格氏栲天然林灌木生物量模型研究

为探索适宜方法预测格氏栲天然林灌木生物量,以福建三明格氏栲自然保护区4种灌木的实测数据为基础,构建总生物量与各分量生物量的非线性独立模型。运用相容性模型解决生物量相容性问题,采用加权回归法消除模型的异方差。接着建立人工神经网络,与相容性模型进行精度对比,比较模型优劣。结果表明,1)4种灌木总量和各分量的生物量独立模型总体上受地径因子影响更大,二元模型在精度上要优于一元模型,决定系数(R^(2))基本提高了0.02以上。2)相容性模型与独立模型在精度上的差别不大,在某些分量模型的精度上甚至有所下降。3)人工神经网络预测灌木生物量在精度上相较相容性模型有明显提升,人工神经网络总量和各分量生物量模型较对应相容性模型R^(2)大部分可提高0.03以上,提高值最大可达0.21,且对相容性模型中精度较低的模型也有较好的预测效果,相容性模型中R^(2)<0.6的分量其人工神经网络模型R^(2)可提高0.08以上。总体来看,采用相容性模型可解决生物量不相容的问题;而人工神经网络预测精度较传统模型更高,当传统模型表现一般时更值得选择用于生物量预测。运用2种模型进行对比,旨在为准确预估格氏栲天然林灌木生物量提供理论参考。

小兴安岭长白落叶松相容性生物量模型的构建

为了提高林木生物量的估测精度,基于长白落叶松标准地调查和标准木生物量,逐步筛选胸径、树高等林木特征因子,构建了单株木、地上部分、树干、根系、树枝、树叶生物量的独立估测模型。根据林木生物量相容性理论,以树干生物量作为控制量,利用单株木生物量中各组分之间的代数关系,通过联立独立模型求解得到单株木相容性模型。同时将样本分为4组,利用5个相对误差指标(即参数变动系数C,总相对误差Rs,平均相对误差E,平均相对误差绝对值Re,预估精度P)来综合评价模型。结果表明,建立的长白落叶松单株木相容性生物量模型结构简单、参数稳定、预估精度较高,可以较全面、客观地反映各组分之间生物量的分配关系,实现模型估计值之间的相容性,提高了林木生物量估测精度。

相容性生物量模型的建立及其估计方法研究

森林生物量是森林生态系统的最基本数量特征 ,生物量数据是研究许多林业问题和生态问题的基础 ,因此 ,准确测定生物量十分重要。建立生物量模型是生物量估测的主要手段。以往所建模型 ,存在一个严重的缺陷 ,即各分量模型间不相容。如何解决相容性问题 ,一直是生物量估计领域所面临的一个难题。本文以长白落叶松为实例 ,提出了一种新方法———非线性联合估计法 ,并与比例平差法进行了对比。针对不同建模方法 ,设计了 5种估计方案 ,经过分析比较 ,确定了 1种方案为最优估计方案。该方案以树干生物量作为控制量 ,采取两级联合估计。模型构成如下第一级,W1=f2(x)+f5(x),W2=f2(x),W5=f5(x);;第二级,W3=f3(x),W4=f2(x)-f3(x);;第三级,W6=f6(x),W7=f5(x)-f6(x)。本文中模型选型采用了变量逐步筛选法,参数估计采用了加权最小二乘法,以消除异方差现象。同时,提出了5个指标用于模型评价,即参数变动系数C%、总相对误差RS%、平均相对误差EE%,平均相对误差绝对值RMA%和预估精度P%

兼容性立木生物量非线性模型研究

Biomass is one of the important items for today ,s regional forest resources inventory and monitoring. However, the current biomass models have two big problems,that is,the biomass estimator is not compatible with the volume estimator,and total biomass estimator is not compatible with the biomass estimators of stem,branch, beaf etc. In present paper,a new compatible tree biomass model system for Chinese fir was presented based on volume being selected as explanatory variable and two or more simultaneous models being estimated dependently. These new models could solve the two problems above and have higher precision and better applicability than the currently-used biomass models.

几种相容性生物量模型及估计方法的比较

以南方150株马尾松地上生物量数据为例,在考虑林分起源和未考虑林分起源2种情形下,对非线性似然无关回归法、比例平差法和非线性联立方程组法3种方法进行综合比较研究。根据分配层次不同,比例平差法和非线性联立方程组法将进一步考虑总量直接控制和分级联合控制2种方案。从直径、树高、地径、年龄、枝下高和冠幅6个林分变量中选取不同的变量构建一元、二元和三元生物量模型,利用加权最小二乘回归法消除生物量模型中存在的异方差性。基于独立形式的一元、二元和三元模型,利用非线性似然无关回归法、比例平差法和非线性联立方程组法构建相应的相容性生物量模型。结果表明:在考虑和未考虑林分起源情形下,3种估计方法都能有效保证各分量生物量总和等于总生物量,预测精度较高。总体而言,非线性联立方程组法预测精度更高、稳定性更强,其次是非线性似然无关回归法,最差的是非线性比例平差法;根据建模数据和检验数据综合比较得知,在考虑和未考虑林分起源情形下,总量控制联立方程组法对应的二元相容性生物量模型预测精度最高。

基于森林调查数据的长白山天然林森林生物量相容性模型

森林生物量估算是进行陆地生态系统碳循环和碳动态分析的基础,但现有估测模型存在着总量与分量不相容的问题.本文以吉林省汪清天然林区为例,提出了基于森林调查的相容性森林生物量模型设计思想,并采用联立方程组为不同森林群落构造了一系列引入林分蓄积因子的相容性生物量模型,得到的预估精度较高.其中,针叶林、阔叶林和针阔混交林群落的森林生物量模型预估精度均在95%以上,基本上解决了森林生物量模型的相容性问题.

大兴安岭北部兴安落叶松天然林单木地上生物量

基于大兴安岭北部林区19块样地内104株天然兴安落叶松实测生物量数据,建立兴安落叶松天然林地上总量和分量相容性生物量模型,分别采用权函数和联立线性方程组消除方程的异方差和度量误差。结果表明:1)含度量误差的单木生物量相容性模型能解决总量生物量模型和分量生物量模型不兼容的问题,而且模型的预估精度高于经验模型;2)所建模型参数的决定系数R2和模型偏差统计量,估计值的标准差SEE、平均估计误差MPE、平均相对偏差ME、平均相对偏差绝对值MAE分别为0.907～0.947,1.887～17.368,1.011%～2.703%,-4.937%～6.998%,5.408%～10.886%;3)对大兴安岭北部兴安落叶松天然林样木实测值进行统计分析,得到兴安落叶松天然林单木干材生物量占地上生物量的60.37%～76.80%,所占比例随年龄增加先增加再减小。树皮生物量占地上生物量的7.15%～20.11%,所占比例随年龄增加而减小;树枝生物量占地上生物量的8.51%～14.29%,所占比例随年龄增加基本呈现增加趋势;树叶生物量占地上生物量的5.12%～7.09%,在低林龄期时所占比例最大。

北亚热带高山区日本落叶松林相容性生物量模型研究

研究在北亚热带高山区日本落叶松林内均匀设置51块标准地,对单木、灌草和林分的生物量进行测定并建模,再通过独立检测样地验证模型的精度。结果表明,日本落叶松单木生物量模型以D2H为参数的拟合精度高于仅以D为参数的模型,其中幂函数B=4.6×(D2H)0.827对预测北亚热带高山区日本落叶松单木生物量效果最佳,γ值和F值分别为0.979和926.1,达极显著水平。以代数和关系模型为基础建立了单木各器官的相容性生物量模型,树干(96.3%)和树皮(92.1%)的预报精度高于树叶和树根的精度(86.3%和88.4%)。灌草层生物量的估计误差与样品干、鲜质量的测量精度以及抽样误差密切相关。采用逐步回归法对郁闭度C、平均林龄A、平均胸径D、平均树高H、林分蓄积M、林分密度N、胸高断面积B这7个自变量进行有效选优,构建了北亚热带高山区日本落叶松生物量预测模型B=-20.01+36.87C+0.36M-0.62D+2.51H+0.34A(精度达94.4%),通过联立方程组方式解决了生物量模型中总量与各分量的相容性估计问题。在建立的相容性模型系统中,乔木层的生物量预估精度为95.4%,高于林下灌草层(83.2%和80.09%),乔木层中以树干生物量预估精度最高(96.89%),其次为树冠生物量(95.47%),树根生物量的预报精度较低(89.91%)。

基于SPSS相容性林分生物量非线性模型研究

林分生物量是森林生态系统最基本的数量特征,是研究许多林业问题和生态问题的基础.建立林分生物量模型是进行林分生物量估测的主要手段.以往所构建模型存在一个严重的缺陷,即各分量模型与总量模型之间不相容.本研究根据闽江流域杉木林分的生物量实测数据,从模型相容性的定义出发,分析各分量的代数关系,利用SPSS统计分析软件构建了林分各分量的相容性模型.研究结果表明:利用SPSS统计分析软件能够快速地构建各种林分非线性模型;本研究所构建的相容性林分生物量非线性模型预测精度较高,可用于实际生产中,且所采用的方法具有较好的通用性.

基于非线性度量误差的马尾松相容性立木生物量模型

以南方马尾松地上生物量数据为例,通过利用非线性度量误差模型方法,研究建立了地上生物量与树干、树冠的相容性联立方程组模型,并对模型的精度和适用性进行了检验。研究结果表明:方程最大平均绝对误差和方程最大平均相对误差均趋于无穷小,树干生物量Y1和树冠生物量Y2的确定系数分别为0.9502和0.8807,模型精度比较高,适用性较好。研究结果有助于为建立相容性立木生物量模型提供新方法。

基于森林生物量相容性模型长白山天然林生物量估测

利用中国第四次(1997年)二类森林调查数据,借助长白山天然林森林生物量相容性模型,以汪清天然林区为例,对阔叶林、针叶林及针阔混交林等不同森林群落进行森林生物量及其分量的估测,研究区森林生物量密度及碳密度估测值分别为110.06 t/hm2和51.73 t/hm2,碳库估测值为0.0119 Gt C.阔叶林生物量占总森林生物量的59%,在该研究区占主导地位。

隐马尔可夫模型中一种新的帧相关建模方法

在使用传统的隐马尔可夫模型（ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｈｉｄｄｅｎＭａｒｋｏｖｍｏｄｅｌ，简称ＴＨＭＭ）刻画现实中的语音时有一个明显的缺点，即ＴＨＭＭ不能合适地表征语音信号的时域结构．时域上的相关性被认为对识别非常有用，因为相邻帧间的特征矢量具有很强的相关性．文章提出了一种新的方法，用以把时域的相关性糅合到一个基于传统的隐马尔可夫模型的语音识别系统中．首先，用条件概率的形式处理帧间相关性；然后，用一种非线性的概率近似公式来表征相邻帧之间的相关性．此方法丝毫不增加原来的ＴＨＭＭ的空间复杂度，而且也几乎不增加训练和识别阶段的时间复杂度．最后。

闽北天然阔叶林立木生物量模型的研究

以福建省闽北天然阔叶林为研究对象,应用福建省闽北地区的128株生物量样木数据为样木数据,采用联合估计法解决生物量各分量模型不兼容问题并利用免疫进化算法求解模型参数,建立了闽北天然阔叶林的立木生物量估测模型。研究结果对闽北地区森林资源经营管理以及碳储量测算有着重要的理论意义和实际应用价值。

云南松不同区域相容性生物量模型的构建

【目的】探索云南松不同区域相容性生物量模型的构建方法,为云南松生物量建模工作提供技术支撑。【方法】以四川、西藏和云南150株云南松地上生物量实测数据为基础,选取基础生物量模型(一元、二元模型),引入以地理区域为特征的哑变量模型,建立不同省(自治区)云南松的地上总生物量及树干、干材、干皮、树冠、树枝和树叶各项生物量的通用模型;然后采用非线性度量误差联立方程组法,建立地上总生物量与各分项生物量的相容性生物量模型,根据方程构成的不同,该方法又分为比例总量直接控制及代数和控制2种方案;对上述模型的拟合效果进行评价。【结果】基础模型中,各项生物量的二元模型的拟合效果较一元模型明显提高。比例总量直接控制及代数和控制2种方案都能有效解决地上总生物量与各分项生物量间不相容的问题,其中二元模型优于一元模型,比例总量直接控制方案及代数和控制方案的拟合效果基本相当;引入哑变量可以有效地将不同地域的生物量模型融为一体。【结论】引入哑变量可减少工作量、增强模型稳定性;综合考虑模型精度和建模工作量,建议采用非线性度量误差联立方程组代数和控制方案构建相容性生物量模型。

长白落叶松人工林单木和林分水平的相容性生物量模型研究

[目的]构建落叶松人工林单木和林分水平的相容性生物量模型,使之既在数据采集区域内能够表征不同水平下的差异程度,又具有较强的通用性。[方法]基于64株长白落叶松人工林样木生物量实测数据和40个每木检尺样地数据,在考虑和未考虑林龄2种情形下,利用哑变量和非线性似然无关回归方法相结合,构建单木和林分水平的一元相容性生物量模型。[结果]表明:(1)地上及全株生物量模型单木水平下的 R^ 2 adj 均大于0.95,林分水平下的 R ^2 adj 均大于0.78,(2)利用哑变量考虑林龄因素后,单木水平下各评价指标总体稳定,参数 b 值范围从0.905 5-2.512 5减小为1.047 0-2.202 8。林分水平下 R^2提升0.201 9,参数 b 值范围从0.071 1-1.560 7减小为0.781 1-1.055 1;且具有更小的 TRE、MPE和MSE 。(3)利用对数转换的线性回归模型,全株及各组分生物量模型残差的分布趋势均平行于横轴。[结论]非线性似然无关回归和哑变量相结合的方法灵活、建模过程简单、模型稳定性好,适用于不同因素下落叶松人工林相容性生物量模型构建。林龄因素对林分模型拟合效果的改善更显著,在建模过程中,单木模型可以不考虑林龄的影响,而林分模型需要考虑林龄的影响。

海南岛桉树相容性生物量模型的研究

为建立更加准确的桉树单木生物量模型,并为准确估算海南岛桉树人工林生物量提供方法,以海南岛桉树90株样木的生物量实测数据为基础,利用非线性度量误差联立方程组方法,建立了桉树相容性生物量方程,采用分级联合估计方法进行了全树生物量与6个组分(树干、地上部分、树枝、树叶、树冠、根系)的相容性生物量的估计。结果表明:所建的一元、二元相容性生物量模型的确定系数均在0.85以上,最高达0.99,在胸径基础上增加树高变量对改进生物量的预估效果不显著。与独立生物量模型相比,相容性模型的预估效果较独立模型好,随着解释变量的增加,对根系生物量的拟合效果改进尤为凸显。总体而言,相容性模型基本满足森林生物量计量的精度要求,研究结果在确定国家温室气体清单的森林碳储量和海南省LULUCF碳汇计量监测方面具有重要意义。

西藏自治区立木材积非线性联立模型的研究

采用典型抽样 ,选取以高山栎为主的栎类乔木树种 1 5 0株样木和除栎类、桦木类以外的阔叶类乔木树种 1 81株样木 ,建立了西藏自治区栎类和阔叶树的树干、树枝和总材积非线性联立模型 ,有效地解决了立木树干、树枝和总材积间的兼容性问题。经检验 ,树干和总材积模型的总相对误差均在± 1 %以内 ,模型预估精度在 96 %以上 ,模型稳定可靠 ,符合生物学客观规律。

福建木荷地上部分相容性生物量模型研究

基于160株木荷样木实测数据,以胸径、树高以及两者的组合变量作为模型的自变量,通过2种方案(总量控制方案与代数和控制方案)非线性度量误差联立方程组估计法,并采用加权回归消除异方差,构建木荷一元、二元独立与相容性生物量模型;基于一元相容性模型,探讨各组分生物量相对于地上总生物量的分配规律。结果表明:2种方案建立的相容性生物量模型拟合效果与估计精度良好且各组分生物量模型拟合情况基本一致,R^2≥0.845、MPE≤4.592%,综合分析采用代数和控制方案较好;在各组分独立模型与相容性模型中,二元生物量模型拟合效果明显优于一元模型,且以D^2H为自变量的二元模型最优;2种方案相容性生物量模型各器官生物量分配规律基本相同,随着胸径增大,树干、干材生物量占地上总量比先增大最后趋于稳定,树冠、树皮和树叶生物量占比先减小最后趋于稳定,树枝生物量占比变化不大;当胸径≥30 cm,占比趋于稳定,树干、干材、树皮、树冠、树枝和树叶生物量占比为74.5%~75.2%、68.9%~69.2%、5.6%~6.1%、24.8%~25.4%、21.5%~22.8%和2.6%~3.2%。

森林资源调查监测中各级储量数据的一体化方法研究

开展国家和地方森林资源一体化调查监测,将各省森林储量数据分解落实到市、县、乡各级乃至每一个森林图斑,是推进各级林长制督查考核的必然要求。基于近年北京市森林资源调查监测的数据资料,以全市森林储量为总体控制数,利用蓄积量估测模型及三储量(蓄积量、生物量、碳储量)联立模型,将储量数据落实到图斑;在有森林资源规划设计调查数据可参考的前提下,可统筹考虑不同数据的误差,采用联合估计的方法,对市、县级数据进行适当调整。通过建立北京市的森林蓄积量估测模型和三储量联立模型,将2021年全市的森林蓄积量、生物量和碳储量全部分解落实到区级、乡级和每一个森林图斑,实现了市、区、乡3级储量数据的一体化。结果表明:研究提出的应用模型技术将森林三储量分解落实到图斑的做法,在实践中是可行的。

空间任意复杂接头的建模方法

通过空间任意复杂接头的建模过程，提出一种结合实验和理论结果建立复杂结构计算模型的方法。它利用数理统计中非线性回归、误差估计等手段，识别模型参数。同时考虑不利载荷的影响，所建模型有很高的精度。