加格达奇3种森林类型树高-胸径的曲线拟合

基于加格达奇落叶松、樟子松、红松落叶松混合林共400个样本的树高、胸径实测数据,选用11个曲线模型,对模型参数求解,分析树高-胸径的相关性;并采用总误差、平均相对误差、误差及均方根误差这4项值验证拟合精度,探求3种树种的最优拟合模型。结果表明:树高和胸径相关性显著,基于11个模型的树高-胸径曲线拟合参数表明,幂函数模型为最优拟合模型,树高-胸径的关系符合异速生长规律。数据拟合精度的4项误差指标值表明,总体拟合效果理想,精度较高。     

风蚀荒漠化地区樟子松固沙林生长状况的研究

在辽宁章古台地区风蚀荒漠化地设置固定标准地和临时标准地,对平均树高和平均胸径的生长状况进行多重比较,樟子松在纯林和混交林中生长差异显著,混交林中生长状况好于纯林,树高、胸径生长状况最好的分别为樟子松 皂角和樟子松 胡枝子混交林。对年龄相近的樟子松纯林和樟子松杨树混交林单位面积林木生物量分析,混交林中林木生物量高于纯林。研究表明,实现沙区樟子松可持续利用的有效途径是选择适宜树种,营造混交林。     

华北地区栓皮栎根径相关模型及材积表研建

基于华北地区149株栓皮栎解析木的数据,先建立了3个表现良好的独立模型,包括带皮胸径--去皮根径线性模型、带皮胸径--树高幂函数模型和基于自然对数转换变量的带皮胸径、树高--去皮材积线性模型。之后基于这3个独立模型,运用误差变量联立方程组的方法建立了1个相容性根径--胸径--树高--材积模型系统,并由此得到基于根径、胸径和胸径树高的相容材积式(表)。相容性模型系统中,各模型的6项统计指标、模型残差图、Shapiro Wilk检验及独立数据检验结果表明:各模型均无异方差现象,模型残差服从正态分布,且各模型在拟合阶段和检验阶段的残差范围都较因变量的范围窄。上述材积式(表)的精度在96.9%以上,可用于华北地区栓皮栎林木材积的估测,且为华北地区栓皮栎林区解决和处理盗伐、滥伐案件提供依据。带皮胸径-树高模型作为森林生长与收获模型系统的一个重要组分,可被用来在已知胸径的情况下推算平均树高,进而推算森林蓄积量和生物量等因子,对森林调查具有重要意义。本研究建立的模型及数表仅适用于胸径范围在5~21 cm之间的华北地区栓皮栎树木的估测。      

手持式超站仪摄影测量研建材积模型

精准快速测量立木胸径、树高、材积等基本信息一直是林业调查探索的热点问题。手持式超站仪作为目前市场上较为常见的一款新型森林资源计测仪器，具有无损、高精度、便携、易操作等特点。为获得精准材积模型，解决辽阳地区一元、二元材积表编制问题，提出一种利用手持式超站仪测量研建立木材积模型的方法。手持式超站仪以辽阳当地主要树种樟子松、油松、落叶松、柞树、刺槐、硬阔、软阔、速生杨树、中生杨树、慢生杨树为研究对象，采用手持式超站仪进行立木无损精测获取树高、胸径、材积数据，建立10个树种的一元立木材积模型、二元立木材积模型和树高胸径模型，并通过6项指标对所得模型进行评价。结果表明：10个树种模型中除樟子松外平均系统误差与总相对误差中均保持在3%内，一元材积模型与二元材积模型的决定系数除樟子松外均保持在90%以上，一元材积模型与树高胸径模型的平均百分比标准差除软阔外均取得良好拟合效果。总体来看，一元材积模型、二元材积模型、树高胸径模型均取得良好拟合效果，该方法可用于野外森林资源调查与立木材积模型研建等。     

基于树高-年龄分级的广东木荷生长模型研究

以广东90株不同径阶木荷伐倒木(其中40株树干解析木)为研究对象,采用Logistic、Gompertz、Richards、Korf 4种经验生长模型对树高-年龄进行分级,并对未分级和分级的广东木荷单木胸径、树高和材积进行建模,通过调整后拟合优度、平均误差、平均绝对误差和均方根误差4个指标对2类模型进行评价和比较,并从中选出最优模型。结果表明:木荷胸径、树高、材积未分级最优的拟合方程都为Gompertz模型。采用分级方法的模型与未分级方法的模型效果不尽相同,分级方法构建的木荷胸径、树高、材积模型的拟合效果优于未分级方法构建模型的效果。     

基于哑变量的日本落叶松生长模型研究

【目的】研究北亚热带高山区和暖温带中山区日本落叶松的生长过程,并建立其生长模型,为精确掌握日本落叶松生长过程、科学经营日本落叶松人工林提供参考。【方法】应用北亚热带高山区和暖温带中山区96株日本落叶松解析木数据,根据区域特征引入哑变量的概念,综合运用Excel 2003、ForStat 2.1及SPSS 16.0等软件进行数据处理和生长模型的拟合,分别建立含有哑变量的日本落叶松胸径、树高和材积生长模型。【结果】2个区域日本落叶松的胸径、树高和材积生长情况没有明显差异。含有哑变量的Richards方程对日本落叶松胸径、树高生长拟合效果最好,R2分别达到了0.996 6和0.995 5,均方误差为0.163 2和0.207 7,平均绝对残差为0.349 1和0.436 7;材积生长模型的拟合结果以含有哑变量的二次函数最为理想,R2为0.997 979,均方误差为0.000 018,平均绝对残差为0.003 276。通过对模型的独立性检验,胸径、树高和材积生长模型预估精度均在90%以上。【结论】建立了日本落叶松胸径、树高和材积的哑变量生长模型,该模型可以用来描述北亚热带高山区和暖温带中山区日本落叶松的生长规律,预测其生长指标,解决了不同区域单独建模模型不相容的问题。     

米槁种群树高-胸径关系研究

【目的】通过建立米槁树高-胸径关系模型,为米槁天然林生长规律和预测林木蓄积量研究提供理论支撑,同时为米槁可持续经营提供参考依据.【方法】对贵州省部分地区的米槁天然林进行调查,分析米槁种群的分布规律,并基于米槁种群树高、胸径实测数据,选用11个具有代表性且有生物学意义的曲线模型对米槁种群树高-胸径进行曲线拟合,得出模型参数,分析树高-胸径的相关性;采用T检验验证拟合精度,对其可靠性进行检验,从中筛选出拟合优度较高的模型.【结果】米槁树高和胸径呈显著相关性.11个拟合米槁树高-胸径模型的参数表明,幂函数lnH=2.255×D~(0.602)是描述米槁种群树高-胸径关系的最优拟合模型.数据拟合精度的指标值表明整体拟合效果理想且精度高.【结论】幂函数模型能够很好地拟合米槁树高-胸径关系,所选最优模型可用来估算米槁树高、胸径的值,从而提高模型预测能力.     

天然云冷杉针阔混交林单木胸径树高空间自回归模型研究

林木间普遍存在着空间自相关,这直接关联着林木间的竞争与相互作用。单木胸径树高模型是森林生长、收获与预测的基础,忽略林木间的空间自相关将会导致胸径树高模型的普通最小二乘(OLS)回归违背残差独立分布假设,导致犯第一类错误的可能性变大,以及模型参数标准差的有偏估计和回归模型估计的有效性降低。因此,本文选择我国东北地区主要森林类型即天然云冷杉针阔混交林为研究对象,考虑林木间的空间自相关,选用合适的线性化单木胸径树高OLS模型为基准模型,利用3个同步自回归(SAR)模型即空间滞后模型(SLM)、空间误差模型(SEM)和空间Durbin模型(SDM),构建该混交林的单木胸径树高模型。与此同时,每个SAR模型分别采用5个不同的空间加权矩阵即Delaunay三角网(DT)矩阵、逆距离一次幂(ID1)、逆距离二次幂(ID2)、逆距离五次幂(ID5)和高斯变异函数(GV)矩阵,利用极大似然(maximum likelihood)估计3个SAR模型的参数。对OLS和3个SAR模型的回归参数进行t检验,对3个SAR模型的自回归参数进行似然比检验。选择Morans I(MI)指数比较分析4个模型的残差空间自相关,选择决定系数(R2)、均方根误差(RMSE)和Akaike信息准则(AIC)3个拟合指标比较分析这4个模型的拟合效果,选择均方误差(MS)检验模型预测效果。结果表明:未考虑空间自相关的OLS模型残差存在正空间自相关;3个SAR模型拟合效果均优于OLS,SDM和SEM的拟合效果最好,SLM最差;无论使用哪个空间加权矩阵,SLM均不能消除模型残差空间自相关,但可降低空间自相关,在一定程度上提高了模型的拟合效果;5个空间矩阵应用于SDM和SEM时,均可以消除模型残差空间自相关,但空间加权矩阵GV只适用于SEM;ID2是5个空间加权矩阵中最好的空间加权矩阵,将ID2应用于4个模型进行预测时,SDM和SEM的预测效果明显优于SLM,但3个SAR模型的预测效果均优于OLS。利用3个SAR模型提高了单木胸径树高模型拟合和预测的精度,为合理经营天然云冷杉针阔混交林提供了理论基础。      

黔中马尾松木荷混交林树高-胸径模型

【目的】建立马尾松Pinus massoniana-木荷Schima superba混交林树高-胸径模型,将树种作为哑变量引入模型,考虑模型残差空间自相关和异质性,为混交林树高-胸径模型构建和科学经营提供理论依据。【方法】基于贵州省开阳县马尾松-木荷混交林727组树高-胸径调查数据,构建普通最小二乘法模型(OLS)、广义可加模型(GAM)、线性混合模型(LMM)、地理加权回归模型(GWR)和地理加权回归克里格模型(GWRK)的树高-胸径全林木模型,在此基础上,将树种作为哑变量引入,选择全局莫兰指数(Moran’I)、局域Moran’I和组内方差分析5种模型残差空间自相关与空间异质性,并采用决定系数(R²)、均方误差(MSE)和赤池信息准则(AIC)对模型进行评价。【结果】(1)马尾松-木荷混交林全林木基础模型的拟合精度从低到高依次为OLS、GAM、LMM、GWR、GWRK。(2)将树种作为哑变量引入模型后,各模型拟合精度均高于全林木基础模型。(3)OLS和GAM模型残差的全局Moran’I在α=0.05水平下显著(Z>1.96),局域Moran’I分布图中存...     

辽宁章古台樟子松生长过程分析

樟子松Pinus sylvestris var.mongolica引种至沙地,经过60多年的生长已经到了生命周期的末期。及时总结第1代沙地樟子松的生长过程,可以更好地为沙地樟子松的推广、更新、经营管理提供理论依据。选择引种地辽宁章古台不同立地条件下30 a以上樟子松人工林标准地（11块）的平均木作为解析木（11株）,求解Richards模型的参数并检验模型的拟合性,运用建立的Richards模型求解沙地樟子松的各种特征值,从而揭示沙地樟子松的生长进程。结果表明:①樟子松的生长能够用Richards模型很好地模拟,残差符合正态分布,显著性均大于0.05。模型的参数值分别为树高:14.179,0.084,2.803;胸径:19.379,0.075,1.712;材积:0.296,0.062,5.926。②引种到章古台沙地的第1代樟子松,树高在第12.3年连年生长量达到最大值0.54 m·a-1,第21.4年平均生长量达到最大值0.39 m·a-1;胸径平均在6.6 a后开始生长,第14.0年连年生长量达到最大值0.77 cm·a-1,第26.0年时平均生长量达到最大值0.47 cm·a-1;材积生长在12.0 a之前生长缓慢,第29.0年其连年生长量达到最高值0.007 4 m3·a-1,平均生长量在第47.0年达到最大（即林木数量成熟年龄）,最大平均生长量达0.004 5 m3·a-1。樟子松引种到章古台后,生长进程加快,生命周期缩短,成熟期提前。     

上海市主要造林树种的胸径-树高模型研究

胸径和树高是森林调查中2个主要的调查因子。随着遥感技术的发展,在大区域的森林资源调查中,可以很容易地测量单株树的高度,其精度与传统的地面测量方法相当。最近几年,林业研究者构建了一系列胸径-树高方程来通过机载雷达所测的树高来估计树木的胸径,然而,大多数的模型都只是将树高作为唯一的变量来研究胸径-树高模型,却很少将冠幅与树高和胸径两者结合来研究胸径-树高模型。利用6种常用的胸径-树高模型,以上海市主要造林树种:池杉(n=241株)、柳树(n=82株)、木兰类(n=119株)、女贞(n=512株)、水杉(n=469株)、杨树(n=138株)、榆树类(n=235株)、樟树(n=1 129株)为研究对象,基于R2、平均偏差和平均绝对偏差为评价指标,对这6种胸径-树高方程的模拟精度进行评价和比较,最终得到了各树种对应的最优模型结果。结果表明,模型(3)适用于榆树类、女贞和柳树;而模型(5)则适用于池杉、木兰类、水杉、杨树和樟树。模型(3)和(5)相对于其他4个模型来说有着更加准确的模拟精度。研究结果可为该地区通过机载雷达调查森林提供基础。     

人工福建柏胸径与树高关系的研究

采用样地调查的方法对人工福建柏进行调查,应用概率密度函数中运用最广的Logistics方程、Gompertz方程、Weibull方程、Richards方程、直线、二次曲线等6种理论生长方程,拟合福建柏胸径与树高的关系。结果表明:Weibull方程的拟合效果最好,相关系数最大(0.966 3),剩余平方和最小(91.769 1),更能准确描述福建柏的胸径树高生长特性,更适合于建立人工福建柏的胸径树高生长模型。Gompertz、Richards模型拟合效果稍逊Weibull模型。福建柏胸径和树高的关系模型的研究对该区域内福建柏的研究和生产应用具有非常重要的作用,可用于林业生产实践上使用。     

残差自回归模型在人工林红松树高生长规律预测中的应用

以吉林省通化县三棚林场调查的1株人工林红松解析木数据为基础,拟合树高生长数据,对比传统的树木理论生长模型中的约翰逊-舒马赫(Johnson-Schumacher)生长模型、逻辑斯蒂(Logistic)生长模型、米切利希(Mitscherlich)生长模型、坎派兹(Gompertz)生长模型、理查德(Richards)生长模型的拟合结果.以5种树木理论生长模型中拟合最好的坎派兹生长模型为基础,根据时间序列分析理论,建立残差自回归模型,预测树高生长.结果证明:残差自回归模型,比传统的树木理论生长模型能更好地用于描述红松人工林的树高生长规律.     

哑变量在燕山地区华北落叶松人工林生长模型中的应用1）

以燕山地区华北落叶松人工林为研究对象,在收集大量临时样地和解析木资料的基础上,筛选出合适的数据,根据承德市隆化县林管局、木兰林管局和塞罕坝机械林场3个地方的地区特征引入哑变量的概念,利用非线性回归的方法对华北落叶松人工林胸径、树高、材积生长过程进行拟合,结果显示3个地区华北落叶松人工林的胸径、树高、材积生长量没有显著差异。基于哑变量建立了3个地区华北落叶松人工林的胸径、树高、材积生长模型。结果表明：含有哑变量的Schumacher模型对华北落叶松人工林胸径、树高生长过程的拟合效果最好,决定系数R2分别达到了0．9941和0．9929,残差平方和分别为4．7339和6．8849;含有哑变量的二次函数对华北落叶松人工林的材积生长过程拟合最好,决定系数R2为0．9928,残差平方和为0．0023。通过对所建立生长模型的适应性检验,结果表明残差分布比较均匀,预估精度都达到95％以上,说明模型的预估效果比较好。     

华山松种源对树高生长模型参数的影响

【目的】研究华山松种源对树高生长模型参数的影响,为建立通用的华山松树高生长模型奠定基础。【方法】以湖北省宜昌市大老岭林场华山松种源试验林为研究对象,利用林龄4~10年、24年和32年的树高数据,建立华山松11个种源的基础模型、哑变量模型和非线性混合模型,并对各模型的拟合精度进行比较。【结果】在Richards、Logistic、Schumacher和Korf 4个最常用的树高理论方程中,以Richards方程的拟合效果最好,故选其作为基础模型。哑变量模型和非线性混合模型的检验结果均显示,华山松种源对树高生长模型的渐进参数有显著影响,而对生长速率参数和形状参数无显著影响。对比3种模型的决定系数R2、残差平方和SSE、平均绝对残差|E|和均方根误差RMSE4个精度评价指标发现,哑变量模型和非线性混合模型的精度比基础模型明显提高,二者平均精度的决定系数R2提高1.37%,残差平方和SSE降低18.27%,平均绝对残差|E|降低12.77%,均方根误差RMSE降低9.6%;哑变量模型的拟合精度比非线性混合模型稍高,决定系数R2提高0.1%,残差平方和SSE、平均绝对残差|E|、均方根误差RMSE分别降低1.8%,4%和0.9%。【结论】华山松种源对树高生长模型的渐进参数有显著影响,而对生长速率参数和形状参数无显著影响。在种源数量不多时,利用哑变量模型建立通用的华山松种源树高生长模型是一种较好的方法。     

云杉属4个树种不同分布区生长过程及树皮厚度模拟研究

以云杉属4个树种（白扦、青扦、云杉、丽江云杉）为对象，通过查阅文献资料收集了这4个树种主要分布省份（山西省、甘肃省、四川省、云南省）的树木生长量调查信息，并汇总了单木生长过程及胸径处树皮厚度数据，分析各树种树高、胸径、材积的平均生长量和连年生长量变化规律，同时对3个生长指标的总生长量以及树皮厚度进行模型拟合与精度检验。结果表明:1）云杉属4个树种在不同分布区单木生长过程符合一般林木生长规律，并且0~40 a的树高、胸径连年生长量增长速率较快，而材积连年生长量在40 a后增长速率较快，除白扦外其他树种在不同分布区的总生长量无显著性差异；2）各树种单木生长方程和树皮厚度模型拟合精度较高，树高与胸径拟合最优模型多为二次曲线模型，而材积拟合最优模型多为理查德模型，树皮厚度拟合最优模型为双对数模型和二元一次线性模型。研究可为云杉属的人工林经营与管理提供理论参考。     

大兴安岭樟子松人工幼龄林生长规律研究

以黑龙江省大兴安岭地区松岭区樟子松人工幼龄林为研究对象,基于在不同样地中测定的8株樟子松解析木数据,研究了樟子松人工幼龄林的生长规律.结果表明:樟子松的树高和胸径生长快速期都出现在早期,均在15年前达到最快生长;树高连年生长量与平均生长量曲线在18 ～ 20年时相交,而胸径和材积在0～ 20年一直处于速生期;直径和树高的连年增长量均表现出明显的波动性,而胸径、树高和材积的平均生长量一直表现为平稳的增长趋势.     

桂东南地区柳杉人工林生长规律研究

[目的]分析桂东南地区31 a柳杉人工林的生长规律,为该树种的科学营林提供依据.[方法]采用树干解析法研究柳杉人工林的树高(H)、胸径(D)、材积(V)3个测树因子与树龄(T)间的关系,并拟合其生长回归模型.[结果]柳杉人工林的树高、胸径的连年生长曲线和平均生长曲线多次相交,变动幅度较大.树高连年生长量曲线在生长初期和调查期均出现了生长高峰期;胸径连年生长曲线在第10年达到了最高值,之后均处于下降趋势;而材积的连年生长曲线变动幅度相对较小,单株材积的平均生长量与连年生长量的曲线没有交点.所拟合的生长预测模型相关指数R2均在0998以上,其中树高、胸径和材积的最优生长模型均是二次函数方程.[结论]柳杉的树高、胸径生长量在31a的过程中保持较快的生长速度,连年生长量随着树龄的增加大致呈现出先上升后下降的趋势,材积生长未达到数量上的成熟.柳杉生长初期旺盛,在31 a后仍有生长趋势,拟合的模型可适用于实际生产中.     

I-69杨人工林生长进程动态分析

利用Logistic方程对2种密度的14年生I-69杨人工林的树高、胸径和平均单株材积的生长进程进行拟合。结果表明:利用Logistic方程拟合效果显著,相关系数皆在0.93以上。并以此将I-69杨林木的生长过程分为生长前期、速生期和生长后期三个阶段,生长量在三个阶段表现出明显的“慢-快-慢”的节律,对各生长阶段的生长特点进行了分析。其中速生期内的树高生长量占总生长量的比率平均为56.9%,胸径生长量占总生长量的比率平均为57.3%,材积生长量占总生长量的比率平均为50.9%。密植林分林木的各项生长指标的速生期持续时间均比稀植林分林木的速生期持续时间短;材积的速生期持续时间比树高和胸径的速生期持续时间短,而树高和胸径的速生期持续时间差异不大。     

基于地形与竞争因子的青冈栎次生林树高哑变量模型研究

考虑不同地形和林木竞争对青冈栎树高与胸径关系的影响，构建青冈栎树高与胸径的哑变量模型，为青冈栎次生林的树高预测和可持续经营提供理论依据。以16个青冈栎次生林固定样地为研究对象，通过确定系数（R²）、赤池信息量准则（AIC）、均方根误差（RMSE）和平均预估误差（MPE）4个评价指标，从11个基础模型中筛选出最优的基础模型。利用F统计检验分析了不同坡向和坡度对青冈栎树高与胸径关系的影响，同时对Hegyi简单竞争指标进行了改进。基于坡向、坡度和竞争强度3个哑变量，构建青冈栎树高与胸径的哑变量模型。结果表明，对数模型M2为最优基础模型，其确定系数（R²=0.686）最大，均方根误差（RMSE=1.380）和平均预估误差（MPE=1.242）最小；不同坡向和坡度下，模型的F统计值均大于F临界值；Hegyi改进指标与树高、胸径的相关系数达到-0.452、-0.418，相比Hegyi简单竞争指标有明显提高；基础模型中引入坡向、坡度和竞争强度哑变量后，模型的拟合精度均显著提高，R²提高了0.035，RMSE减少了0.077，MPE减少了0.070%。从林木的水平和垂直空间上构建青冈栎林木竞争指标更加准确，坡向、坡度和林木竞争对青冈栎树高与胸径关系存在显著影响。综合考虑地形与林木竞争的哑变量模型拟合精度更高，能为青冈栎树高生长的预测提供参考。