红花香椿单木及林分材积生长率模型研究

为解决红花香椿单木及林分材积生长率表缺乏的问题,通过收集样木、样地数据处理、备选模型求解、模型选优、模型优化等思路和过程,建立了红花香椿单木及林分材积生长率模型.经TOPSIS法模型选优显示,单木和林分材积生长率最佳模型均为P=a0D-a2t-a1;利用免疫进化算法(IEA)进一步优化了模型参数,提高了模型预估精度,并据此编制了红花香椿单木及林分材积生长率表.     

青海省祁连圆柏天然林单木生物量模型构建

利用祁连圆柏整株生物量与生长指标数据，为估算祁连圆柏林的生物量估算提供参考。通过野外调查，共获取了63株祁连圆柏天然林样木生物量与生长指标实测数据。用其中50株样木数据进行回归模拟，用其余的13株样木数据对模型可靠性进行检验，构建器官生物量与生长指标间的回归模型。结果表明，祁连圆柏单木水平下，树干生物量模型的R²_adj为0.96，均方根、模型有效性和残差系数分别为0.50、0.85和0.05；枝条生物量模型的R²_adj为0.897，均方根、模型有效性和残差系数分别为0.69、0.80和-0.66；叶生物量模型的R²_adj为0.61，均方根、模型有效性和残差系数分别为0.54、0.86和0.15；根生物量模型的R²_adj为0.93，均方根、模型有效性和残差系数分别为0.12、0.997 和-0.01。在调查数据范围内构建的模型较好地反映了祁连圆柏生物量与生长指标间的关系，形式简单、使用方便；与实测值相比，树干与叶生物量模拟值偏小，枝和根偏大。     

河北省主要树种单木和林分生长率模型研建

利用第六次至第九次全国森林资源清查河北省2001,2006,2011,2016年4个年度的固定样地调查数据,采用非线性回归估计方法,建立了18个树种组的单木胸径生长率和材积生长率模型,以及12个树种组的林分材积生长率模型。结果表明,单木生长率模型的平均预估误差(MPE)基本都在3%以内,而平均百分标准误差(MPSE)、胸径生长率模型大都在10%以内,材积生长率模型大都在20%左右;林分生长率模型的平均预估误差(MPE)基本都在5%以内,平均百分标准误差(MPSE)大都在25%以内。所建模型可为河北省开展森林资源年度更新提供技术支撑。     

基于无人机影像匹配点云的苗圃单木冠层三维分割

近年来较多的树冠提取算法以激光雷达数据为基础,然而激光点云数据量大、冗余多而且采集成本高。本文基于无人机影像匹配点云提取单木树冠轮廓,研究一种成本可控、能够补充甚至部分替代激光雷达的小范围森林制图方案。以福建省三明市某林场内苗圃地作为研究对象,在稠密的无人机影像匹配点云中截取2个25 m×25 m的样地作为测试样本。预处理后,首先构建植被冠层高度模型,以局部最大值法探测树冠位置并标记为种子点;从这些种子点形成的初始区域开始生长,迭代计算直到全部的影像匹配点云归并完毕;最后,将算法提取的树冠轮廓导入Arc GIS中获取树冠轮廓矢量边界,并与手绘参考树冠叠加,利用F测度实现精度的评定。依此方案,在2个林分范围内的树冠提取F测度均达到了89%以上,单木冠幅提取的误差在0.14 m以内。结果表明,该方案简单有效、精度可靠,适用于小范围、高精度的植被制图。     

基于DOM航空影像单木树冠提取

准确提取单木树冠边界是获取森林数量参数的重要基础，是高分辨率遥感图像林业应用的技术难题。基于DOM航空影像数据源，采用面向对象的方法对研究区内的2个树种的林分进行了单木树冠边界提取研究。首先利用桉树和杉木的空间分布矢量数据对DOM航空影像进行掩膜处理，在掩膜区域内进行多层次多尺度图像分割得到初步树冠分割结果，并剔除非树冠信息；再以树冠信息种子对象为基础，使用区域增长算法对树冠信息种子对象增长得到单木树冠范围；最后使用形态学滤波的方法优化单木树冠边界，完成林区内桉树和杉木两类树种的单木树冠边界提取。结果表明，由于不同树种的树冠存在尺度和形态差异，进行单木树冠分割时需要设置不同的参数才能到达较好的分割效果。本研究中桉树和杉木的单木树冠提取总体精度分别为86.75%与89.21%，可满足林业部门获取森林单木树冠的精度需求。     

基于单木位置的杉木林分空间竞争关系研究

研究林木竞争关系,有助于了解林木生长规律,帮助制定科学有效的营林措施。本文基于树冠因子的林木竞争指数,提出了一种顾及林分地形因子的树冠竞争指数,并把这两种指数与基于交角的林木竞争指数以及简单竞争指数在不同林分中的适应性进行对比。同时用这四种指数计算不同树种组成的林分以及杉木林中不同龄组、坡向、坡度的林分中单木受到的平均竞争。结果表明四种指数中简单竞争指数的相关性最高,顾及地形的树冠竞争指数次之,基于交角的林木竞争指数相关性最低;在不同树种组成的林分中马褂木样地单木受到的平均竞争最大,马褂木杉木混交林最小,其它两种林分次之;在杉木林分中,中龄林单木受到平均竞争要大于成熟林,阴坡样地中单木受到平均竞争要大于阳坡,单木受到的平均竞争随坡度增大而增大。因此四种指数中简单竞争指数的适用性最好;在杉木林经营中,中龄林需要及时间伐;在造林过程中阴坡的林地造林密度要适当小于阳坡、坡度级大的林地要小于坡度级小的林地。     

基于单木过程模型的杉木林分生长模拟研究

基于林分尺度的3-PG模型原理,在考虑单木林分生理生态过程的基础上,改进了生物量积累和分配子模型,建立适应于单木生长的生理生态过程模型,实现基于单木过程模型的林分生长预测。选择胸径和树高生长量2个指标与实测值对比分析,结果表明:改进模型对胸径和树高生长量的模拟平均精度分别为95.57%和91.16%,均明显高于3-PG模型对应的89.4%和85.18%的平均模拟精度,改进模型的模拟精度显著提高,模拟效果更好。     

基于两层次线性混合效应模型的杉木林单木胸径生长量模型

基于两层次线性混合效应模型方法,建立江西省杉木人工林单木胸径生长量模型.研究所用数据来自于长期观测的固定样地数据,数据库包括82个区域、365个样地、5416株树木共计16248条记录.为了解决不同区域及不同样地之间的差异,本文构建的混合模型分别考虑样地层次、区域层次及两层次的随机参数效应.针对数据存在的重复测量及嵌套结构特性,在模拟时选择合适的异方差和自相关模型矩阵来解决此类问题.最后利用独立的抽样验证数据对模拟结果进行验证.结果表明:林分断面积、对象木胸径、林分内大于对象木的断面积之和与对象木胸径的比值以及海拔对单木胸径生长量有显著影响.与林业中常用的传统最小二乘方法相比,采用混合效应模型方法后模型的模拟精度和验证精度均有提高.选择适合的异方差和自相关函数后,模型比只考虑参数的随机效应有更好的适应性,并体现出了混合效应模型的灵活性和准确性.     

用二类调查样地建立落叶松单木直径生长模型

根据来自吉林省汪清林业局二类调查的１４个落叶松固定样地的３４６株复测林木数据，建立了与我关的落叶松木平方直径生长最模型。它包含了单木直径生长模型所需考虑的林木大小，立地条件和林木竞争这３个因素，并具有与年龄、地位指数无关的特点，便于实践中应用，逐步回归的结果表明，落叶松单木平方直径生长最模型需要考虑的主要因子是林木直径值、林分断面积和坡度。     

辽宁抚顺落叶松人工林单木生物量回归模型分析

以抚顺落叶松人工林为研究对象,根据48株标准木数据,建立了落叶松人工林单木各分量(包括树干、树枝、树叶、根系和整株)的回归模型。结果表明,枝生物量的最优方程为lnW=-3.958+2.39lnD;叶生物量的最优方程为lnW=-5.631+0.834ln(D~2H);干生物量的最优方程为lnW=-3.716+0.96ln(D~2H);根系生物量的最优方程为lnW=-4.368+2.55lnD;全株生物量的最优方程为lnW=-3.131+0.938ln(D~2H)。所建立的模型精度都高于90%,误差很小,可很好地用于预测落叶松人工林单木的生物量。