湖南省杉木二元立木材积模型的检验与调整

【目的】对湖南省现有的杉木二元立木材积模型进行误差分析,建立新杉木二元立木材积模型,为湖南省杉木材积的精准预测提供理论依据。【方法】以湖南省杉木人工林为研究对象,采用配对t检验的方法对原二元立木材积模型进行检验。以山本材积式为基础模型构建固定参数模型、可变参数模型,以区域作为随机变量、哑变量构建混合效应模型和哑变量模型,对拟合结果进行对比分析。【结果】1)对原二元立木材积模型进行配对t检验,结果表明湖南现有的杉木材积模型与实际材积计算值存在显著差异;2)固定参数模型和可变参数模型的确定系数R2都在0.95以上。对检验数据进行检验,模型的总相对偏差(TRB)和平均系统偏差(MSB)均在±3%范围内,利用分径阶的方法进行检验,其固定参数模型在10、22和24 cm径阶的总相对偏差与平均系统偏差均超出±3%范围,其在24 cm径阶的总相对偏差与平均系统偏差均超出±7%,而可变参数模型在各径阶的偏差较小;3)混合效应模型与哑变量模型的确定系数均在0.95以上,从整体上看,哑变量模型的总相对偏差和平均系统偏差趋于0,而混合效应模型在10、12和24 cm径阶的总相对偏差均超出±3%范围。【结论】...     

海南省松树、橡胶树削度方程模型研建

以海南省松树、橡胶树为研究对象,利用Ormerod提出的基本削度方程模型结构,并在此基础上构建可变参数削度方程模型。通过对固定参数与可变参数削度方程模型的比较分析,可知:所建立的松树、橡胶树带皮和去皮削度方程拟合效果均很好,模型确定系数均达到0.93以上,预估精度在99%以上;而可变参数模型要明显优于固定参数模型,是生产中的首选模型。     

利用可变参数和二阶回归方法建立海南省相思树立木材积模型

【目的】建立立木材积模型,为科学计量评价森林资源、完善森林资源监测体系提供重要依据。【方法】以海南省相思树为研究对象,以胸径和树高为自变量建立二元山本材积式模型、可变参数动态模型,采用以简单幂函数式和树高—胸径模型为基础的二阶回归估计方法建立一元胸径立木材积模型,分析对比建立的一元、二元立木材积模型拟合效果。【结果】1)相思树二元山本材积式模型和可变参数动态模型的确定系数均在0.98以上,平均预估精度均在98%以上。模型整体总体相对偏差(TRB)和平均系统偏差(MSB)均在±3%以内,山本材积式模型在8、20 cm径阶总相对偏差和平均系统偏差超出±3%范围;2)两种方法建立的一元立木材积模型的确定系数均在0.94以上,预估精度均在96%以上。采用分段建模和二阶回归总相对偏差和平均系统偏差趋近于0,而常规方法建模12、16、24 cm以上径阶的总相对偏差均超出5%范围。【结论】可变参数动态模型相较于山本材积式模型拟合精度更高,各径阶误差更小,明显优于山本材积式模型;采用二阶回归估计方法建立的模型能更好地反映材积随胸径大小的变化规律,既提高了模型的切合性能,又能较好地控制各径阶的偏差,明显提升了拟合效果,是建立一元立木材积模型的有效方法。     

湖南省马尾松相对树高曲线模型研建

基于湖南省主要树种模型研建项目中50块马尾松样地的每木胸径和树高实测数据，经数据预处理后，构建了马尾松固定参数相对树高曲线模型和可变参数相对树高曲线模型。基于构建的树高曲线模型，计算林木材积和样地蓄积，并以二元材积公式计算蓄积作为真值，将基于树高曲线模型计算的蓄积、二元材积公式计算蓄积和一元材积公式计算蓄积进行对比。结果表明：固定参数和可变参数相对树高曲线模型的决定系数分别为0.844和0.857,体现了较好的拟合精度；两种方法统计的总体蓄积相对误差均在5%以内，满足林业行业标准要求的允许误差范围；分径级组或分起源统计样地蓄积相对误差，相对树高曲线模型均较一元材积公式表现出更高的精度，能有效避免产生较大偏差。构建的马尾松相对树高曲线模型能应用于生产实践。     

广东省湿地松二元立木材积模型的编制

采用150株建模样本,以山本式固定参数模型和可变参数模型建立了广东省湿地松二元立木材积模型,模型自检及41株检验样木验证表明:固定参数模型和可变参数模型的精度均符合要求,能满足生产需要,但以可变参数模型具有更优的适用性能。     

广西速丰桉林分二元材积生长率表研制

速丰桉一年四季生长,没有明显年轮的特征,难以对单株木进行树干解析确定林木生长量。在没有足够数量的固定标准地连续定期监测数据的情况下,采取临时标准地年龄序列的调查方法,选用适当模型结构,再通过引进可变参数改进生长模型,建立以年龄、胸径为基础的林分材积生长率模型,并编制广西速丰桉林分二元材积生长率表。经检验,方法可行,预估精度满足林业数表建模要求,可应用于速丰桉林材积生长量的预估。     

杉木人工林材积生长率表编制的研究

利用森林资源连续清查固定样地中的复位样木生长量测定数据,以材积生长率Pv为因变量,年龄T和胸径D为辅助变量,选择Pv=aTbDc为基本模型,采用逐步回归技术建立可变参数的材积生长率模型,并用改进单纯形法优化参数。结果表明:材积生长率表在理论值与实际值差异不显著,且误差小,精度高,在林业生产实践中有应用价值。     

皖北杨树二元立木材积表的编制

以安徽省杨树人工林为研究对象,按照立木材积表编制要求,随机抽取329棵杨树伐倒木材积资料.以300棵样木资料为编表样本,选用3种数学模型为二元材积的候选模型,利用非线性麦夸特迭代求解法确定各模型参数、剩余标准差、相关指数.根据相关指数和剩余标准差,确定最优二元材积模型为:V=0.000 096 93d2.0123h0.6147".以29棵样木资料为验表样本,分别计算二元材积模型理论材积与实际材积的平均相对误差、平均绝对相对误差和系统误差,计算结果为:二元材积表分别是2.7%、8.6%、0.1%.各种材积误差均满足林业生产材积估算误差要求.     

广东省杉木树种二元立木材积可变参数模型研究

采用155株建模样本,利用现代建模理论和方法,以山本式固定参数模型和可变参数模型建立了广东省杉木树种的二元立木材积模型。模型自检及64株检验样木验证表明,固定参数模型和可变参数模型精度均符合建模要求,能满足生产需要,但后者具有更优的适用性能。     

形率对白桦单木材积和生物量预测精度的影响

【目的】以大兴安岭地区白桦为研究对象,构建含有形率的材积模型,并与部颁东北地区白桦二元材积模型和传统基础材积模型进行比较,同时结合生物量转换因子,研究形率对单木生物量的影响,为单木材积和生物量的精准预测提供科学依据。【方法】将树干上15个形率引入传统基础材积模型分别构建二元和三元单木材积模型,应用R软件GNLS模块拟合各模型,引入方差函数消除各材积模型拟合过程中产生的异方差现象。以相对误差绝对值(MPB)、平均误差绝对值(MAB)、均方根误差(RMSE)和确定系数(R²)为评价指标对各模型进行对比分析,采用交叉检验法对模型进行检验。【结果】1)形率引入可显著提高材积模型拟合效果,当取相对树高为40%时,带有形率q_0.4的二元和三元材积模型拟合效果均表现最好;2)交叉检验结果表明,形率引入材积模型使得材积预测精度显著提高,相较传统一元模型(1)和二元模型(2),引入形率的二元模型(14)和三元模型(15)的均方根误差分别降低38.9%和45.8%; 3)与东北地区当前使用的二元材积模型(5)相比,引入形率的二元模型(14)的RMSE、MAB和M...     

二元材积生长率标准动态模型的研究

利用湖南省连清复查所取得的杉木(Cunningahamia lanceolata)和马尾松(Pinus massoiana)固定样地资料,深入探讨了以直径和年龄为解释变量的材积生长率模型,提出了二元材积生长率标准动态模型及其建立方法。该模型能充分利用样本信息,具有稳定的统计性能和明显高于只有一套固定参数的常规模型的预估精度。     

五岔沟天然落叶松二元立木材积表编制研究

文章以五岔沟实测的393株天然落叶松解析木数据.利用最小二乘法拟合材积模型,采用相关指数、总相对误差、相对误差平均值、相对误差图等指标进行模型评价,得到最优材积模型,对模型进行适用性检验.检验指标包括F检验、相对误差图等,论证最优模型为可变参数山本模型,编制了最优五岔沟天然落叶松二元立木材积表。模型如下。V=0000055×D^1.691645-0.001211(D+2H)×H1.199743+0.001176(D+2H)采用材积模型,编制了五岔沟天然落叶松最优二元立木材积表。     

利用度量误差模型建立海南省松树和橡胶树质量与材积相容模型

利用度量误差联立方程组模型方法,研建了海南省松树和橡胶树的一元与二元质量与材积相容模型,所建模型预估精度较高,达到了93%以上,模型具有良好的全面切合性能,可用于实际生产中。     

直干大叶相思二元材积与生长率模型研究

为丰富树种二元材积方程和材积生长率方程,以直干型大叶相思为对象,分别选取6个二元材积备选模型和6个材积生长率备选模型,采用差分演化算法(DEA)求解模型参数,选用相关系数R、决定系数R²、均方差RMSE、卡方系数ChiSquare、F统计量进行精度评价,并采用交叉建模和交叉检验方式进行建模。结果表明,最优的直干大叶相思二元材积方程为山本式模型,R²值为0.960 4、RMSE值为0.000 27;基于山本式的模型改进后,建立的直干大叶相思二元材积方程为V=0.012 423 16d^{-12.920 195 63/d}h^{1.642 516 27},R²值为0.992 1,精度提高了3.30%;材积生长率模型的拟合精度RMSE值在[0.008 3,10.994 9],R²值在[0.865 5,0.972 6],但出现各指标对模型精度的优劣排序不一致的问题;利用TOPSIS法遴选出的最优材积生长率模型为1/Pv=-0.065 917 19+0.132 412 82/t...     

基于国家森林资源清查数据的不同生物量和碳储量估计方法的对比分析

[目的]通过对不同生物量和碳储量的估计方法进行对比分析,为确定在国家森林资源清查中生物量和碳储量的具体估计方法提供依据。[方法]以广东省2012年森林资源清查的100个杉木林和80个马尾松林的实测样地资料为基础,利用近年来我国建立的主要树种立木生物量模型,对改进IPCC法、生物量模型法和转换因子连续函数法(即方精云法)3种方法按一元和二元模型共6种方案进行了对比;同时,基于改进IPCC法一元和二元模型的生物量估计值,用平均含碳系数法、组分含碳系数法和固定含碳系数(0.5或0.47)法分别对碳储量进行估计。[结果]用二元生物量模型法得到的杉木林和马尾松林样地的总生物量分别为320 Mg和331 Mg,一元生物量模型法的结果分别相差0.9%和6.2%;改进IPCC法的估计结果,采用二元和一元模型时杉木林分别相差-3.6%和-11.9%,马尾松林分别相差-8.5%和-19.6%;而方精云法的估计结果,采用二元和一元模型时杉木林分别相差6.65倍和6.60倍,马尾松林分别相差-14.3%和-18.0%。平均含碳系数法和组分含碳系数法的碳储量估计结果,杉木林仅相差0.2%,马尾松林相差约0.4%;固定含碳系数法的估计结果因树种而异,对杉木林要低估0.6%5.4%,对马尾松林要低估3.3%9.1%。[结论]对生物量的估计,采用生物量模型法准确性最高,而林木水平的生物量模型其预估精度要高于林分水平的模型;IPCC法是基于材积源的通用方法,将其中的缺省参数改进为可变参数模型,可大大提高方法的适应性;方精云法只是基于IPCC法所建立的林分水平模型在大尺度上的一种具体应用方法,其精度要低于林木水平的生物量模型法,不适于中小尺度应用。对碳储量的估计,采用平均含碳系数法与组分含碳系数法差异很小,但采用固定含碳系数法则误差较大。     

甘肃省山杏山杨相容性一二元材积模型研建

为建立适用于甘肃省的立木材积模型,获取更为准确的材积表,以甘肃省山杏、山杨为研究对象,采用电子经纬仪进行无损立木精测获取数据,并通过误差变量联立方程组方法,建立了两个树种的二元立木材积方程、一元立木材积方程以及树高-胸径回归模型,为准确估计相应树种的森林蓄积量提供了科学依据。利用经典的二元材积模型山本和藏式及指数树高模型进行联立得到相容性立木材积方程,通过6项指标对所得模型进行综合评价,结果表明:二元材积模型、一元材积模型都能取得良好效果,其中山杏二元材积表、胸径一元材积表的平均预估误差分别为2.12%,2.58%;山杨二元材积表、胸径一元材积表的平均预估误差分别为1.57%,2.01%;所建相容性一二元材积模型可用于甘肃省山杏山杨蓄积量估计。     

木荷二元材积表的研制

利用样木资料,以胸径D、树高H为自变量,材积V为因变量,在多种二元材积模型筛选的基础上,选择山本公式建立木荷二元材积模型并用改进单纯形法进行优化,由此求得木荷二元材积模型为:V=0.00006801D1.865613H0.918129。该模型理论值和实际值差异不显著,实际应用误差小,精度高,完全能够满足生产上的精度要求,可在森林资源清查中推广应用。     

基于无人机可见光影像的华山松人工林计测参数提取

针对无人机在森林资源监测中的便携性特点,利用无人机RGB三波段影像进行森林计测参数(株数、树高及蓄积量)的提取及精度验证。以华山松人工林为研究对象,以无人机RGB影像为主要信息源,在前期进行5块0.08hm~2华山松人工林标准地单木定位的基础上,采用冠层高度模型(CHM)最大值法和点云分割方法,提取华山松人工林计测参数,建立无人机RGB影像的华山松人工林单木二元材积模型。研究结果表明:1)采用CHM最大值分割法较点云分割方法精度高,单木株数分割精度分别为87.17%和80.79%;提取得到的树高与其地面实测所得树高的R~2相比较,使用CHM方法,R~2为0.71;而使用点云算法,R~2为0.69。2)基于CHM最大值法提取的单株冠幅和树高所建立的二元材积模型,其决定系数(R~2)为0.94,均方根误差(RMSE)为0.033 8m~3;与基于云南省华山松人工林二元材积表的标准地实测蓄积量调查结果相比,基于无人机RGB数据的5块标准地蓄积量监测精度分别为79.72%,81.64%,83.57%,82.49%,80.28%,平均精度达81.54%。基于无人机RGB影像的华山松人工林在森林计测参数提取中,CHM最大值分割法优于点云分割,所建立的树高和冠幅二元材积模型,可为华山松单层人工林无人机遥感监测提供参考。     

南京地区马尾松多元混合效应材积模型研建

为了精确拟合南京地区马尾松林木胸径、树高与材积的相关关系,基于28块20 m×20 m的方形样地的531株马尾松样木数据,分别采用山本式材积模型和多元非线性混合效应模型拟合了马尾松胸径、树高与材积的相关关系。结果显示:山本式材积模型的相关指数为0.964 92,估计值的标准误为0.004 0,总相对偏差、平均相对误差、平均预估误差和平均相对误差绝对值均小于3%,多元非线性混合效应模型的相关指数为0.99997,估计值的标准误为0.000 049 85,总相对偏差、平均相对误差、平均预估误差和平均相对误差绝对值均小于0.3%,表明两个材积模型有很高的拟合优度和精度,适应性检验结果显示,山本式二元材积模型和多元非线性混合效应材积模型的平均相对误差、总相对偏差、平均相对误差绝对值、绝对残差和标准偏差均小于3%,统计量F值小于临界值,表明两个材积模型的适应性较强;与山本式二元材积模型相比,多元非线性混合效应材积模型的拟合优度和精度更高,适应性更强。     

不同复混肥对湿地松中龄林的施肥效应研究

为了研究不同复混肥对湿地松中龄林的施肥效应,以8年生湿地松林为研究对象,分别以施用2种普通复混肥和自制松树专用复混肥为施肥处理,各处理的施肥量均为700 g·株^-1;同时以不施肥为对照,进行施肥对比试验。结果表明:3种不同施肥处理中,以自制松树专用复混肥对湿地松林分生长的促进作用最大;施肥3年后林分的平均胸径、树高、单株材积分别较对照增长3.1%、4.7%、10.0%;施肥3年后自制松树专用复混肥处理的平均胸径、单株材积与2种普通复混肥处理间均存在极显著差异,树高均有显著差异;施用有长效作用并具针对性的松树专用复混肥能获得较高的木材增产效益。