基于地理加权回归的天然次生林进界木空间分布模拟

【目的】研究天然次生林的进界木数量和空间分布格局,分析进界木株数与各个变量间的响应关系,探索应对处理空间非平稳数据的可行办法,构建最优的进界木株数模型形式,以期为天然次生林的生长动态研究提供更为精确的技术手段,从而为指导天然次生林的森林质量精准提升提供参考依据。【方法】以吉林省汪清林业局塔子沟林场的天然次生林为研究对象,基于106块1997年和2007年两期的局级固定样地,以林分因子、地形因子和土壤因子为影响因子,分别构建常规泊松回归模型(PR)、地理加权泊松回归模型(GWPR)、半参数地理加权泊松回归模型(SGWPR)对研究区的进界木株数和分布情况进行模拟估测;采用决定系数(R2)、均方误差(MSE)和赤池信息准则(AIC)对3种模型的拟合效果进行评价;利用全域和局域Moran’s I对比分析3种模型残差的空间自相关性和局域空间聚集情况;运用半参数地理加权泊松回归模型的拟合结果绘制研究区的进界木空间分布图,分析进界木在研究区的分布规律。【结果】(1)在3种模型中,林分因子和地形因子均对塔子沟天然次生林进界木株数产生较大影响,其中林分平均胸径是影响最大的变量,两者之间呈显著的负相关关系...     

基于空间模型的白河林业局天然红松分布

根据长白山地区白河林业局的772块固定标准地调查数据,分别建立以最小二乘法为基础的全局模型(Logistic和Poisson)和以地理加权回归模型(GWR)为基础的局域模型(GWLR和GWPR)来预估该局天然红松的分布情况。结果表明:天然红松分布受坡度和小班内树木平均胸径的影响最为显著,主要分布在东部和西南部地区,在北部的部分地区也有分布,但数量相对较少。通过比较全局模型和局域模型的AIC值和模型残差的空间相关性指数发现:GWR模型的AIC值明显小于全局模型,并且能够产生更为理想的模型残差,即模型残差的空间相关性明显减小,因此,GWR模型可以有效解决样地间空间异质性问题,有利于提高红松分布的预测精度。本研究将为大区域森林经营中的天然红松分布及其株数估测提供理论依据。      

基于零膨胀模型和栅栏模型的赣南杉木林林分枯损模型

【目的】分析林分的枯损情况,构建林分水平枯损模型,探讨树木死亡的影响因素,为科学经营和有效管理提供参考依据。【方法】以江西省赣州市2009年森林资源二类调查中地类为纯林的1973块杉木样地为数据源,将样地按4∶1的比例随机划分成模拟数据（1 579块）和验证数据（394块）,分别用于模型的构建和验证。选取基于泊松分布和负二项分布形式的零膨胀模型和栅栏模型等4种模型,以林分枯损株数为因变量,以林分因子、立地因子和气候因子等17个环境因子为自变量,构建杉木林林分水平枯损模型。利用方差膨胀因子（VIF）排除各环境因子间相关性较大的因子;采用赤池信息准则（AIC）、贝叶斯信息准则（BIC）和-2倍对数似然函数值（-2logL）3种评价指标分析比较各模型之间的拟合效果,选用平均绝对误差（MAE）和均方根误差（RMSE）等比较其预测效果,筛选出最优林分水平枯损模型。【结果】（1）除最暖月平均温度、最冷月平均温度和无霜期天数外,其余14个环境因子间均不存在多重共线性（VIF<10）。（2）在模型的零部分,各参数估计值均在0.001水平上显著,海拔、林龄和株数密度是影响杉木林林分枯损的重要因子;...     

杂种落叶松人工幼龄林林分枯损规律及枯损模型

根据2003—2015年黑龙江省江山娇实验林场杂种落叶松人工林48块固定样地复测数据,在对不同初植密度(Dp)等级(SD1(Dp2 000株/hm~2)、SD2(2 000≤Dp3 000株/hm~2)、SD3(3 000≤Dp4 000株/hm~2)、SD4(Dp≥4 000株/hm~2))林分的总体枯损趋势以及不同密度等级的株数、蓄积和径阶枯损分布规律分析的基础上,假定相对枯损率同林分年龄呈常数、幂指数、指数关系,利用差分模型结合拟合优度比较得出基础模型,并以初植密度等级作为哑变量构建了林分枯损(存活木株数)模型。结果表明:杂种落叶松林分枯损总体趋势分为3个阶段(林龄7~11 a为阶段1,林龄≥11~15 a为阶段2,林龄≥15~19 a为阶段3),枯损强度呈现强-弱-强的变化趋势,林分密度越大,株数枯损、蓄积枯损强度越大。杂种落叶松直径分布呈单峰山状曲线,且近似于正态分布,径阶枯损分布主要集中在2~12径阶。建议杂种落叶松造林初植密度小于4 000株/hm~2,在林分年龄为15 a时,对林分进行抚育间伐。杂种落叶松人工林林分相对枯损率同林龄的指数函数显著相关,将林分初植密度作为哑变量能明显提高林分枯损模型的拟合效果(R2a由0.77~0.93提高到0.97),该模型适用于预测不同初植密度幼龄林的存活木株数。     

关于二项分布的泊松近似计算问题

当n充分大,nP很小时,二项分布近似于参数为λ=nP的泊松分布,计算结果表明,在X区间[0,nP 2σ]内,泊松拟合值才能近似代替二项分布数据。本文利用最小二乘多项式拟合方法求得在不同参数n和P下的泊松近似修正系数,修正后的泊松拟合值与二项分布数据有很好的近似。     

随机状态下林分密度调查精度分析

从林木随机分布的角度对林分密度的调查精度进行了相关分析.分析指出,在天然的林分中,林木分布具有一定的随机性,在一定面积的样地中,林木株数服从泊松分布,并得出结论,林分密度调查精度的直接影响因子为调查的林木株数.     

[a,b]上参数为λ(t)的截尾泊松过程及泊松流的分布

在原有泊松过程定义的基础上,提出了一种新的定义———[a,b]上参数为λ(t)的截尾泊松过程,并得出且论证了[a,b]上参数为λ(t)的截尾泊松过程相关性质及其泊松流的分布。     

基于土壤因子的近天然落叶松云冷杉林枯损模型研究

以吉林省汪清林业局金沟岭林场近天然落叶松云冷杉林为研究对象,通过多元线性回归方法,建立了林分单位面积枯损株数与土壤因子、林分密度(SD)和立地指数(SI)的关系,以探索通过枯损模型表征土壤变量对立地条件的影响.结果表明:枯损树木与土壤因子和林分密度可以接受线性回归,全林分枯损模型为Y=838.375-47.810TK+0.343SD(调整R2=0.731),其中落叶松枯损模型为Y=2149.86-81.594TK-314.054TN(调整R2=0.739),而云冷杉枯损模型的拟合优度R20.6,说明复杂林分条件下优势树种与共优势树种对于土壤因子的响应与林分不同.     

基于复合极值模型的暴雨重现期研究--以川东北地区为例

利用川东北地区29个气象观测站1960—2010年的逐年暴雨日数和暴雨日降水量资料,根据复合极值理论,建立了泊松广义帕累托复合极值模型,利用该模型对暴雨的重现周期进行了分析。研究结果表明：1）该地区暴雨发生日数序列服从泊松分布,暴雨日降水量序列服从广义帕累托分布;2）复合极值模型不仅综合考虑了暴雨的多要素特征,而且拟合效果良好;3）在当前气候条件下,该地区50年一遇和100年一遇的暴雨日降水量空间分布特征基本一致,总体上呈现山地降水多,平地降水少的特点。     

过度离散型数据的统计模拟与分析

针对车险索赔次数数据经常出现的过度离散问题，采用数值模拟的方法，分别使用泊松模型(Poisson)、负二项回归模型(NB)以及广义泊松模型(GP)对不同程度的过度离散车险索赔次数数据进行拟合，并用均方误差、偏差以及AIC和BIC准则对Poisson、NB、GP三种模型的优良性进行比较分析，得到了不同条件下三种模型的优良性，并针对不同的条件给出了模型选择的建议.     

天然云冷杉针阔混交林单木胸径树高空间自回归模型研究

林木间普遍存在着空间自相关,这直接关联着林木间的竞争与相互作用。单木胸径树高模型是森林生长、收获与预测的基础,忽略林木间的空间自相关将会导致胸径树高模型的普通最小二乘(OLS)回归违背残差独立分布假设,导致犯第一类错误的可能性变大,以及模型参数标准差的有偏估计和回归模型估计的有效性降低。因此,本文选择我国东北地区主要森林类型即天然云冷杉针阔混交林为研究对象,考虑林木间的空间自相关,选用合适的线性化单木胸径树高OLS模型为基准模型,利用3个同步自回归(SAR)模型即空间滞后模型(SLM)、空间误差模型(SEM)和空间Durbin模型(SDM),构建该混交林的单木胸径树高模型。与此同时,每个SAR模型分别采用5个不同的空间加权矩阵即Delaunay三角网(DT)矩阵、逆距离一次幂(ID1)、逆距离二次幂(ID2)、逆距离五次幂(ID5)和高斯变异函数(GV)矩阵,利用极大似然(maximum likelihood)估计3个SAR模型的参数。对OLS和3个SAR模型的回归参数进行t检验,对3个SAR模型的自回归参数进行似然比检验。选择Morans I(MI)指数比较分析4个模型的残差空间自相关,选择决定系数(R2)、均方根误差(RMSE)和Akaike信息准则(AIC)3个拟合指标比较分析这4个模型的拟合效果,选择均方误差(MS)检验模型预测效果。结果表明:未考虑空间自相关的OLS模型残差存在正空间自相关;3个SAR模型拟合效果均优于OLS,SDM和SEM的拟合效果最好,SLM最差;无论使用哪个空间加权矩阵,SLM均不能消除模型残差空间自相关,但可降低空间自相关,在一定程度上提高了模型的拟合效果;5个空间矩阵应用于SDM和SEM时,均可以消除模型残差空间自相关,但空间加权矩阵GV只适用于SEM;ID2是5个空间加权矩阵中最好的空间加权矩阵,将ID2应用于4个模型进行预测时,SDM和SEM的预测效果明显优于SLM,但3个SAR模型的预测效果均优于OLS。利用3个SAR模型提高了单木胸径树高模型拟合和预测的精度,为合理经营天然云冷杉针阔混交林提供了理论基础。      

福州市人口分布的空间自相关分析

空间自相关分析是一种空间统计的方法,可以揭示区域变量的空间结构形态。基于此方法,利用2004年福州市各乡镇、街道人口数据,对福州市人口全局和局部空间相关性进行了实证分析。结果表明,福州市人口全局Moran’sI指数为0.409 3,达到显著正相关,呈现明显的全局空间集聚现象;福州市人口分布的局部空间集聚现象亦十分显著,"高-高"关联的乡镇集中分布在福州市中心城区和福清市,"低-低"关联的乡镇则分布于离中心城市较远的区域;总体上,人口分布呈正关联的乡镇数量明显高于呈负关联的数量。     

基于ESDA-GIS的延吉市人口空间分布研究

利用延吉市人口普查数据及1982、1992、2000和2007年的延吉市街道人口数据,对延吉市人口全局和局部空间相关性进行了实证分析.结果表明,目前延吉市人口密度分布主要为单核心分布,在人口密度模型拟合中Smeed模型为最优模型,说明延吉市城市化目前正处于成熟阶段的初期;延吉市4个年份的人口全局Moran’s I指数为-0.39~-0.33,检验值Z为-2.46~-1.94,达到显著负相关,呈明显的全局空间分散分布现象.     

浙江省森林乡村空间分布特征及其影响因素

  目的  探讨森林乡村的空间分布特征及其影响因素，便于优化森林乡村的空间布局。正确认识森林乡村的形成因素，助推生态文明建设及乡村振兴。  方法  以浙江省447个森林乡村为研究对象，综合运用空间基尼系数、核密度分析、空间自相关等方法分析森林乡村的空间分布特征，并采用皮尔逊(Pearson)相关性分析、地理探测器等方法探究影响其空间分布的自然及人文因素。  结果  ① 从整体空间上看，浙江省森林乡村呈现集聚型的分布状态，具有“小范围聚集，大范围分散”的多中心组团分布特点。②从区域空间上看，在五大分区及市域层面上分布不均衡，整体呈现“西多东少”的分布格局。③从整体空间密度上看，形成了双核心集聚区和双核心连绵区。④从空间分布关联上看，呈现西南部热，东北部冷的空间关联特征，次冷点区域变化较小，热点区域呈现条带状分布向条状及零星分布状转变。⑤浙江省森林乡村的空间分布受地形地貌、气候条件、河流水系、森林资源、文化资源、社会经济基础、交通通达性的综合影响。  结论  由于自然及人文的综合影响，浙江省森林乡村的空间分布差异显著。森林乡村的建设与发展中，地形、气候及河流孕育其生态环境，而交通、文化资源及社会经济基础关乎其发展的基础条件、资源优势及经济支撑。今后浙江省在森林乡村建设中，要基于资源优势、基础条件及本地发展政策，坚持科学规划、因地制宜、协同布局等举措以实现全域发展，为生态文明建设提供高质量的浙江样板。图4表2参32     

基于随机森林模型长汀县植被覆盖度的影响因子

应用随机森林回归模型对水土流失典型区域——长汀县2000—2010年植被覆盖度变化及主要影响因子进行分析.研究表明:长汀县近11 a植被覆盖度以每年4.11%的速率增加,其中2005年植被覆盖度最低(0.12),2010年植被覆盖度最高(0.70),且2006年之后植被覆盖度均发生正向突变;随机森林模型对植被覆盖度主要驱动因子的拟合效果较好,其观测值和预测值的方差解释率均在78.30%以上,相关性为0.885~0.939,极显著相关(P0.01),且均方残差都小于0.001;当地财政支出和农村人均纯收入、年平均地表比辐射率、年平均风速等人为因子和自然因子是影响长汀县植被覆盖度变化的主要因子.     

基于泰森多边形的广州市林火空间分布规律研究

将泰森多边形特点引入林火空间分布规律研究,依据泰森多边形面积越大,林火发生次数越少,则林火发生概率越低,通过克里格插值生成广州市林火易发性分布图,在对道路距离、海拔和坡度等关键影响因素进行空间异质性分析的基础上,采用地理加权回归模型进行局部参数估计,并定量分析各影响因素回归系数在空间上的作用,以直观地反映林火各影响因素空间分布。结果表明,林火易发性变异函数揭示林火的发生主要由地理自然因素和人为随机因素共同作用;林火各影响因素空间异质性特征明显,局部存在较强的聚集格局;GWR模型分析结果明显优于OLS模型,各变量回归系数在空间上作用不均匀,存在显著的空间差异;广州市东北部林火易发性明显高于其他地区,海拔因素呈从北到南正负效应相反的分布,坡度因素呈块状分布,道路因素呈带状、块状空间分布。林业管理部门根据林火发生的规律和特点,可在林火防控工作上更具针对性,最大程度地减少林火损失。     

北京延庆盆地农田表层土壤肥力评价及其空间变异

【目的】土壤肥力评价及其空间变异研究,可为科学施肥、作物布局调整等提供依据。【方法】在以往土壤肥力评价仅考虑常规养分指标的基础上,引入微量元素养分指标,采用主成分分析法、隶属度函数和地统计方法,对北京延庆盆地表层土壤肥力进行综合评价,并研究其空间变异特征。【结果】研究区土壤常规养分和微量元素养分的综合肥力贡献率分别为0.63和0.37;土壤综合肥力指数处于0.22—0.97,平均为0.53;其空间变异具有一阶趋势,去除趋势后所剩残差表现出较弱的空间相关性;空间总体分布受有机质和全氮分布的影响较大,局部地区分布还受有效铜、有效锌等微量元素养分的影响;菜地土壤单一有效微量元素指标的肥力水平和综合肥力水平总体上均高于果园和粮田。【结论】将土壤常规养分和微量元素养分同时纳入土壤肥力质量评价指标体系是可行的和必要的,利用地统计学方法能较好地揭示土壤肥力质量的空间变异规律。     

福寿林场天然次生林空间结构分析与评价

分析天然次生林空间结构并对其评价,为制定合理的林分空间结构优化措施提供理论依据,同时也为人工林林分的空间结构优化和生态功能提高提供参照模板。以湖南省平江县福寿林场天然次生林为对象,选取角尺度、混交度和林层指数3个林分空间结构指标分析其林分空间结构特征,运用乘除法原理构建空间结构评价参数对其空间结构进行评价。结果表明,林分平均角尺度为0.45,林木的水平分布状况较为理想,接近随机分布;林分的平均混交度0.73,接近强度混交,林分树种丰富,具有良好的树种混交程度,林分稳定性较强;林分平均林层指数为0.42,林分垂直结构上成层性较高,空间利用性较好;天然次生林林分空间结构评价指数为0.624 8、0.554 1和0.569 3,评价等级分属3、4等级,林分空间结构较理想。