1研究方法和数据
1.1研究方法———知识工程本研究将运用知识工程理论结合CommonKADS方法学构建近自然森林经营领域的知识模型［4］，分析近自然森林经营领域知识资源的构成，整理出一套完整的近自然森林经营知识体系，并把它应用到管理系统中。1.2基本数据由于本研究目标是实现近自然森林经营知识的共享和重用，因此在项目中主要构造知识模型组件。一个知识模型主要包括2部分:领域知识、推理知识［5］，因此基本数据即为近自然森林经营的领域知识和推理知识。1.2.1领域知识描述一个应用领域中主要的静态信息和知识对象。一个领域知识描述通常由2种成分组成:领域模式、知识库。1)领域模式:类似于数据模型或对象模型［6］，在近自然森林经营知识应用项目当中，领域模式整理成树状结构。首先区分出近自然森林经营领域中知识的大类，包括世界观、理论要点、技术要素、技术体系，然后再针对具体的大类细分为:世界观包括哲学思想和发展历史，理论要点包括基本概念、经营的目标、基本原则、经济可行性，技术要素包括参照对象、实用参数和工具，技术体系包括经营及作用设计调查、群落生境制图及经营计划技术、目标树单株目林分施业体系、人工林近自然化改造、森林动态监测评估技术。小类下面还可以进一步细化，在此由于篇幅有限不作介绍。2)知识库:包含领域模式中详细说明的类型实例。知识系统和数据库应用之间的主要区别是数据库在应用分析过程中，人们很少对放进数据库中的真实事实感兴趣;而在知识系统中，知识库通常包含特定的知识片断，这些才是人们所感兴趣的。在知识建模中通常要区分包含不同知识类型的多知识库［7］。1.2.2推理知识描述如何将静态结构用于执行一个推理过程，它描述了知识模型中功能分解的最低层次［8］。通常，推理使用知识库中包含的知识从其动态输入中衍生出新信息。1)近自然森林经营知识模型的整体框架:参考体系→森林植被调查分析→土壤调查分析→更新动态调查分析(林业更新、林下更新、更新苗木质量)→群落生境制图技术→森林景观格局分析评价→近自然度评价→林分结构分析(组成结构、水平结构、垂直结构)→目标树作业体系→近自然化改造体系。2)近自然度评价知识模型:①识别活动:熟悉领域。森林近自然度是一个评价在特定自然条件下森林状态的可广泛应用的标准。群落的近自然程度越高，群落结构越丰富，生物多样性越大，群落越稳定，经济、生态和社会服务功能也就越大。因此，近自然度评价是进行近自然森林经营过程中一个非常必要的环节。②规范活动:选择任务模板。CommonKADS方法学提供了分类、诊断、评估、监控、配置设计、分配、规划和调度等任务模板，各个模板适用于不同类型的问题。近自然度评价的一般特征:目标，根据近自然度评价标准给某个案例找到一个决策类别;输入，关于案例的数据，近自然度评价规范;输出，近自然度;特性，在时间的某一点执行、输出决策类别;方法，数据驱动，从一些初始特性开始，用这些特征产生一个或一组候选方案。从这些特征可以看出，近自然度评价这个问题应采用评估模板。③规范活动:构造最初的领域模式。具体地段上的不同植物群落和近自然度评估标准是2个核心的对象类型(图1)。④规范活动:完整的知识—模型规范。森林近自然度评价体系:分为7个等级:1级，顶极群落森林;2级，演替过渡森林;3级，先锋群落森林;4级，顶级或向顶级过渡森林混交有立地不适生的树种;5级，先锋群落森林混交有立地不适生的树种;6级，乡土树种在不适应立地造林群落;7级，外来树种造林群落。其中某个阶段又可根据是否天然更新、人工造林或为灌木林地等特征而划分为3个下级类目，分别记为“n”“p”“s”。评估子标准1:群落生态状况。前提条件:(1)土层厚度，深厚、中等、薄;(2)阳离子含量，丰富、中等、贫瘠;(3)腐殖质含量，丰富、中等、少;(4)pH值，酸、中、高(6～7)。规则:如果前提条件(1)、(2)、(3)、(4)都高，则近自然度不属于6、7级;如果前提条件(1)、(2)、(3)、(4)属于中等级别，则近自然度属于4、5级;如果前提条件(1)、(2)、(3)、(4)属于比较差的级别，则近自然度属于6、7级。评估子标准2:当前森林群落主要树种。前提条件:由经营人员确定稳定群落阶段优势树种。规则:如果当前森林群落主要树种出现顶级群落，则近自然度属于1级;如果当前森林群落主要树种由先锋树种和顶级群落树种构成，则近自然度属于2级;如果当前森林群落主要树种出现先锋群落树种，则近自然度属于3级;如果当前森林群落主要树种出现顶级或向顶级过渡森林混交有立地不适生的树种，则近自然度属于4级;如果当前森林群落主要树种出现先锋群落森林混交有立地不适生的树种，则近自然度属于5级;如果当前森林群落主要由乡土树种在不适应立地造林构成，则近自然度属于6级;如果当前森林群落主要由外来树种造林构成，则近自然度属于7级。在进行近自然度评估时，首先按照评估子标准1进行评估，初步判断出近自然度的范围，然后按照评估子标准2进行评估，给出最后的评估结论。
2研究结果———近自然森林经营管理系统
近自然森林经营管理系统是以
3结论和讨论
本文从知识工程的角度对近自然森林经营理论和技术进行了整理，并在此基础上应用知识管理的方法进行了近自然森林经营管理系统的分析、设计。把知识工程方法和知识管理理念引入到林业信息系统的建设中是本研究的一个全新的尝试。现有的林业信息系统、专家系统都是采用数据库技术来构建领域规则库，而本研究采用面向对象方法构建领域规则库可以说是技术上的一个突破。目前我国林业正处在从木材经营型向生态经营型转变的关键阶段，要实现我国林业的跨越式发展，进行近自然森林经营知识管理是一有效途径，而构建近自然森林经营知识工程体系是实现近自然森林经营知识管理的有效手段。本研究从知识工程的角度对进行近自然森林经营知识管理做了一个有益的尝试，但由于领域知识掌握有限，知识工程的几个模型并没有完全建立，这是本研究的不足之处，有待进一步完善。
作者：赵振洲 陆元昌 单位：北京政法职业学院 中国林业科学研究院资源信息研究所
