林分断面积生长模型研究评述

林分断面积生长模型是林分生长和收获预估模型的体系的主要组成部分。在对常用的新面积生长模型Ｒｉｃｈａｒｄｓ型和Ｓｃｈｕｍａｃｈｅｒ型分析的基础上，总结出断面积生长模型研究中应注意的４个问题；（１）选择的自变量应为３个，即立地质量指标、年龄和林分密度指标；（２）间伐林分模型应与未间伐林分模型同时考虑，进而详细介绍了用于间伐林分断面积预估的被压指数法；（３）间伐指标的构造需要伐前和后伐后的林分因子；（４     

长白落叶松林分断面积生长模型的研究

分析了理查德、逻辑斯蒂、单分子及冈珀斯生长方程之间的关系,以理查德方程为基础,研究了其它各方程的特点及性质。运用辽宁省长白落叶松林分观测数据,模拟了Richards等生长方程的林分断面积生长过程,以林分立地指数,疏密度为因变量,建立了多形长白落叶松林分断面积生长曲线模型。通过预测分析表明,Richards生长方程具有适应性强、精度高等特点。     

杉木人工林林分断面积生长模型的贝叶斯法估计

以江西杉木人工林为例,以Korf型、Richards型和Hossfeld型3种模型为基础,通过广义代数差分法(GADA)分别建立杉木林分断面积生长模型。结果表明:以Richards型为基础的杉木林分断面积预测精度最高,以Richards型模型为最优模型,分别基于贝叶斯法和传统法(非线性最小二乘法)估计杉木林分断面积生长模型。研究发现,利用贝叶斯法估计杉木林分断面积生长模型,预测精度相当且预测值的可靠性比传统法好。     

间伐林分的断面积生长模型研究

利用Richards和Schumacher模型对人工落叶松和杉木林分进行断面积模型的拟合,结果表明:两种模型在同时选择单位面积株数或同时选择林分密度指数作为自变量时,Schumacher式都比Richards式拟合和预估效果好。Richards式用林分密度指数比用单位面积株数的拟合和预估效果明显要好,Schumacher式用林分密度指数比用单位面积株数拟合效果略好。在生产实践中,由于单位面积株数容易测定,而Schumacher形式比较简单,建议用来预估林分的断面积,并可作为间伐和未间伐林分的兼容模型。     

林分断面积生长率公式探讨

根据林分生长理论，结合原始调查数据，对林业生产中的3种断面积生长率理论公式Meyer式、Pressler式和张角式的特性作了进一步研究，并对3种方法作了具体验证。研究结果表明：3种断面积生长率计算方法有一定差异，当后期与前期平均断面积比值大于1.30时，Meyer方法计算断面积生长率高于其余两种方法，张角法则和Pressler法则十分接近，但张角法更有理论依据。     

福建柏林分断面积生长模型的研制

以福建柏林分为研究对象,以Korf理论生长方程为基础,根据非线性回归模型的特性,运用最优化理论的三大非经典算法之一的遗传算法来实现参数的求解,构建福建柏林分断面积生长模型。通过结果检验,其拟合效果的较好,理论值和实际值差异不显著,实际应用误差小,精度高,可运用于指导研究区福建柏林业生产实践。     

马尾松人工速生丰产林林分生长模拟与最适密度管理技术研究

以固定样地观测和临时样地调查相结合的办法收集林分现实生长与经间伐或间伐设计后所保留群体的生长资料;以固定样地观测资料为依据,以林分平均胸径连年生长量及胸径度离散度的指标,确定不同地位指数林分间伐的起始年龄;采用Ｒｉｃｈａｒｄｓ函数模拟合理密度与生长水平下的林分平均树高及胸径生长;并采用间伐或间伐设计前,后林分生长标准的调查资料,以地位级指数,林林分平均胸径及胸径离散度为自变量建立起人工速生丰产林的     

利用树冠竞争因子确定同龄间伐林分的断面积生长过程

断面积生长预估是林分生长和收获预估体系中的核心因子和基础。本文选用了包含林分密度指标、年龄和立地质量指标的Ｒｉｃｈａｒｄｓ 模型作为断面积生长模型。利用树冠竞争因子（ ＣＣＦ） 能稳定反映林分竞争水平的特性,建立了ＣＣＦ 与林分密度指数和单位面积林木株数之间的函数关系式,并对长白落叶松和杉木得出：（１） ＣＣＦ＜ ２００ ,林分为等株数生长;（２）２００ ≤ＣＣＦ≤３００ 时,为等株数生长向自然稀疏生长的过渡期,该期间林分密度指数的变化可用等株数生长和自然稀疏生长的线性组合来表达;（３） ＣＣＦ＞ ３００ 时,林分为完全的自然稀疏生长     

二类调查与抽样调查数据的关系连接模型研究——以林分断面积为例

二类调查和经营单位抽样体系固定样地连续调查是我国两种重要的森林资源调查方法。这两种调查方法都能得到林分断面积,但它们却各有利弊。这两种方法的关系如何?怎样做到两种类型数据的信息互补?基于2004年和2009的二类调查数据构建了林分断面积贝叶斯模型,然后通过该模型预测2011年、2013年的林分断面积,并与这两年的系统样地数据建立连接模型。经研究分析可知,所建连接模型效果较好(R2=0.6817)。     

湖南楠木次生林断面积生长模型研究

建立湖南楠木次生林断面积生长预测模型,为林分的生长预测和经营决策提供理论依据和科学指导。以湖南省1989—2014年6期森林资源连续清查样地中的楠木次生林为对象,以5个有生物学意义的理论模型构建断面积生长基础模型;在此基础上,加入与林分生长密切相关的立地指数,构建立地指数模型;为提高模型预测精度,加入含林分密度的随机参数,构建湖南楠木次生林断面积生长混合效应模型。选择5个有生物学意义的理论模型中确定系数(R~2=0.2410)和预估精度(P=98.8213%)最高、残差平方和最小(SSE=2986.1492)的Logistic生长模型作为基础模型;在参数b_1处加入立地指数,构建了湖南楠木次生林立地指数模型,其确定系数提升到0.331 2;以林分密度划分密度等级,构建以林分密度为随机效应的混合效应模型,结果显示,在参数b_4处加入随机参数的模拟,其AIC和BIC值最小,拟合效果显著优于其他模拟(ρ<0.0001);相比基础模型,混合效应模型的ME,MAE,RME,RMAE值均明显降低,确定系数提升到0.946 2,预测精度有所提升。所构建的混合效应模型能够提升林分断面积生长的预估精度,消除林分不同密度等级间的差异,为湖南楠木次生林的合理经营提供了科学依据。     

杉木、落叶松断面积模型参数比较

断面积模型是全林模型系统中最重要的模型。本文应用南方５省（区）杉木、北方３省长白落叶松标准地，分别建立了１０组断面积模型，进行比较。结果表明，杉木按立地区建模时，虽然优势高生长过程相似，但断面积生长过程却不同，不能使用同一模型参数。杉木按产区建模时，虽属同区同带，断面积生长过程差异仍很大，因此杉木产区也不是建模的依据。东北３省长白落叶松建模结果表明，各省优势高和断面积生长过程接近，模型参数差异不大。     

杉木密度间伐试验林林分断面积生长效应

通过对26年生杉木密度试验林进行多次间伐后的结果进行比较研究,结果表明:(1)只要人工林立地条件相同,经过足够长的时间,林分断面积最终趋于一致,与是否间伐无关;(2)随间伐次数增加,获得的木材径阶也逐渐增大,未被间伐的保留木则多为大径材;(3)对于立地指数大于16的杉木宜林地,宜采用高密度造林、多次间伐的经营模式,以生产不同规格用材满足木材市场需求,还可提高林分累积断面积的生长量;对于立地指数小于14的杉木宜林地,应该采用稀植造林,以生产小、中径材为主;(4)应在立地条件好、低密度造林条件下培育大径材林木;(5)在立地指数小于14的杉木宜林地,间伐在促进林分断面积生长方面的贡献并不明显,对林分断面积生长起主要作用的因素是立地质量。     

基于混合模型的单木断面积生长模型

森林生长观测数据常常具有层次结构、重复测量等特点,因而不满足普通回归分析中的独立性假设,会得到有偏的参数估计,包含随机效应的混合模型可以灵活地处理这一问题.本文采用混合模型方法,建立东北近天然落叶松云冷杉林中落叶松、红松、云杉、冷杉、慢阔(色木、水曲柳、椴树和枫桦)和中阔(白桦、榆树和杂木)6个树种组的单木5年断面积生长模型.数据来自于20个长期固定观测样地,共得到10756个观测数据,其中随机抽取15个样地的8 034个数据用于建模,其他5个样地的2 722个数据用于模型验证.建立的模型与距离无关,不需要年龄和立地指数.结果表明:起初胸径、林分密度、立地因子和与距离无关的竞争指数都是显著影响林木生长的因子,在实际调查中,这些数据很容易得到;样地内的树木效应在所有模型中均显著;样地间的随机效应只在落叶松模型中显著.与传统的固定效应模型相比,考虑层次结构的混合效应模型显著地改善了模型的表现,决定系数从0.38～0.64提高到O.85～O.89,误差、均方根误差及其相对值均显著减少.模型有一定的生物学意义和统计可靠性.     

林分断面积组合预测模型权重确定的比较

引入组合预测方法以提高林分断面积预测的精度及2类模型(林分水平模型和单木水平模型)预测林分断面积的兼容性。组合预测法能够充分利用各单个模型的有效信息,从而提高预测精度,而单个模型权重的选取对提高组合预测法的精度至关重要。本研究基于北京山区油松连续清查数据,利用误差平方和法、方差协方差法和最优加权法确定林分断面积组合预测模型的权重。结果表明:组合预测法能够提高预测精度,同时利用最优加权法所建立的林分断面积组合预测模型其预测精度最高,方差协方差法次之,误差平方和法预测精度最低。     

杉木种源对断面积模型参数影响的验证

对杉木种源所设5个种源基因库以及四川省珙县洛表、民胜及邛崃所设种源试验区的8个种源试验调查材料，用随机效应检查方法检验同一地区不同种源对断面积生长模型参数的影响。结果证明了“同一地区不同种源的断面积模型参数相同”这一结论可靠。     

基于样本库的杉木林分生长动态可视化模拟

目的 通过构建杉木生长样本库,研究一种考虑林分空间结构与生长之间交互过程的生长模拟方法,同时结合三维可视化技术,实现林分生长动态可视化模拟。 方法 以2012-2017年湖南省黄丰桥国有林场6块杉木样地的连续调查数据为数据源,考虑相邻木树冠侧方挤压及上方光照遮盖对中心木生长的影响,研建基于空间结构单元的水平、垂直空间结构参数,在此基础上,选取特征指标构建样本库,以马氏距离作为待模拟林木与样本库的匹配准则,对林木与样本库进行迭代匹配,实现考虑空间结构与生长交互过程的林分生长模拟。同时基于三维模型剖分及动态组织方法,采用节点动画技术对林分生长动态进行可视化表达。 结果 经相关性对比分析,选取年龄、胸径、水平、垂直空间结构参数及胸径连年生长率作为特征指标构建样本库预测胸径生长（包含杉木8934株,其中死亡97株）,采用线性建模预测树高、冠幅、活枝下高生长。通过对样地观测值与生长预测值进行配对样本T检验及线性回归,结果表明：胸径>树高>冠幅>活枝下高的生长预测效果良好,具体顺序为胸径>树高>冠幅>活枝下高,线性回归决定系数R2分别为0.925、0.556、0.482、0.459。 结论 基于样本库的林分生长动态可视化模拟方法能实现胸径、树高、冠幅、活枝下高4个指标的生长可视化,效果形象直观,能满足林业科研和生产实践要求。