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。     

引入林分优势高和气候因子的杉木和桉树树高-胸径模型研建

基于广西森林资源年度监测评价项目中25块杉木样地和25块桉树样地的每木胸径和树高实测数据，从7个传统树高-胸径曲线中筛选出拟合精度最优模型作为基础模型，引入林分优势高和气候因子构建广义非线性模型，通过10折交叉验证法进行检验，并对一元材积公式的估计误差进行评价。结果显示：1)各传统树高-胸径曲线模型中，Richards模型为杉木和桉树最优的基础模型；2)引入了林分优势高和气候因子的杉木和桉树树高-胸径广义非线性模型，拟合精度相对基础模型更高，杉木的R²,MPE和MPSE的值分别为0.797 6,0.58%和13.91%,桉树的R²,MPE和MPSE值分别为0.720 7,0.62%和11.58%;3)采用一元材积公式得到的杉木和桉树总体蓄积与实测蓄积相差较大，其中桉树相对误差为-13.51%,超过了林业行业标准要求范围，运用树高-胸径广义非线性模型和二元材积公式计算总体蓄积，与实测值相对误差不超过0.5%,构建的杉木和桉树树高-胸径广义非线性模型能运用于实践生产。     

基于树高和树冠因子的高山松天然林单木材积模型构建

在云南省迪庆州和丽江市的5个县(区、市)的天然高山松林中选取269株样木作为研究对象,分析立木材积与胸径、树高、冠幅、冠长之间的关系,构建基于胸径、树高和树冠因子的立木材积模型,引入传统的胸高一元、二元模型与之相比较,分析其拟合效果,并分别做独立性模型检验。结果表明,立木材积与胸径相关度最高,其次为树高;在树冠因子中,立木材积与冠幅相关性高于冠长。基于树高、树冠因子的材积模型构建中,一元模型中树高的拟合效果最佳,R²为0.803 254;二元模型中树高与冠幅的拟合效果最佳,R²为0.874 176;三元模型中分别与树高、冠长、冠幅次方的拟合效果最佳,R²为0.880 104。针对激光雷达技术的应用范围、树枝枯损和精度提高等方面进行了讨论。     

杉木公益林冠幅模型的拟合与评价

基于湖南省公益林面上固定样地调查数据,提取慈利县15个固定样地中杉木的胸径、冠幅和树高数据,然后选取4种模型拟合杉木的树冠-胸径模型。结果表明：Logistic模型对慈利县杉木公益林冠幅-胸径的拟合效果最好,Exponential模型的拟合效果最差;Logistic模型在增加树高因子和对应参数后,拟合效果得到了进一步提升。该研究结论可为慈利县杉木经营提供参考。     

杉木相容性立木材积表系列模型研建

以我国南方地区最重要的针叶树种杉木(Cunninghamia lanceolata)为研究对象,采用误差变量联立方程组方法,建立了相容性二元立木材积方程、胸径和地径一元立木材积方程、树高胸径回归模型及地径胸径回归模型。利用3种树高模型和2种地径模型组合了4个相容性立木材积表系列模型联立方程组,通过6项指标进行综合评价,结果表明由最简单的树高模型和地径模型构成的相容性系列材积模型就能取得良好效果,其二元材积表、胸径一元材积表和地径一元材积表的平均预估误差分别为1.31%、3.66%和7.39%,可用于不同目的的杉木林蓄积量估计。     

基于哑变量非线性联立方程组模型的林木参数遥感反演

以湖南省攸县黄丰桥林场Worldview-2影像和地面样地调查数据为基础,采用Mean shift算法对影像进行多尺度分割,提取杉木人工林林木冠幅信息,共提取有效林木冠幅227个,并对提取的冠幅边界信息进行平滑处理。分析调查数据中实测冠幅与影像提取冠幅之间的相关性,结合实测胸径、树高与冠幅的关系,应用曲线估计、非线性联立方程组以及基于哑变量的非线性联立方程组分别建立树高和胸径的最优估算模型,并进行了精度评价。结果表明:将树高与胸径作为哑变量,并进行数量化分级建立的影像冠幅与胸径、树高的非线性误差变量联立方程组模型的拟合效果要优于其他2种方法,树高和胸径模型决定系数R2H和R2D分别为0.899和0.913。模型的适用性检验表明,模型的变动系数、平均百分标准误差均在10%以内,具有较强的稳健性。     

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。     

杉木相容性立木材积表系列模型研建

以我国南方地区最重要的针叶树种杉木（Cunninghamia lanceolata）为研究对象,采用误差变量联立方程组方法,建立了相容性二元立木材积方程、胸径和地径一元立木材积方程、树高胸径回归模型及地径胸径回归模型。利用3种树高模型和2种地径模型组合了4个相容性立木材积表系列模型联立方程组,通过6项指标进行综合评价,结果表明由最简单的树高模型和地径模型构成的相容性系列材积模型就能取得良好效果,其二元材积表、胸径一元材积表和地径一元材积表的平均预估误差分别为1.31%、3.66%和7.39%,可用于不同目的的杉木林蓄积量估计。     

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。     

湖北高密度杉木人工林生长规律研究

为研究湖北省高密度杉木人工林生长规律,对鄂东南地区高密度杉木人工林进行标准地调查,获取61块样地数据和183株解析木数据,建立了杉木单木树高、胸径和材积生长模型,根据拟合优度及残差指标,高密度杉木单木胸径和树高生长的最优模型选择理查德模型,单木材积最优模型选择考尔夫模型,所选模型检验精度均较高,达到拟合效果;通过绘制杉...     

基于机载激光雷达点云数据的马尾松单木材积估测

为提高森林单木材积估测精度和效率,选取贵州省织金县城郊典型马尾松林为研究对象,基于机载激光雷达点云和样地调查数据,以提取的树高、冠幅、树冠投影面积和树冠体积等单木结构参数为变量,构建基于机载激光雷达点云数据的马尾松单木材积估测模型。结果表明：1)基于点云数据提取的马尾松单木树高和冠幅因子与实际调查数据之间存在良好的相关性,决定系数R²在0.7以上,精度相对较高,可用于构建马尾松单木材积模型。2)在经典非线性CAR模型基础上,利用枚举法对树高、冠幅、树冠投影面积、树冠体积等4个变量组合构建的11个模型中,包含树高、冠幅及树冠体积三个林分因子的模型表现最佳,R²为0.774 1。3)树高、冠幅及树冠体积被确定为马尾松单木材积估测的关键因子,其中,树高的贡献最大且与单木材积呈极显著正相关关系(P<0.001)。利用机载激光雷达点云数据提取单木结构参数,并基于非线性CAR模型构建单木材积模型估测马尾松单木材积的方法是可行的,该方法不仅能满足森林资源调查的精度要求,且能有效提高调查效率。     

幼年赤桉胸径与冠幅、树高、材积的相关性分析

对试验地的1470株赤桉进行树高、胸径、冠幅的测量,并计算出样木的单株材积。把胸径分别和冠幅、树高及株材积进行相关性分析并且建立数学模型,用SPSS软件对所选模型进行曲线估计。结果表明：其中幂方程的 R2最大,F 值亦为最大,说明赤桉胸径与树高的幂关系显著,可确定赤桉胸径与树高的最优回归方程为H=1.804D0.673。胸径—冠幅,胸径—材积的最优模型分别为CW=0.674D0.561,V=0.0001614D2.341。分别对3组最优模型进行适应性检验,结果表明：材积的3个最优回归模型预测误差均在＆#177;3%以内,方程预测精度较高,可用于估算立木树高、冠幅、材积。     

DQS—1A无标尺森林罗盘仪在森林立木材积测定上的应用

一、意义目前林业测量立木材积的方法基本有两种,一是用直接量测因子如胸径等而间接求出材积,二是利用仪器量测树干任意部位直径而直接取得立木材积。在森林调查规划中,林分蓄积量调查必不可少,以往量测蓄积量大多用数表指标和现地调查相结合的方法而间接估计蓄积量,国营林场等二类调查也都如此。用一个省或一大区域的数表指标去估计某一小总体的测     

基于树高和树冠因子的立木材积模型研究

[目的]由于激光雷达技术已经能准确测定立木树高及相关树冠因子,应用该技术建立基于树高和树冠因子的立木材积模型,为激光技术在森林蓄积估计中提供技术支撑.[方法]利用云杉、冷杉、栎树、桦树4个树种组的3 010株实测样木数据,分析了立木材积与胸径、树高、树冠因子之间的相关关系;并通过对数回归方法构建了基于树高和树冠因子的立木材积模型,用确定系数R²和平均预估误差MPE等6项指标对模型进行评价.[结果]表明,立木材积与单一因子之间的相关,以胸径最为紧密,其次是树高,再次是冠长和冠幅.基于树高和树冠因子的立木材积模型中,以树高和冠幅作为解释变量的二元模型效果较好,再增加冠长因子的三元模型改进不大.云杉、冷杉、栎树、桦树4个树种组基于树高冠幅的立木材积模型,其R²分别为0.81、0.80、0.76和0.77,MPE分别为4.7%、5.3%、5.4%和5.3%,模型预估精度均能达到95%左右.[结论]本文对材积与林木因子之间相关关系的定量分析,建立了云杉、冷杉、栎树、桦树4个树种的立木材积模型,模型预估精度高.为激光雷达技术定量估测森林参数提供了依据.     

杉木混交林近自然经营生长效果分析

分析了杉木混交林近自然经营生长效果,杉木混交林采用近自然经营方式和一般经营方式对比,对不同经营方式的林分生长效果、林地内的土壤理化性质进行了调查分析。结果表明:近自然经营的林分生长效果平均树高、胸径、冠幅、枝下高、单株材积、蓄积量,比一般经营方式的林分生长效果即有显著提高,平均树高增13.11%、胸径粗20.13%、冠幅大2.63%、枝下高10.26%、单株蓄积量大62.50%,土壤理化学性质也有明显改善,能涵养水源保持水土。     

二元材积式中诸参数的计算机算法程序

二元材积表是林分蓄积量调查中最常用的数表之一。编制二元材积表的数学模型很多,我国统一用山本和藏二元材积式。在应用该式进行计算时,确定该模型的三个参数是很重要的环节。描述树木的材积随胸径和树高增长而变化的山本和藏二元材积式为:V—aD~bH~c………………(1)式中 V 表示树木的材积D 表示胸径H 为树高a、b、c 为待定参数。设在某树种编表地区内,随机选伐样木,实测其材积、胸径、树高,得到 n 组数据:D_1,D_2,…,D_i,…,D_nH_1,H_2,…,H_i,…,H_nV_1,V_2,…,V_i,…,V_n数据中 V_i 表示胸径为 D_i、树高为 H_i 时的树干材积。     

秃杉人工林树冠轮廓及冠幅模型研究

根据秃杉人工林标准地调查数据,分析因变量与自变量的相关性,筛选最优因子,分别采用异速生长方程、多元线性回归方程构建秃杉树冠轮廓模型和冠幅模型。研究结果表明,最大冠幅深度与胸径、树高、枝下高、冠幅、冠长均显著相关。通过多元线性逐步回归,以胸径、树高拟合的最大冠幅深度模型较优。树冠轮廓模型以三参数幂函数的异速生长方程拟合效果较好。冠幅呈正态分布,以胸径、树高、优势树高、单位面积胸高断面积为模型最佳变量组合,模型残差上下分布比较均匀,不存在明显偏差,且材积随着冠幅的增大而增大,以二次方程模拟效果最佳。经检验,所构建的模型拟合效果较好,精度较高。     

基于六株木法的杉木蓄积量估测研究

蓄积量是森林资源调查和监测的重要指标。本研究以湖南省攸县黄丰桥林场杉木树种为研究对象,采用随机抽样方法布点,共布设样地110块,其中杉木有效观测样地97块。样地内调查以距离样地中心位置最近的6株木为对象,观测每株杉木的胸径、树高及最远杉木到样地中心的距离,并计算这6株杉木样圆的覆盖面积,来估测样地蓄积量。结果表明：在95%的可靠性下,平均胸径估测精度为90%,平均树高估测精度为88%,蓄积量估测精度达89%,说明利用六株木法估测杉木蓄积量具有较好的效果。     

杉木人工林—元立木材积表模型的研究

杉木人工林—元立木材积表模型的研究段卫明，王家麟杉木人工林是我县最主要的树种，其蓄积量占全县的７０％以上，随着森林经营水平的日益提高，林分蓄积的测定精度要求越来越高，材积是由胸径、树高、干形三因子决定，其中干形只能间接获得，林木材积由胸径、树高、确定...     

利用混合模型方法建立海南省橡胶树立木材积方程

橡胶树立木材积是全国林业常用数表体系的重要组成部分,目前由于多方面原因,我国无省级尺度以上的橡胶树立木材积表。海南省是我国橡胶树的主要种植区域,编制橡胶树立木材积表,将填补海南乃至全国基础林业数表的空白。编制二元立木材积表通常采用以胸径(D)、树高(H)为变量的山本材积式方程,未考虑区域分布、经营状况及品系等因素影响。由于橡胶树在经营中普遍采取了截干分枝措施,不同区域范围的立地条件、经营状况也不尽相同,加之橡胶树品系较多,均会给橡胶树材积带来一定程度的差异。为综合考虑这些因素的影响,以山本材积式方程为基础,分析了橡胶树分枝数、区域、品系对立木材积方程的影响,利用混合模型方法建立考虑上述因素为随机效应的立木材积混合模型。研究结果表明:橡胶树品系对立木材积的影响不显著,而分枝数、区域对立木材积的影响显著;建立考虑分枝数、区域及分枝数与区域交互作用为随机效应的混合模型明显优于山本材积式模型,其拟合优度、预估精度更高,适应性更强。