大赛奖项：组件开发组一等奖
                                                            参赛单位：浙江农林大学
                                                            指导老师：王懿祥 韦新良
                                                            参赛选手：欧 健（组长）
                                                                      李亚仙
                                                                      陈振德
                                                                      沈高云

1.系统设计

    评价一块林地的价值从根本上说取决于森林资源的多寡和资源质量的高低，其中林木的空间结构情况是影响林木生长、发育的一个重要因素。参考目前国内外做的一些相关研究，我们发现对空间格局动态变化影响的研究较少，特别是经营措施对林分空间格局和竞争格局影响的研究未见报道。不仅如此，在开展对象森林经营时缺少可便于研究的实用软件。因此开发一套基于GIS的插件式林分空间结构量化软件，是改善森林经营，提高森林经营水平的必然要求。

  本系统采用C#编程语言和GIS组件开发，是一个包含有边缘校正模块、林分结构分析模块、林分个体差异模块以及林分分布格局分析模块的通用林分空间结构量化软件。系统通过Excel导入的数据确定林木位置，然后运用GIS的分析方法处理边缘林木,常用的有缓冲校正、平移校正和对称校正；其次提供多种方法供用户选择来确定林木的邻近树；之后选取林业方面有代表性的林木邻近指数计算方法供用户自己选择。计算结束，将计算结果作为统计表格的方式完整的输出。最后还为用户提供了个体差异分析功能，以及林分分布格局功能，同时还提供了简单的碳汇量计算和绘图的视觉体验。另外关于林业方面的计算，其计算量一般都很大，特别是涉及到很多棵树的时候，因此系统设计过程中尽可能做好算法优化工作，提高系统运行效率。

2.软件功能模块

    2.1 软件整体结构

图1.软件整体结构

    2.2 软件各模块功能
    2.2.1地边缘校正模块：该模块共提供缓冲区校正、8领域对称校正以及8领域平移校正三种专业的校正方法。
    2.2.2林分空间结构分析模块
    1) 邻近树分析
    在林业工作者对于林木竞争力的研究中，邻近树这一概念具有重要的地位，所谓的邻近树，顾名思义，就是离某棵对象木最近的林木。邻近树分析是针对单株树木求算于此目标树，计算参照数与周围树之间的欧氏距离大小并进行比较，找出与参照树最近的树木。最后根据邻近树进行林分空间结构分析。
    2) 角尺度分析、大小比数分析和混交度分析
    这些指标相互独立地从不同的角度去描述了林分空间中树木的分布关系，角尺度从基于空间关系探讨树木的分布格局，大小比数从基于空间关系探讨树木个体之间的差异程度来比较在某一指标上林木的优劣程度，混交度从基于空间关系探讨树种之间的配置关系以说明混交林中树种空间隔离程度。在混交度分析算法上，过去专家们常用四邻近来计算混交度，本系统在此基础上又加了泰森多边形分析放方法。 

    3) 郁闭度计算
    郁闭度的计算式通过冠幅之间的重合程度来表示的。传统的画冠方法是取冠幅平均值然后画圆。本系统根据单株树木东西南北四个方向的冠幅半径，以两两相邻的冠幅值模拟4个四分之一类椭圆，然后融合成一棵树木的冠幅面，实现更加真实的冠幅模拟。将样地内所有树木循环，得到所有树木的冠幅面并对其进行融合。得到林分树冠面积后，除以样地面积就得到了郁闭度。

    2.2.3林分个体差异分析模块
    本功能共分为3分，分别为林分变异系数，林分大小分化度，林分Hegyi指数。林分变异系数课反映整个林分整体的差异程度。林分大小分化度用于分析每株树木与它相邻树木之间的竞争关系，一般大小分化度越高林木之间的竞争关系越激烈。Hegyi指数反映的是目标树所承受的来自其他邻近木的压力的大小。一般说来，Hegyi指数越大树木间的竞争关系越激烈。

    2.2.4林分格局分布分析模块
    本功能共分为6部分，分别为ClarkEvans聚集指数分析，Pielou指数分析，生成随机样方，样方T统计量计算，扩散系数计算与Morisita指标计算。使用ClarkEvans聚集指数和Pielou指数时只需选择正确的林分边界数据集与点数据集，系统便会给出计算结果与指数参考值，就能知道样地范围内林木是集聚分布、均匀分布还是分散分布。使用样方T统计量，扩散系数与Morisita指标前需要先建立随机样方，随后选择相应点数据集，系统同样会给出计算结果与指数参考值，用于对比得出结论。

    2.2.5林分碳汇测算
    林分的碳储量是林业工作者非常关系的数据。本功能对通过胸径、树高计算而来的碳储量的值进行地图展示，来直观的说明林分内碳汇量的分布情况，实现林分碳汇可视化。系统共提供等距法、平方法以及对数法三种不同方法对相应冠幅数据集进行碳储量测算，以颜色作为区分并给出每种颜色对应的碳储量范围。

3.设计原则
   3.1 易用性：
    本系统加入多种林分空间结构指数，帮助森林经营决策者做出正确的决策。同时操作便利，基本自动化，结果数据丰富，在地图上充分显示了林分结构，科学直观。实用性最终表现在一般的林业工作者和一般计算机水平的人也能操作该系统。
    3.2专业性：
    软件面向专业的林业分析，采用的是见诸国内外文献中的公式定理，其科学性自然不容置疑，系统统计的信息为森林经营管理者常用的胸径，材积等数据，近年来热门的碳汇工程也可拿此系统借鉴。
    3.3独特性：
    目前国内还没有专业的林分空间结构指数计算软件，很多人都不熟悉，所以本系统具有一定的独特性，对目标树作业法进行了很好的展示。
    3.4精炼性：
    森林空间结构量化