前言
在当前的数字孪生系统中，植被是一个常常被忽略的要素。但是随着数字孪生应用对物理世界真实性还原的持续提高，植被还原变成了一个刚需。
本文初步探讨数字孪生应用中植被系统的大规模生成思路，致力于生成中国全境地理分布比较真实合理的植被。
一、地球表面陆地分类
地球地表分类形式很多，按国际通常分类方法，可以分为10个大类。
十个地表大类当中，大多数有植被覆盖，具体分为耕地、林地、草地、灌木地、湿地、苔原；这些地带的边界通常也没有绝对清晰的划分（水体除外），通常是拥有过度地带。
数据来源：GlobeLand30
二、植被的分类与分布规律
生物受其生存环境中生物和非生物因素的影响，其空间分布呈现一定的规律性特征；从空间尺度上来讲，分为宏观分布规律与微观分布规律。
2.1 宏观分布规则：地带性分布
植物的地带性分布包括垂直分布和水平分布。
水平分布是指生物不同经度、纬度上的横向自然分布。陆生植物的水平分布主要由于不同纬度地区温度、湿度差异而引起，如我国从南向北同海拔地区依次出现热带雨林、常绿阔叶林、落叶阔叶林、针阔混交林、针叶林等。
水平分布示意图
数据来源：GlobeLand30
地带性分布-水平分布的意义：可以给确定经纬度范围的植被大类参考；
陆地上植物的垂直分布主要由于受海拔高度的影响而造成的温度不同所引起的植被类型不同，如喜马拉雅山脚分布热带雨林、山腰分布落叶阔叶林、山顶则有高山草甸等。
垂直分布示意图
（待补充）
地带性分布-垂直分布的意义：可以给确定高程范围的植被大类参考；
由此可见，在宏观尺度上，某个经纬度范围内的地表，在有高程数据的前提下，是可以推断出该范围内的自然植被分布大类的类型。
2.2 微观分布规律：局部空间分布
在某个植被大类中，真实地表的植被分布也不只有固定的某类植物；在局部空间中，也存在着水平和垂直的分布规律。
局部空间-水平分布通常受地表要素的影响，尤其是水体影响（自然植被地区）。
按水系影响分布，植被的局部空间-水平分布可以划分为浮毡植物带、敞水带、沉水植物带、浮水植物带、挺水植物带、两栖植物带、中生植物带，以及远水的灌木带、乔木带。
局部空间-水平分布的意义：可以给确定陆地水系周边的植物类型；
（待补充）
局部空间-水平分布通常受光照和空间要素的影响，通常在举办乔木植株的植被带存在，可以分为乔木层、灌木层、草本植物层等三层。
局部空间-垂直分布的意义：可以给确定阔叶林等局部空间的植物类型；
（待补充）
三、植被资源库建设
3.1 植被类型与具体植物类型的对应关系
了解了某个地理范围内宏观和微观的植被分类，最重要的就是确定该范围内具体植物类型。通过查看《中国林业资源报告》，可以将中国主要森林类型内具体分布的乔木和灌木种类穷举出来。
3.2 植被资源库建设
各植被区域类型植物种类统计
植被地理区域 |
乔木种类 |
灌木种类 |
寒温带针叶林 |
19 |
8 |
中温带针阔混交林 |
17 |
3 |
暖温带落叶阔叶林 |
50 |
18 |
北亚热带的常绿阔叶和落叶阔叶林 |
23 |
9 |
中、南亚热带的常绿阔叶林 |
57 |
12 |
热带季雨林、雨林 |
42 |
17 |
蒙新区的山地针叶林 |
19 |
15 |
青藏区的高山针叶林 |
33 |
11 |
非重复植物种类统计
乔木种类汇总 |
灌木种类汇总 |
207 |
79 |
因此，我们可以得出结论，建设一个完善中国森林植被资源库，至少需要207种乔木、79种灌木。
注：此处遗留逻辑瑕疵，荒漠、草甸等植被类型没有覆盖。
四、实施逻辑的考虑
4.1 基本逻辑
假设某个区域需要进行植被系统的数字孪生重建，那按之前的分析逻辑，可以通过宏观、微观的分布规律，大致对植被的分布情况进行空间重建，逻辑如下：
4.2 增强因素
- 密度分析：通过卫星影像作为输入条件，判断该范围内植被密集程度；
- 坡向分析：通过地点经纬度、切向量分析当前是向阳坡还是背阴坡，筛选植被类型；
- 随机规则：在局部小范围内，通过柏林噪声等噪声分布规则，提升生成POI点位数据的分布自然性；
五、需要完善的问题
需要进一步考虑的问题：
- 植物模型库需要补充各类草本植物；
- 未涉及地衣和苔藓，需要补充；
- 栽培植被：各类粮食作物分布范围和种类需要考虑；
- 人工设施植被：如果涉及人工地表，各个大城市行道树种类需要考虑；
