树皮厚度预测模型

【目的】建立落叶松人工林树皮因子及任意高度处树皮厚度的预测模型,以期更加准确地对树皮厚度进行预测,为实际木材生产和森林经营提供更加准确的指导。【方法】基于2015年黑龙江省佳木斯市孟家岗林场49株人工落叶松的1 186个圆盘数据,利用SAS 9.4软件中的MIXED模块构建落叶松人工林树皮厚度(树皮因子、任意高度处树皮厚度)的线性混合效应预测模型。模型评价指标选用赤池信息准则(AIC)、贝叶斯信息准则(BIC)、-2倍的对数似然值(-2LL)及似然比检验(LRT)。【结果】对于树皮因子模型,基于树木效应时含b₁、b₂、b₄随机参数组合的树皮因子模型为最优混合模型;基于样地效应时含b₁、b₂随机参数组合的模型是最优混合效应模型。对于任意高度处树皮厚度模型,基于树木效应时含b₁、b₂的组合为最优混合模型;基于样地效应时含b₀、b₂、b₃组合的为最优模型。所有最优模型在具有无结构(UN)方差-协方差矩阵时拟合效果最好。【结论】不论是树皮因子还是树皮厚度模型,树木效应对模型的影响最大;混合效应模型的预估精度与传统回归模型相比有明显提高。     

落叶松和水曲柳木质素热降解机理对比

用TGA,FTIR和XPS等手段对落叶松木质素和水曲柳木质素凝聚相的热降解过程及成炭行为进行对比研究。TGA分析表明:在高温纯氮条件下,落叶松木质素比水曲柳木质素剩余更多的炭残渣,这是由于落叶松木质素中的C-C键较多,使得落叶松木质素的碳骨架比水曲柳木质素的碳骨架更稳定。在空气气氛中,木质素在高温时完全分解为挥发性物质,这两种树的木质素均没有炭残余物,主要是由于在氧的催化作用下,C-C键和C-H键发生了氧化反应,这已经被FTIR实验证明。FTIR和XPS分析表明,在纯氮气气氛中,脂肪族酯键发生断裂,在凝聚态生成更多的苯环。根据C1s总强度和C1s(C-C)的相对强度以及碳/氧比例的显著提高得出,水曲柳木质素交联速度较大。