球体3D-Voronoi图是球面Voronoi图向球体空间扩展产生的,可用于空间目标管理与空间行为建模.在全球空间网格剖分与编码基础上,提出了一种基于地球网格剖分的球体3D-Voronoi图生成算法.首先针对生长元为点集和全要素两种情况,分别给出了球体3D-Voronoi图的定义;然后阐述了基于活动像素生长的球体3D-Voronoi图生成算法的原理和具体实现步骤;最后以雷达探测威胁源和火力打击威胁源为生长元生成球体3D-Voronoi图,并提取边界网格,用于减少飞行器路径规划搜索网格范围,验证了算法的有效性.

根据最新的国际公约要求,冰区航行相关的虚拟场景绘制已成为航海模拟器视景系统不可或缺的重要组成部分,而其中依实际交互需求可实时破碎的海冰模型是该视景系统可用性的关键.为了同时满足冰区航行视景系统的真实感和实时性要求,本文分析了原有的Koch分形海冰建模算法的问题和不足,提出了一种新的海冰几何图形建模方法,作为破冰过程物理特性分析的补充,即在Voronoi图算法基础上对海冰几何模型的破碎过程进行计算建模,并满足海冰模型的真实感和实时性绘制,最终实现了海冰破碎过程在冰区视景中的可视化.

以亚热带红壤侵蚀退化区先锋树种马尾松(Pinus massionana Lamb.)和木荷(Schima superba Gardn.et Champ)为研究对象,设置4个不同恢复水平样地,构建Voronoi图确定林木生长空间和邻近竞争木,采用V_Hegyi竞争指数定量分析亚热带红壤丘陵生态恢复早期不同生境恢复阶段先锋树种竞争特征.结果显示:对象木个体竞争强度与其胸径服从幂函数关系(CI=ADB);随着个体胸径的增大,个体受到的竞争压力逐渐减弱.林木竞争结构和竞争强度在不同样地间具有显著差异(P＜ 0.005),其全林分个体平均竞争强度依次为中等恢复水平样地(3.839 63)＞强度侵蚀水平样地(2.315 83)＞阔叶树进入样地(2.019 12)＞较高恢复水平样地(1.084 75).本研究表明从马尾松占优势的针叶林阶段向针阔混交阶段的生态过程中,林木竞争指数呈现先升后降的趋势,竞争在驱动群落发生演替的同时又受到群落结构变化和个体生长状况的影响而不断调整;因此针对不同生境恢复水平应采取相应措施,以减小竞争对生境恢复带来的不利影响.

竞争对树木生长有重要影响,通常用竞争指数定量描述树木之间的竞争关系.以浙江省杭州市临安区的乔木林为对象,利用2004年临安区森林资源监测数据,基于Voronoi图的Hegyi竞争指数,在区域尺度上对临安区多种森林类型的竞争关系进行分析.结果 表明:在单木水平上,不同森林类型单木的总竞争指数、种内竞争指数、种间竞争指数在胸径5-10 cm最大;单木平均竞争指数随着胸径的增大而降低,胸径＞30 cm的竞争压力得以缓解;临安区林木的竞争主要来源于种内竞争,天然林的种内竞争占总竞争指数的比例＞50％,人工林的种内竞争占总竞争指数的比例＞60％.径级平均总竞争指数、种内竞争指数、种间竞争指数与胸径的关系均服从对数函数关系.在林分水平上,不同森林类型的林分总竞争指数、种内竞争指数、种间竞争指数存在显著差异.平均总竞争顺序为:天然阔叶林＞天然针阔混交林＞人工针叶林＞天然针叶林＞人工针阔混交林＞人工阔叶林.种内平均竞争顺序为:人工针叶林＞天然阔叶林＞天然针叶林＞天然针阔混交林＞人工针阔混交林＞人工阔叶林.种间平均竞争顺序为:天然针阔混交林＞人工针阔混交林＞天然阔叶林＞天然针叶林＞人工针叶林＞人工阔叶林.人工阔叶林的平均总竞争指数、种内竞争指数和种间竞争指数均为最小,该森林类型以山核桃经济树种为优势树种,说明为提高山核桃产量,人为控制低种植密度的经营措施有效降低了林分竞争强度.

在温带湿润气候区东段不同立地条件下的红松人工林内设置面积为600 m2(20 m×30 m)的70块矩形固定样地.在每个样地内,选取5颗最高且长势较好的优势木作为研究的对象木,用Voronoi图确定优势木相应的竞争木,测定每一块样地内优势木与竞争木之间的距离.采用Hegyi单木竞争指数模型,分析优势木在不同样地水平上的种内竞争强度,探讨林分生长因子、地形因子、土壤养分因子对优势木竞争指数的影响,并对这3类因子与优势木竞争指数进行相应的拟合和相关性分析.结果表明:红松人工林优势木竞争强度随着优势木胸径的增大而变小,并且两者之间的关系服从幂函数;红松优势木的竞争指数与其树高、胸径、冠幅呈极显著的相关关系(P＜0.01);坡向、坡位、海拔对竞争指数影响极显著(P＜0.01);红松人工林优势木竞争指数的大小与土壤氮磷钾含量均呈极显著的相关关系(P＜0.01);pH值对优势木竞争指数的影响不显著.当红松人工林优势木平均胸径达到45cm,优势木平均树高和冠幅大于周围竞争木时,其对周围资源的利用程度增大,林木会发生自然稀疏现象,其所受的竞争压力减小.红松喜光性强,对水分的要求高,导致其在阴坡的竞争指数无论上坡还是下坡都较大,红松人工林的生长从上坡到下坡逐渐转好.综上,半阴半阳坡的中坡或下坡因其土壤肥沃和通透性良好适用于红松人工林大径材的培育.

湿地为城市发展提供巨大的生态系统服务,但其被市场"认可"的经济价值难以准确评估.以青海省西宁市城市湿地为例,筛选房屋结构、可达性、环境、湿地等10个因子,采用享乐价格模型对110个湿地周边社区样点的因子数据(2020年)进行分析,定量分析城市湿地被市场"认可"的价值量.采用断裂点理论和加权Voronoi图模型方法等,分析了湿地生态系统服务价值的空间影响范围;构建了湿地生态系统服务价值影响因素的结构方程模型,探究了影响湿地生态系统服务价值的主要因素.结果表明:(1)2020年湟水城市湿地的总价值达到3.367亿元,约有54.3％的生态系统服务通过房产被市场转化;(2)湟水湿地单位面积的生态系统服务价值为151.916元/m2,生态系统服务价值由大到小排列:火烧沟(1.632亿元)＞海湖湿地(0.710亿元)＞宁海湿地(0.629亿元)＞北川湿地(0.330亿元);(3)湿地生态系统服务价值占房产总价值的比例达到2.04％,位列10个因素中的第7位;线性函数模型结果显示,购买者对湿地的边际支付意愿是0.12元/m2,即购买者愿意为房产与湿地之间的距离每缩小1m而多支付0.12元.(4)购房者对湿地生态系统服务的支付意愿主要体现在文化服务上(47.19％).