基于峰谷分析算法用针刺仪测定树木年龄的可行性分析

[目的]介绍峰谷分析算法在树木针刺仪抗钻阻力数据中的应用,推进微损测定树木年龄方法的研究进程。[方法]以吉林省汪清县林业局金沟岭林场天然林中红松、冷杉为研究对象,钻取树木生长芯,同时使用针刺仪获取104组抗钻阻力数据。利用峰谷分析算法,根据树芯的实测年龄选定恰当的阈值Det,记录抗钻阻力的峰和谷的个数为估算的树木年轮数。[结果]根据树芯的实测年龄选定阈值后,利用峰谷分析算法估计树木年龄与实际年龄很接近。该算法估计年龄平均绝对误差是-2,范围在-5年至5年之间,平均相对误差为-2.69%,范围在-6.73%至6.73%之间。经过成对数据t检验得到t值为1.31,说明该算法估计树木年龄均值与真实年龄均值之间无显著差异。[结论]峰谷分析算法应用于针刺仪抗钻阻力序列来估计树木年龄是可行的,确定存在恰当的阈值使针刺仪估计树木年龄精度很高,阈值的选择依据是下一步研究的重点内容。

基于频谱分析用针刺仪测定树木年龄的算法

[目的]研究离散谱分析在针刺仪抗钻阻力序列中的应用,为活立木年龄的微损测定提供方法。[方法]以山西省羊圈沟林场落叶松为对象,使用针刺仪在同一水平位置不同方向钻入落叶松,获取323组抗钻阻力值序列作为研究样本,并在针刺位置5 cm内截取104个圆盘作为参考样本。选择恰当的窗口,将抗钻阻力值序列去趋势后,进行离散谱分解,寻找代表年度变化的谐波,将其周期数的一半作为树木年龄估计值。并将频谱分析算法估计的树木年龄以及针刺仪自带软件DECOM自动判定年龄分别与相应的圆盘年轮数进行成对数据t检验。[结果]根据活立木的胸径大小来选择窗口参数Wid,将频谱分析算法应用于323组活立木的抗钻阻力序列,该算法估计树木年龄与实测年龄非常接近。频谱分析算法估计年龄的最小相对误差为0,最大相对误差为27.98%,平均相对误差为-0.35%。经过成对数据t检验得到t值为0.85,说明该算法估计树木年龄均值与真实年龄均值之间无显著差异。而针刺仪自带DECOM软件自动分析估计年龄结果相对误差较大,最小相对误差为-7.69%,最大相对误差达到-84.78%,平均相对误差达到-40.49%,与实际年龄进行成对数据t检验得到t值为20.25,差异显著。[结论]频谱分析应用于针刺仪抗钻阻力值序列来估计树木年龄,能够比较准确地估计落叶松年龄,提高了针刺仪测定活立木年龄的精度,为活立木年龄的微损测定提供了一种有效途径。