基于树高和树冠因子的立木材积与地上生物量相容模型研究

【目的】无人机机载激光雷达能够准确地测定单木、林分乃至大尺度森林结构参数(树高和树冠因子)。为应用无人机激光雷达技术准确估测森林蓄积量、生物量和碳储量提供计量依据和技术支撑。【方法】以150株实测马尾松生物量样本数据为研究对象,采用非线性回归估计方法和度量误差联立方程组方法,分析立木材积和地上生物量与树高、树冠因子的相关性,并在此基础上研究建立基于树高和树冠因子的立木材积与地上生物量相容模型。【结果】单株材积和地上生物量与树高因子的相关性最为紧密,其次才是树冠因子;基于树高和冠幅因子的二元材积和地上生物量模型预估精度较高,达到92%以上,再考虑冠长因子的三元模型预估精度改进不大;基于树高和冠幅因子的二元立木材积与地上生物量相容模型估计效果更好,相对于一元相容模型系统而言,二元相容模型拟合效果有较大幅度提高,预估精度达到92%以上。【结论】采用度量误差联立方程组方法可以有效解决基于树高和树冠因子的立木材积与地上生物量相容问题,并且预估精度达到92%以上,所建二元立木材积与地上生物量相容模型可为应用激光雷达技术反演森林蓄积量和生物量提供计量依据。     

大兴安岭东部天然落叶松林可加性林分生物量估算模型

【目的】探讨林分乔木层生物量的估算方法,为大区域、大尺度森林生物量的估算提供理论依据。【方法】利用1990—2010年5期大兴安岭东部天然落叶松林固定样地数据,选择基于林分变量的林分生物量模型和基于林分蓄积量的林分生物量模型作为林分乔木层生物量估算的方法,利用似然分析法去判断2种模型的误差结构(相加型和相乘型),并采用聚合型可加性生物量模型建立其林分生物量模型,模型参数估计采用非线性似乎不相关回归模型方法。采用"刀切法"评价所建立的林分生物量模型。【结果】经似然分析法判断,2种模型的误差结构是相乘型的,对数转换的线性回归更适合用来拟合林分生物量数据;2种模型的调整后确定系数R2a0.94,平均相对误差ME为0%~5%,平均相对误差绝对值MAE15%;所建立的2种可加性林分生物量模型的预测精度在98%以上。【结论】虽然基于林分蓄积量的林分生物量和基于林分变量的林分生物量模型形式不同,但二者都具有较好的预测精度;就本研究而言,2种估算林分生物量的方法都能对大兴安岭东部天然落叶松林林分生物量进行很好地估算。     

采伐强度对东北针阔混交林林分生长和物种多样性的短期影响

【目的】在东北次生针阔混交林开展不同强度采伐试验,探讨采伐强度对林分生长和物种多样性的影响,以期为该地区针阔混交林合理地开展营林活动提供科学依据。【方法】2011年7月在吉林省蛟河林业实验区管理局次生针阔混交林内建立4块面积1 hm~2的标准地,于2011年冬季对其进行采伐处理,采伐强度(胸高断面积强度)分别为0%(对照,CK),17.24%(弱度采伐,LT),34.74%(中度采伐,MT)和51.87%(强度采伐,HT),从每块标准地中分别选取5块20 m×20 m样地,采伐2和4年后测定并分析林分胸径、树高、胸高断面积、蓄积量、物种多样性和群落相似性,探讨采伐强度对其影响。【结果】采伐处理4年后,林分平均胸径增长量与对照相比均呈增加趋势,除LT处理显著增加外(P0.05),其他处理与CK无显著差异(P0.05);林分平均树高及其增长量与CK相比均降低,但各处理无显著差异(P0.05);林分总胸高断面积和总蓄积量均比对照小,随着采伐强度的增大而降低,但LT和MT处理提高了单株胸高断面积增长量和单株蓄积增长量,HT处理降低了单株胸高断面积增长量和单株蓄积增长量,各处理间无显著差异(P0.05);采伐2和4年后,灌木层和草本层以及总体多度均有明显增加,但HT处理降低了乔木层多度;与采伐2年后相比,采伐4年后草本层多度降低;采伐未改变乔木层物种丰富度、多样性及均匀度,但显著提高了灌木层和草本层Shannon-wiener指数和Simpson指数,其中MT处理对物种多度、丰富度和多样性的增加影响最为明显;各处理间群落相似性指数较高,为中度相似或极相似水平。【结论】短期内,采伐对林分胸径生长有一定的促进作用,但未能促进林分树高的生长;采伐虽未对林分总胸高断面积和总蓄积量的增长有促进作用,但合理的采伐强度能提高单株胸高断面积和单株蓄积增长量,同时能够促进林分灌木层和草本层物种多样性提高。综合考虑林木生长和维持物种多样性两个方面,东北近熟针阔混交林的最适宜采伐强度为34.74%。     

基于机载激光雷达和机器学习的林分平均胸径遥感估测

为探究不同模型对林分平均胸径的预测精度,使用贵州省桂花国有林场马厂工区同步获取的机载激光雷达点云数据和地面实测样地数据,通过提取样地水平的点云特征变量,采用方差膨胀因子分析和皮尔逊相关性检验进行自变量选择,建立机器学习模型估测样地平均胸径。结果表明：1)点云特征变量,如平均冠层高度和高度偏态与林分平均胸径有很强的相关性。2)机器学习模型(随机森林、支持向量机、最近邻算法)优于多元线性回归模型,其中,随机森林的拟合效果最好。随机森林的决定系数(R²)为0.71,均方根误差(RMSE)为2.50。3)通过柳杉纯林、针叶混交林、针阔混交林、马尾松纯林4种森林类型的林分平均胸径预测值与实际值差值,进一步证实随机森林模型精度最高,拟合效果最好。利用机载激光雷达点云数据提取点云特征变量,并构建基于机器学习算法的林分平均胸径估测模型是可行的,该方法的精度能满足森林资源调查的应用需求,可作为辅助林业调查工作的技术手段。     

基于林分高度及郁闭度的森林生物量和蓄积量模型研究

随着激光雷达和立体影像航天航空遥感技术的快速发展,目前,我国虽然具备了快速获得林分平均高、郁闭度等相关信息的能力,但缺少利用林分平均高和郁闭度来准确估测森林生物量和蓄积量的模型,这严重影响了激光雷达和立体影像航天航空遥感技术的推广应用。为了对模型的构建进行探研,利用湖南湘西地区地面调查数据中52块杉木样地的林分平均高、郁闭度、株数等数据,通过因子变量组合不同的自变量形式,并分别构建多个不同函数形式的杉木地上生物量、蓄积量反演模型,用决定系数R~2对模型进行评价。结果表明,基于杉木林分平均高、郁闭度构建的因子变量组合与地上生物量、蓄积量之间有紧密的联系。其中:以e为底数的对数形式变量ln(C×HH~2)作为解释变量的杉木地上生物量模型、蓄积量模型拟合效果最佳;指数函数模型能够精确地表达自变量与地上生物量、蓄积量之间的关系;与一次函数模型、幂函数模型、对数函数模型相比,指数函数模型的拟合效果更佳。对杉木林分平均高、林分郁闭度与地上生物量、蓄积量之间的关系进行了有效探究,构建了杉木地上生物量模型、蓄积量模型,以期为建立林分平均高和郁闭度因子估测其它树种的地上生物量和蓄积量模型提供参考依据。     

巨尾桉人工林标准表编制研究

以林分平均高为辅助变量,林分每公顷胸高断面积和形数分别为因变量,在以多个方程拟合对比的基础上,建立了巨尾桉人工林分每公顷断面积和形数模型.从所收集的材料中选择3块林分断面积最大的标准地,计算提升系数,获得疏密度1.0的标准林分每公顷胸高断面积模型,配合形数模型,按蓄积3要素计算疏密度1.0的林分每公顷蓄积量,据此编制了巨尾桉人工林标准表.该表经检验误差较小,精度较高,可在大面积森林资源清查中确定巨尾桉人工林的蓄积量.     

广东主要乡土阔叶树种含年龄和胸径的单木生物量模型

【目的】建立樟树、木荷和枫香3个树种以胸径、年龄为自变量的单木地上生物量模型,为精准估计森林生物量和碳储量变化规律提供理论、实践支撑和技术支持。【方法】基于每个树种按10个径阶均匀分配的90株伐倒木数据(3个树种共270株伐倒木),使用破坏性试验和树干解析分别获取生物量和年龄,采用哑变量方法区分起源,分别建立和比较3个树种不同起源(天然林和人工林)含胸径、年龄和2种常用的含胸径、树高单木地上生物量模型,并通过联立方程组总量控制法解决地上部分各组分(干材、树皮、树枝、树叶)的模型相容性问题。【结果】3个树种3个地上生物量模型修正的确定系数(R■)在0.89～0.94之间,使用含胸径、年龄的生物量模型(1)估计地上生物量是可行的,模型具有良好的估计效果且方便使用。增加哑变量后,3个树种3个地上生物量模型的R■均达0.90以上,模型(4)可以进一步提高模型精度,细化模型应用条件;基于B-D-T的相容性生物量模型系统(7)3个树种树干生物量模型的R■在0.90～0.95之间,树皮生物量模型的R■在0.84～0.94之间,树枝生物量模型的R■在0.73～0.91之间,树叶生物量模型的R■在0.63～0.75之间;构建含有哑变量的B-D-T相容性生物量模型系统(8),树干生物量模型的R■在0.88～0.97之间,树皮生物量模型的R■在0.82～0.93之间,树枝生物量模型的R■在0.84～0.90之间,树叶生物量模型的R■在0.62～0.69之间,表明含胸径、年龄的生物量模型比含胸径、树高的生物量模型效果更好,满足估计需求。【结论】含胸径、年龄的单木地上生物量模型(1)和分起源的单木地上生物量哑变量模型(4)拟合精度均高于2种常用的含胸径、树高的单木地上生物量模型(2)和(3)以及分起源的单木地上生物量模型(5)和(6),含哑变量的非线性联立方程组(8)比B-D-T模型系统(7)精度更高,同时含胸径、年龄的哑变量非线性联立方程组(8)精度指标也优于含胸径、树高的哑变量联立方程组(9)和(10),联立方程组(8)不仅可保证不同起源各分量生物量之间的相容性,还能得到更优化的参数估计。含胸径、年龄的单木生物量模型(1)和考虑起源的地上生物量模型(4)、模型系统(7)中的含胸径、年龄的地上各组分生物量相容性方程组以及考虑起源的地上各组分生物量相容性方程组(8)比2种常用的含胸径、树高的地上生物量模型拟合精度高,实践中更适用于人工阔叶林和碳汇造林项目的碳汇计量、监测和评估。     

广东省常绿阔叶林生物量生长模型

[目的]研究林分生物量生长模型,以期估算区域尺度上的森林生物量。[方法]利用广东省五期森林资源连续清查数据(1997, 2002, 2007, 2012, 2017),以30个固定样地为研究对象(每块样地均有30株以上五期保留木,共计1 412株样木)。以Richards理论生长方程为基础,分别构建了基础生物量生长模型、含有林分特征的生物量生长模型、含有林分特征和立地条件的生长模型等不同形式的林分生物量生长模型,比较和评价了不同林分生物量生长模型的拟合效果。[结果]基础生物量生长模型拟合效果最差,调整决定系数R_a~2仅为0.475;将林分密度指标引入基础生物量生长模型后,拟合效果得到极大改善,R_a~2提高到了0.836;将哑变量引入含有林分特征的生长方程进行立地条件划分后,R_a~2达到0.961,拟合效果达到最优。[结论]含有林分特征的生物量生长方程一定程度反映了林分生物量生长与林分密度之间的关系,在此基础上划分样地类别进行参数分级,进一步提高了生物量生长模型的拟合精度,反映了不同立地条件下生产力之间的差别。     

湿地松人工林标准表的研究

在连江县收集调查307块湿地松人工林标准地,分别以林分每公顷蓄积量及标准差、林分形数为因变量,以林分平均高为辅助变量,通过多方程的拟合对比,建立合适的林分蓄积量、标准差、形数回归模型,据以编制连江县湿地松人工林标准表。该表经检验精度符合要求,可在大面积森林资源清查中用于测算林分蓄积量。     

基于两期无人机影像的针叶林伐区蓄积量估算

【目的】提出一种基于两期无人机影像的针叶林伐区蓄积量估算方法,为促进无人机数据在多类型林业样地资源调查中的深度应用提供依据。【方法】以福建省三明市将乐县金森林业股份有限公司伐区森林小班为试验区,首先,利用无人机遥感获取分辨率优于10 cm的两期影像,经Pix4D软件处理得到点云数据,在此基础上将小班区域未采伐前的林冠点云匹配到采伐后的小班地形点云上;然后,通过布料模拟滤波算法(CSF)分离匹配后的林冠点云和地形点云,采用自然领域插值法分别将林冠点云数据插值生成数字表面模型(DSM)、地形点云数据插值生成数字高程模型(DEM),二者相减获得冠层高度模型(CHM);接着,基于改进的局域最大值法搜索冠层高度模型中的林冠顶点,提取树高;最后,根据野外采集的400株马尾松和杉木树高、胸径数据,建立5个适用于福建省马尾松和杉木的胸径-树高模型,选择相关系数最高的模型推算胸径,并利用福建省单木材积公式估算小班区域蓄积量。【结果】1)两期无人机数据的点云匹配能较好消除陡峭地形对树高提取的影响;2)改进的局域最大值法可有效减少固定窗口搜索林冠顶点时出现的多提和漏提错误;3)小班区域估算株数为339株,实测株数为366株,估算的平均树高为18 m,实测平均树高为19 m,估算蓄积量为182 m~3,实测蓄积为199 m~3,株数、树高和蓄积量的估算精度均较高。【结论】借助无人机遥感技术,可实现森林蓄积量自动化估算,降低传统野外调查成本,推动森林资源的快速调查和更新。     

浅析林木市场成熟理论

随着现代林业的不断发展,人们对森林经营的认识正在不断深化,森林经营的理念也在随之变化和发展。本文提出“林木市场成熟理论”并主张用其指导商品林经营,深入分析林木市场成熟理论的基本概念和内涵,并从背景、方法、应用、成效和研究内容几个方面介绍林木市场成熟与经济成熟的区另1。     

Forest inventory inference with spatial model strata

ABSTRACT

In design-based model assisted inference from data gathered in a large area forest inventory under a probability sampling design, one should anticipate spatial heterogeneity in the regression coefficients of an assisting model. The consequence of such heterogeneity is that a global estimate of a root mean squared error (RMSE) becomes unsuited for local predictions. With data from the Danish National Forest Inventory, we demonstrate how to: obtain an assisting model with the lasso method; test for spatial stationarity in regression coefficients of the assisting model; and identify spatial model strata for a post-stratification with either a finite mixture modeling or a lasso spatial clustered coefficients method. Spatial model strata apply to any domain and small area estimation problem without the need for complex modeling when domains or small area changes with shifting user needs. One should not à priori expect a spatial model stratification to improve design-based population and strata estimates of precision, but the reliability of domain and small area RMSEs will improve in presence of statistically significant spatial model strata.     

分布式水文模型在森林水文学中的应用

在探讨森林水文模型发展历史的基础上,着重分析了分布式水文模型的理论基础,类型和特点,与传统的集总式模型相比,分布式水文模型考虑了流域内部各地理要素的空间异质性,可以反映流域内部水文过程的时空变化,从而更加准确地预测自然和人为因素对流域水资源和水环境的影响,为流域的科学管理提供可的决策依据,景观生态学可以作为分布式模型进一步发展的理论基础,地理信息系统（ＧＩＳ）技术可分为分布式模型的实现技术支持,在     

基于CMS模型的中国木质林产品出口增长因素分析

中国木质林产品自1992年以来出口增长幅度很大。CMS模型测算结果表明, 竞争力效应是出口增长最重要的影响因素, 产品结构效应影响很小, 市场结构效应出现负数, 交叉效应有所提高。提高竞争力、改善出口产品结构和出口市场结构是扩大出口的重要途径。     

森林生态系统碳储量及碳通量遥感监测研究进展

在全球CO₂浓度持续增加导致气候变暖的背景下,森林生态系统碳储量及碳通量遥感大尺度监测成为关注热点。文中深入分析了当前国内外卫星遥感观测技术对森林碳循环评估的2种途径:1）基于遥感手段估算森林生物量并推算森林碳储量,通过碳储量变化确定森林生态系统的CO₂通量。归纳各类森林生物量遥感估算方法的原理及优缺点,系统评述各类方法在大区域森林碳储量估算中存在的不确定性。2）基于CO₂温室气体观测卫星遥感数据,定量监测森林生态系统与大气CO₂通量,基于交换的CO₂通量推算森林碳储量变化。归纳遥感手段观测森林生态系统与大气CO₂通量的主要数据、方法及优缺点,系统评述各类数据及方法在森林CO₂通量时空变化特征监测、森林碳储量估算等方面取得的进展,重点分析专用CO₂浓度监测卫星数据,尤其是我国自主碳卫星数据在CO₂柱浓度反演算法研究以及不同数据源之间的对比、验证和同化研究等方面取得的进展,总结专用温室气体遥感观测数据在森林碳储量及碳通量监测方面的优势。提出利用遥感手段进行森林生态系统碳循环定量监测的研究展望。     

谈森林采运作业与森林生态保护

从保护生态环境的角度论述了采运作业给森林环境造成的一些负面影响 ,按照生态采伐的观点结合伐区生产实际状况提出一些建议。     

森林作业与森林环境

本文通过森林作业对林地土壤、作业地径流量及水质、森林生物多样性、森林景观及大气中二氧化碳的含量等几方面的综述和分析,阐述了森林作业对森林生态环境的影响。指出,森林资源锐减是产生当今森林环境危机的主要因素之一。森林作业对森林生态环境的不利影响是客观存在的,但只要规划合理的作业方式和途径,可以减少这些不利的影响,促进森林生态环境的良性循环。     

让森林走进城市 让城市拥抱森林——第六届中国城市森林论坛在杭州举行

在当今全球化和城市化、信息化浪潮的推动下,如何让森林走进城市,让广大城市居民享受到森林生态越来越成为各方关注的焦点.由关注森林组委会牵头,国家林业局、全国政协人口资源环境委员会、浙江省人民政府和经济日报社共同主办了以"让森林走进城市,让城市拥抱森林"为宗旨的中国城市森林论坛.其目的就是要提高城市森林建设水平,让天更蓝、山更绿、水更清、花更艳,让人民群众喝得上干净的水、呼吸上新鲜的空气、看得到郁郁葱葱的花草树木、享有优越的人居环境.     

和谐林场——论现代国有林场的森林经理

认为没有持续坚持森林经理是当前国有林场普遍陷入“两危”困境的原因之一。论述了建立和谐林场是森林经理的内在要求。提出从现代林业经营思想与中国传统文化完美结合、全面谋划与控制、产权结构调整、林场治理结构完善以及推进国有林场文化建设等方面来重构现代国有林场森林经理,促进和谐林场建设。     

黑龙江省森工林区的森林病虫害防治

通过对黑龙江省森工林区森林病虫害防治工作存在问题的论述,指出了制约森工林区森林病虫害防治的主要因素,提出森工林区病虫害防治的主要对策。