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Development of methods for characterizing plant and stand architectures and for model comparisons

by Helge Dzierzon
Doctoral thesis
Date of Examination:2003-11-07
Date of issue:2003-12-11
Advisor:Prof. Dr. Winfried Kurth
Referee:Prof. Dr. Winfried Kurth
Referee:Prof. Dr. Branislav Sloboda
Referee:Prof. Dr. Risto Sievänen
crossref-logoPersistent Address: http://dx.doi.org/10.53846/goediss-2325

 

 

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Name:dzierzon.pdf
Size:3.39Mb
Format:PDF
Description:Dissertation
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Abstract

English

The focus of the work lies on individual-based tree stand modelling with simplified crown architectures. In classical German forestry very aggregated models exist which forecast the development of economical parameters like the basal area or the resulting volume of a stand. However, the goal of using individual-based models with simple architectures is to replace classical statistical approaches which cannot precisely predict the growth of heterogeneous tree stands under conditions of environmental change. The primary goal of this work is to introduce rule-based languages for the implementation of such stand models. Thus the transparency of models with respect to implementation and publication is enhanced. Another goal is the modelling and simulation of regeneration. The main problem with models of regeneration is the parameterization with real field data: Data acquisition is very laborious. This work shows that it is possible to implement such model by aggregating a more complex functional-structural model (here the Finnish model LIGNUM). As an example a simple model for juvenile Scots pines (Pinus sylvestris L.) is constructed which grow under the light regime of a canopy gap. The parameterization of the simplified model is realized by a process of aggregation of LIGNUM results, giving the basis for the simplified, rule-based model.
Keywords: Forest Science; Biometry; Rule Based Tree Stand Modelling; Tree Stand Architecture; Regeneration; LIGNUM; Structural Models; Structural-Funktional Models; Aggregation; Model Comparison

Other Languages

Diese Arbeit steht im Kontext der individuenbasierten Baumbestandesmodellierung mit vereinfachten Kronenarchitekturen. Die klassische Forstwirtschaft hat in der Vergangenheit sehr einfach strukturierte Bestände erzeugt, die man mit einfachen Modellen wie Ertragstafeln sehr präzise abbilden kann. Individuenbasierte Modelle mit vereinfachten Architekturen haben dagegen zum Ziel, die klassischen statistischen Ansätze zu ersetzen, da diese das Wachstum von heterogenen Beständen, die teilweise einer sich ver andernden Umgebung ausgesetzt sind, nicht mehr präzise vorhersagen k onnen. Ziel dieser Arbeit ist es, in diesem Bereich der Bestandesmodellierung regelbasierte Sprachen f ur ihre Umsetzung einzuführen. Hierdurch wird die Transparenz bei der Umsetzung und Publikation verbessert. Eine weitere Zielsetzung betrifft die Modellierung bzw. Simulation von Naturverjüngung. Die Problematik bei der Modellierung von Naturverjüngung im Allgemeinen ist die Parametrisierung mit Realdaten: Die Datenaufnahme ist sehr aufwändig. Diese Arbeit zeigt auf, dass es möglich ist, derartige Modelle unter Zuhilfenahme von komplexeren Struktur-Funktions-Modellen (hier das finnische Modell LIGNUM) am Beispiel von jungen Kiefern (Pinus sylvstris L.) zu parametrisieren. Das Beispiel umfasst ein einfaches Modell für das Wachstum von Jungkiefern unter lichtreduzierendem Einfluss einer Schirmlücke. Die Parametrisierung geschieht über einen Aggregationsprozess der LIGNUM-Ergebnisse, der die Grundlage für das vereinfachte, regelbasierte Modell liefert.
Schlagwörter: Forstwissenschaft; Biometrie; Regelbasierte Bestandesmodellierung; L-Systeme; Strukturmodelle; Struktur-Funktions-Modelle; Bestandesarchitektur; Naturverjüngung; LIGNUM; Aggregation; Modellvergleich; 500 Naturwissenschaften
 

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