蒙古栎林分直径Weibull分布参数估计和预测方法比较

【目的】比较Weibull直径分布参数估计和预测的不同方法在蒙古栎次生林经营中的适用性和精确性,为更好开展蒙古栎林经营提供理论依据和技术参数。【方法】以吉林省157块蒙古栎纯林为研究对象,运用Kolmogorov-Smirnov(K-S)检验和误差指数比较最大似然法、矩法和百分位法估计和预测蒙古栎纯林分Weibull三参数的优劣。首先分析评价最大似然法、矩法和百分位法3种参数估计方法;然后为预测林分分布变化,建立参数预测法、参数回收法和参数百分位法的估计参数与林分年龄、平均高、优势高和林分密度等林分因子之间的回归模型;最后将回归方程计算得出的各参数代入Weibull分布,以预测直径分布变化趋势。【结果】最大似然法、矩法和百分位法均较好地估计了蒙古栎纯林的直径分布,K-S检验的接受率在82.80%~96.18%之间,其中最大似然法的接受率最高;通过配对t检验比较3种估计方法,最大似然法的误差指数平均数在显著水平为0.05时显著性地小于其他2种方法。在预测蒙古栎林分直径分布时,通过K-S检验可知,百分位法的接受率为64.45%,均高于其他2种方法;通过配对t检验比较3种预测方法,参数百分位法在显著水平为0.1时比参数预测法和参数回收法更加精确。【结论】在估计蒙古栎林分直径分布时,最大似然法较矩法和百分位法效果好;在预测蒙古栎林分直径分布时,参数百分位法较参数预测法和参数回收法效果好。     

基于林层哑变量的湖南栎类天然次生林断面积生长模型

【目的】基于栎类天然次生林林层分异现象,分析林层效应对林分断面积生长的影响,以林层效应为哑变量建立栎类天然次生林断面积生长模型,为更有效地经营管理湖南栎类天然林提供参考与依据。【方法】基于湖南省内设置的栎类固定样地51块,以调查的样地数据,从6个具有生物学意义的备选模型中选出一个最优基础模型。通过国际林联(IUFRO)的优势高划分、全树高聚类与光竞争高度法划分林层后,以最优模型分别对全林分及主林层、次林层断面积进行拟合,选出最优林层划分方法;根据林层划分结果,构建含林层效应哑变量的林层断面积生长模型。【结果】3种林层划分方法的划分结果均能满足国标(GBT 26424—2010)的要求;断面积生长模型的最优形式为Schumacher形式的模型,林分断面积模型的确定系数(R~2)为0.925 5,各林层断面积模型的确定系数(R~2)均在0.95以上,栎类林最优林层划分方法为国际林联(IUFRO)法,根据其划分结果构建的断面积生长模型的确定系数(R~2)为0.972 1,采用林层效应作为哑变量构建断面积模型有效提升了模型精度,与不分层的全林分断面积模型相比,确定系数(R~2)提高了4.94%,平均绝对误差(MAE)降低了10.23%,总相对误差(TRE)降低了1.19%。【结论】构建含林层效应哑变量模型解决了林层效应对断面积生长预估的影响,同时减少了建模工作量,提高了模型的精度与适用性,对栎类林的林分生长收获与经营管理具有重要意义。     

小陇山林区4种典型森林类型林分直径分布模型研究

林分直径结构反映了各径级木的株树分布,是预测标准木生长最为合适的变量,林分直径分布模型,则是经营模型中的核心模型。由于不同立地条件、森林类型等多种因素影响,其直径分布有较大的差异。本研究以小陇山林区4种主要林分类型的样地调查数据为基础,选择了6种直径分布函数模型,即负指数分布函数、限定线分布函数、倒J形对数分布函数、威布尔分布函数、幂指数分布函数、逻辑斯谛分布函数,对林分直径分布进行了模拟和检验。结果表明,在天然次生林和人工林中,逻辑斯谛分布函数模拟精度最高,其决定系数分别为栎类林0.985、栎类阔叶混交林0.904 9、人工落叶松林0.999 7,人工油松林中幂指数函数的模拟精度最高,决定系数为0.983,逻辑斯谛分布函数的决定系数为0.901 2,由于逻辑斯谛分布函数可以模拟不同的林分类型,其精度较高,对不同的林分和区域都有良好的适应性,为小陇山不同林分类型直径分布模型的首选模型,其次为威布尔分布函数和幂指数分布函数。而其它三种负指数分布函数、限定线分布函数、倒J形对数分布函数只适应于天然林,对人工林模拟精度不高。     

栎类天然次生林直径结构规律初探

选取中南林业科技大学芦头实验林场同一龄组不同立地条件下的13块栎类天然次生林样地,以其内的主要栎类树种甜槠和锥栗为研究对象,利用Weibull分布函数、正态分布函数分别对两种树种的株数和直径相关关系进行模拟,并对其结果进行卡方检验,找出较优的拟合函数;利用Richards模型、Logistic模型及传统的多项式模型,对...     

河北省承德地区天然次生栎林直径分布的研究

采用Weibull分布函数对河北省承德地区天然次生栎林直径分布进行拟合 ,结果表明 :拟合效果良好 ;龄级、郁闭度均无显著影响 ;尺度参数b与平均直径d之间有明显的线性关系 ,形状参数c与d之间关系不明显 ,形状参数c与直径变动系数Cvd之间存在双曲线关系 ;采用多元线性回归和逐步回归的方法建立了参数与林分主要调查因子之间的预估模型。     

关于五常市宝龙店林场主要林分类型直径分布的研究

研究应用五常市地区宝龙店林场调查的20块次生林标准地的数据,分析林分的直径分布规律,运用指数分布、正态分布和Weibull分布函数对其进行拟合,用R语言对样地数据进行处理,建立直径回归模型,用分布检验并比较各种分布函数对实际数据的拟合效果。研究结果表明:随着林分树木直径不断增加,林木株数在总体上呈现出减小的趋势。在人工林中,正态分布和Weibull分布的拟合效果较好;在阔叶林中, Weibull分布拟合效果更好。     

辽东山区天然次生林林分直径分布模型研究

以峰度、偏度和变动系数为指标研究了辽东山区天然次生林直径株数分布特征。运用Johnson’s SB分布、Gamma分布、3参数和2参数Weibull分布等4种概率密度函数研究了辽东山区天然次生林直径株数分布规律,同时利用Kolmogorov-Smirnov(KS)检验法来检验4种概率分布的拟合效果,结果表明:林分直径的株数分布以Johnson’s SB分布拟合效果最好,Weibull分布(包括2参数和3参数)仅仅适合中度区和弱度区,但不是最好。所有的分布模型均通过了优势度检验,说明均适用于直径株数分布的拟合。     

Weibull函数在杉木人工林直径分布中的研究

用Weibull分布模型拟合林分直径分布,用最大似然估计法求其模型参数,再求出各径阶的理论株数值,并进行了x~2检验,拟合精度达到84.91。研究结果表明:Weibull分布能较好地模拟林分直径分布。     

青海省次生林区天然云杉林的直径分布研究

利用2018年青海省连续清查固定样地调查数据,对次生林区的天然云杉林进行直径分布研究,按照林分单位蓄积量分为A类、B类、C类和D类4种类型;选用Weibull分布、Beta分布和负指数分布对各类型林分直径分布进行拟合。结果得出:A类和D类直径分布服从Beta分布,B类服从Weibull分布,C类服从负指数分布;模型拟合的相关系数R^2均在0.94以上,各类型林分q值在1.18~1.98之间,次生林区的林分q均值为1.41。     

鄂西南武陵山区马尾松天然次生林的林分直径结构分析

以鄂西南武陵山区利川市汪营镇马尾松天然次生林为研究对象,利用正态、Weibull、Gamma分布3个分布函数,对研究区30年生马尾松天然次生林的6块标准地林分直径结构进行了拟合研究,结果表明:林分直径分布主要集中于6~18cm中小径阶,直径标准差在3.91~6.00cm之间,偏度系数均为正值,直径分布函数曲线均往左偏,呈单峰左偏山状分布,峭度系数多为负值,直径分布函数曲线较平坦,直径分布观测值相对较分散;3个分布函数中,Gamma分布的概率p值均最大且大于0.05,拟合效果最好,Weibull分布次之,正态分布拟合相似程度最低。该区马尾松天然次生林直径结构不合理,应加强马尾松天然次生林经营技术措施和混交林种间关系研究。研究结果将为该区马尾松天然次生林经营管理提供参考。     

华北落叶松天然次生林单木冠幅模型构建

以山西省庞泉沟自然保护区华北落叶松天然次生林为研究对象,基于1 531株单木冠幅实测数据,对华北落叶松天然次生林单木冠幅预测模型展开研究。首先从9个常见的冠幅-直径候选模型中选出一个拟合精度较高的模型作为构建冠幅模型的基础模型;接着从林分测树因子、立地因子和林分竞争指标中选出与冠幅相关性较强的因子作为模型自变量进行建模;最后利用偏差、剩余均方根误差R和决定系数并结合似然比检验对模型进行检验与评价。结果为:三参数的逻辑斯蒂形式的冠幅-直径模型拟合精度较高,并且模型参数可解释,因此把该模型作为构建华北落叶松单木冠幅模型的基础模型;对象木冠长、林分密度和林木竞争压力指数与冠幅相关性较强,当基础模型中考虑这些因子时能进一步提高预测精度。所构建的冠幅模型可为华北落叶松天然次生林的科学经营提供理论基础和技术依据。     

湖南栎类天然混交林优势木树高曲线哑变量模型研究

使用13种具有代表性的树高-胸径模型对湖南栎类天然混交林优势木树高-胸径关系进行了拟合,从中筛选出拟合度较高的模型作为基础模型,以进一步构建含林分类型、立地类型哑变量的天然混交林优势木树高曲线模型。研究结果表明:平均优势木模型要优于最高优势木模型,利用哑变量模型拟合的效果要明显优于基础模型;n林分类型哑变量和立地类型哑变量平均优势木模型结构相同,都是H=1.3+(sun from n to i=1)a_i×Z_i×D_g/(D_g+1)+b×D_g,其确定系数分别为0.711 9和0.977 5,立地类型哑变量模型要优于林分类型哑变量模型。利用哑变量模型可提高模型精度及适用性,有助于建立区域性通用生物数学模型,并为全国栎类天然混交林立地质量评价的研究提供科学支撑和参考依据。     

雷州半岛白骨壤种群直径分布规律

在林分生长模型研究中,选择描述林分直径分布的函数至关重要。以雷州半岛白骨壤种群为研究对象,对其开展直径调查,所得数据以偏度、峰度为指标,并运用正态分布、Weibull分布和Gamma分布等3种概率密度函数进行参数拟合检验,分析白骨壤种群的直径分布特征。研究结果表明:雷州半岛白骨壤种群以中小径阶居多,其偏度和峰度均大于0,直径分布曲线为左偏态,分布曲线比较陡峭,呈尖峰态;正态分布和Weibull分布的拟合效果较差,而Gamma分布则具有较好的拟合效果;通过建立Gamma分布参数预估方程,可预测林分各个径阶的株数及其动态变化。通过对雷州半岛白骨壤种群直径分布规律的调查研究,以期为雷州半岛白骨壤群落的经营管理以及利用提供一定的参考。     

四川盆地西缘柳杉人工林结构及生长预测的初步研究

运用多元统计分析的方法,研究了四川盆地西缘山地柳杉人工林的密度和直径—株数分布的规律,筛选出了影响林分密度的主导因子(林今年龄、地位指数和林分平均直径),并建立了林分密度预测模型。还根据西泽正久(1978)所提供的求解Weibull分布参数e的gamma和Cud数值表,对48块林令标准地的林木株数调查结果用Weibull分布函数进行了拟合。结果表明:有33块标准地的拟合结果经卡方检验达到极显著水牛(α=0.01),有10块标准地达显著水平(α=0.05),另有5块标准地的拟合结果则不符合weibull分布。在此基础上,对影响柳杉人上林Weibull分布函数的 b、c参数的林分结构因子进行了回归分析,并用易测林分结构因子建立了两个参数的预测模型。 通过建立上述预测模型,作者对柳杉人工林的结构和生长量进行了综合预测。经检验结果表明:本次研究所建立的预测模型达到精度要求,为森林资源预测、森林经营管理、抚育间伐提供科学依据。     

湖南栎类次生林单木断面积生长模型研究

以湖南省15个栎类固定样地为研究对象,从6种生长模型中选取栎类断面积最优基础模型,在此基础上构建含林分类型哑变量的栎类单木断面积生长模型.结果表明:栎类单木断面积最优基础模型为Logistic;单木哑变量模型相比于其它基础模型,模型的R2由0.785提高到0.869,RRMSE由16.65％减少到9.28％,模型精度显...     

马尾松天然次生林林分结构规律研究

以武夷山国家级自然保护区低山石质山区的马尾松天然次生林为研究对象,对林分结构规律进行研究,并应用概率分布函数对林分胸径、树高进行拟合。结果表明:正态分布、Weibull分布、β分布对马尾松天然次生林林分胸径分布具有较好的适应性,其拟合效果较好,能通过卡方检验;对林分树高与胸径曲线拟合方程进行优化,最佳回归模型为y=1.141x0.842(R2=0.979),拟合效果较好,树高与胸径之间存在正相关关系。     

东北林区臭松次生林直径结构规律研究

以吉林汪清林区臭松次生林为对象,分析了臭松次生林的树种组成和直径结构规律。采用威布尔分布(Weibull)、伽马(Gamma)及对数正态分布(logarithmic normal)进行直径拟合并进行卡方检验,研究表明:臭松林分平均直径为15.1cm,最小直径为5.1cm,最大直径为47.1cm,6—28径阶的林木株数所占比重最多,达75.8%,3种分布函数中,威布尔分布的R2为0.997,卡方(χ2)为6.35,拟合效果最好,伽马分布次之,对数正态分布最差,但前两者的差异不大,故威布尔分布和伽马分布适用于臭松林直径结构预测,可为臭松次生林直径结构和林分密度调整提供理论依据。     

广东省针阔混交林直径分布规律研究

基于2012年广东省森林资源连续清查样地和样木调查数据,分析广东省针阔混交林直径分布特征,应用Weibull分布函数分别按全林分、不同起源、不同龄组和不同林分密度对省域尺度的针阔混交林林木直径分布进行了拟合和卡方检验。结果表明,在SPSS和Matlab软件中拟合出的15个模型中有10个能够较好地由Weibull分布函数模拟,多模型较好地表达了起源、龄组、林分密度等主要林分因子的针阔混交林林木直径分布。但纯天然起源、人工植苗、幼龄林、中龄林、林分密度为1 000~1 500株/hm2和2 000~3 000株/hm2的针阔混交林林木直径分布模型因受人为干扰,Weibull拟合效果不理想,需进一步尝试其它抗干扰模型。     

短周期桉树人工林直径分布模型研究

选取正态分布、β分布、г分布、Weibull分布、对数正态分布、逻辑斯特分布、泊松分布、奈曼A型分布、负二项分布、二项分布、几何分布和对数分布分别拟合雷州林业局U6桉树无性系林分的直径分布,结果表明:β分布函数的适合率为88%,Weibull分布函数的适合率为83%,正态分布函数的适合率为81%,其它分布函数的适合率均低于50%,β分布函数是最佳的拟合函数.根据β分布函数,建立了基于林分年龄、立地指数、林分密度的直径分布动态预测模型,利用40块未参与模型建立的样地对直径分布动态预测模型精度进行检验,理论值与实测值之间的差异不显著,且相关系数均在0.9以上.     

兴安落叶松天然林参数回收模型的研究

本文以Weibull分布为基础建立了兴安落叶松天然林生长与收获的参数回收模型,保证了全林分模型与直径分布模型在产量预测上的一致性,克服了参数预测模型直接预测分市参数所造成的误差,提高了预测精度。