林分多目标经营作为森林经营管理的重要组成部分,对于林业生产实践具有指导意义。抚育间伐是对林分进行经营的主要手段,是一种依据合理密度理论,人为地调整林分密度的手段,通过降低林分中林木之间的竞争,增加林木的营养空间,改善人工林生长环境,促进人工林林分生长。因此,确定合理的经营方案可以为杉木人工林创造良好的生长环境,影响着杉木人工林林分的材积收获、大径材的产出率以及林木的干形。针对于此,本研究旨在通过构建杉木人工林多目标经营目标函数来综合表达杉木林分各空间结构参数及林分蓄积量,研究一种以蒙特卡洛算法进行间伐模拟的方法,结合三维可视化技术,实现杉木人工林多目标经营的可视化模拟。以湖南黄丰桥国有林场4块杉木人工林样地的调查数据为基础,以森林多目标经营为指导思想,结合角尺度、Hegyi竞争指数、大小比数、开敞度和林分蓄积量等子目标,并以林分空间结构的改善和林分蓄积量的增长为约束条件,构建杉木人工林多目标经营目标函数。采用蒙特卡洛算法进行间伐经营模拟。基于Unity渲染引擎,研发杉木人工林多目标经营可视化模拟系统,并基于此系统对不同经营强度下林分的空间结构变化和林分蓄积量进行对比,研究最优的杉木人工林经营强度,并得到适用于不同样地的最优经营方案。得到的主要结果及结论如下:(1)基于角尺度、Hegyi竞争指数、大小比数、开敞度和林分蓄积量等子目标构建的杉木人工林多目标经营目标函数可以客观地反映林分空间结构参数和林分蓄积量的综合情况;以蒙特卡洛算法为基础开发的间伐模拟算法可以有效地筛选出给定间伐强度下的间伐方案的次优解,且在可视化模拟系统中的运行效率良好。(2)通过在杉木人工林多目标经营可视化系统中读取4块杉木人工林样地数据,使用15%、25%、35%、40%四种间伐强度分别对4块样地进行间伐模拟,可以分别得到4块样地各自的最优间伐方案。其中样地A在40%的间伐强度下得到最优间伐方案,杉木人工林多目标经营目标函数值Q(g)为335.04;样地B在40%的间伐强度下得到最优间伐方案,Q(g)为230.63;样地C在40%的间伐强度下得到最优间伐方案,Q(g)为286.31;样地D同样在40%的间伐强度下得到最优间伐方案,Q(g)为669.06。4块样地中单次间伐模拟的最高Q(g)值均在40%的间伐强度下出现,由于本文的研究对象是杉木人工林,所以在角尺度方面变化幅度不大,且大小比数的取值范围也被目标函数的约束条件限制在了0..48-0.52之间,二者的变动幅度均不大,多目标经营可视化模拟系统中给出的间伐经营模拟结果表明当间伐强度增大时林木的生长空间得到极大的释放,对开敞度和竞争指数这两个描述林木营养生长空间和竞争激烈程度的空间结构指标有直接的正面影响,使得4块样地在40%的高强度间伐下开敞度和竞争指数得到了极大的优化,因此以Q(g)值最大来定义的最优经营方案会在40%的间伐强度下出现。(3)以Unity3D引擎为开发平台,以杉木人工林样地为数据支撑,基于蒙特卡洛模拟算法及杉木人工林多目标经营目标函数设计开发了杉木人工林多目标经营可视化模拟系统。系统可在沉浸式虚拟现实与可视化平台(CAVE2)上运行,实现了杉木人工林森林经营、林分空间结构参数分析、林分蓄积量生长预估及林分间伐方案效果评价的可视化模拟,以及直观、流畅的三维可视化效果,为森林经营管理提供可视化模拟平台。