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在传统林分空间结构参数的确定中,中心木的邻近木株数多固定为4,而应用常规Voronoi图来确定林木的竞争单元时,灵活地选取了中心木的邻近木,然而常规Voronoi图仅考虑了林木的位置关系而没有考虑林木自身的属性,确定的邻近木不能全面反映林木与其邻近木的空间关系。本研究以湖南省福寿国有林场杉木生态公益林为研究对象,通过将林木胸径、树高和冠幅作为综合权重,生成加权Voronoi图确定林木的空间结构单元,计算混交度、竞争指数、大小比数、角尺度和林层指数,分析林分空间结构特征,并在此基础上提出林分空间结构间伐优化模型和补植方案,主要研究内容和结果如下：(1)基于加权Voronoi图确定林分空间结构单元的方法,不仅考虑了林木间的位置关系,同时考虑了林木自身特征对其空间影响范围的作用,确定的最近邻木林木能够灵活和准确地描述林木间空间关系。林分空间结构以1株中心木与5株邻近木组成的空间结构单元最为常见,林木空间影响范围随综合权重的增加而增加。(2)分别依据常规Voronoi图与加权Voronoi图确定的林木空间结构单元,计算林木的混交度、竞争指数和大小比数、角尺度以及林层指数5个空间结构指数,将两种方法计算结果进行配对检验,分析基于加权Voronoi图计算的空间结构指数的适用性。结果表明：基于两种方法计算的混交度、大小比数、角尺度以及林层指数的均值均较为接近,且标准差差异也较小,而两种方法计算的竞争指数均值和标准相差较大；基于两种方法计算的混交度、大小比数、林层指数以及竞争指数相关性指数均大于0.8,属于极显著相关,而两种方法计算的角尺度相关性系数仅为0.275,属于弱相关,这是由于两种方法确定的邻近木株数不同,导致在计算角尺度时标准角发生变化引起的。基于常规Voronoi图和加权Voronoi图计算的空间结构指数之间存在一定的差异,但差别在可接受范围之内,因此基于加权Voronoi图计算的混交度、大小比数、角尺度、林层指数和竞争指数同样为描述林分空间结构的有效指数。(3)根据基于加权Voronoi图计算的各空间结构指数,从林分混交、竞争、空间分布格局以及垂直分层四个方面来分析林分的空间结构特征。结果表明：不同林龄杉木林树种空间隔离程度均较低,幼龄林全林分平均混交度为0.34,属于中度混交,中龄林和近熟林全林分平均混交度分别为0.17和0.23,为弱度混交；杉木林林木竞争指数最大值和最小值差异均较大,表明林分中林木竞争程度呈现较大的差异,三种不同林龄的优势树种杉木的平均胸径大小比数均为0.5左右,表明林分处于中等竞争状态；幼龄林6个样地平均角尺度均小于0.357,林分空间分布格局均属于倾向于随机分布的团状分布,中龄林和近熟林样地评价角尺度基本取值均为[0.327,0.357],林分空间分布格局属于随机分布；中龄林林分垂直结构要优于幼龄林和近熟林,但三种不同林龄林分垂直分层结构均较简单,均缺乏下层木。(4)以上对于林分空间结构混交、竞争、空间分布格局以及垂直结构四个方面的分析,分别对应4个空间结构子目标,以上述4个子目标作为林分空间结构调整目标,以林分非空间结构作为约束条件,构建林分空间结构间伐优化模型,并提出模型求解方法,确定林分空间结构抚育间伐方案,在间伐的基础上对林分进行适当补植,使林分空间结构接近理想状态,充分发挥森林的多种功能。