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[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
朱兆廷 孙玉军 梁瑞婷 马佳欣 李佳怡
【目的】无人机遥感的迅速发展为胸径预估提供了新方向，本研究适用于通过无人机遥感技术提取样地单木树冠因子后，估算胸径及林分每公顷断面积等指标，实现精准高效的森林资源监测与管理。【方法】根据福建省将乐国有林场33块杉木人工林地面调查数据，利用10种传统模型与2种机器学习方法分别对单木胸径进行估测，并基于不同的自变量组合形式来分析不同因子对胸径估测的影响。【结果】根据传统模型参数拟合结果可以看出，树冠半径与胸径呈显著正相关，林分密度、偏冠因子及竞争指数与胸径均呈显著负相关。传统模型建模过程中所引入最优竞争指数为树冠重叠内角相关的CI2，模型逻辑斯蒂模型拟合结果最优，幂函数（有截距）模型次之。而在使用检验数据进行估测时，幂函数（有截距）有着最好的估测效果。随机森林模型均具有较好的拟合效果，使用检验数据进行估测，不同竞争指数对模型拟合提升程度不同，与树冠重叠面积相关的竞争指数CI3取得了最好的效果。支持向量回归模型拟合优度小于随机森林，略大于传统模型。对胸径进行估测时，包含与竞争木大小相关的竞争指数CI4的模型为最优模型。【结论】传统模型和机器学习模型在拟合与估测单木胸径上均取得了一定的效果，利用机器学习模型效果更优。在模型的不同自变量组合中，加入有关树冠的竞争指数能使模型预测精度提高，决定系数R~2增加，E_(MA)、E_(RMS)及A_(IC)减小。传统模型的最优竞争指数为重叠内角相关的竞争指数CI2，在机器学习方法中与对象木和竞争木大小相关的竞争指数CI3和CI4也取得了较好的效果。此外，偏冠指数对于胸径估测的提升效果仍需进一步验证。
关键词：
胸径估测 林木竞争 随机森林 支持向量机
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
董晨 吴保国 张瀚
为了研究杉木生长与形态变量的关系，提高模型预估精度，本文根据福建省６５块不同密度、林龄分布于６～３５年的杉木人工林样地测量数据，选用了ＲｉｃｈａＲｄｓ理论方程，分别构建了杉木胸径和树高生长模型。在此基础上，分析理论方程中参数与冠幅（ｃＷ）的关系，建立两者间的关系函数；使用参数预估法构造胸径和树高的参数化预估模型，并对原模型和参数化模型进行模型检验、残差分析，讨论了冠幅与林木生长之间的关系。结果表明：胸径和树高ＲｉｃｈａＲｄｓ方程中，参数ａ与ｃＷ呈正比，参数ｂ与ｃＷ呈反比，ｃ则与ｃＷ呈现出类似正态分布的关系；与传统的理论方程相比，参数化模型提高了杉木胸径树高预估的精度。本文所构建的模型能间接反映．．．
[期刊] 林业科学研究
[作者]
覃阳平 张怀清 陈永富 蒋娴 李永亮
以湖南省株洲市攸县黄丰桥国有林场杉木中龄林为研究对象,用逐步回归的方法建立以单木大小、单木竞争指标为自变量,冠幅、冠长为因变量的函数估算模型,实现林木树冠形状的模拟。研究结果显示:在杉木树冠形状模拟时,与竞争有关的冠幅模型、冠长模型的判定系数R2分别为0.771、0.872,显著高于与竞争无关的冠幅模型、冠长模型的调整的判定系数0.729、0.811,这说明竞争对树冠生长影响的作用是显著的。
关键词：
杉木人工林 树冠形状 简单竞争指数 模拟
[期刊] 林业科学研究
[作者]
梁瑞婷 孙玉军 李芸
[目的 ]基于深度学习算法,建立多隐藏层的杉木树高-胸径神经网络模型,探索一种更高效低偏的树高模型研建方法,提高杉木树高的预测精度。[方法 ]利用福建省将乐国有林场34块杉木样地的2 898组树高-胸径调查数据,基于传统回归建立10个广义树高-胸径模型,筛选出精度最高的模型作为对照。同时基于H2O平台的深度学习算法,建立70个不同结构的树高-胸径DLA模型,通过分析比较,确定最适宜预测杉木树高的模型结构,与传统最优模型进行比较。[结果 ]建立的树高-胸径DLA模型均能较好地描述杉木的树高-胸径间关系,R~2都在0.84以上,大于最优传统模型,RMSE和MAE小于传统模型。精度最高的DLA模型结构包含6个隐藏层,每层各340个神经元。[结论 ]本研究基于深度学习建立的杉木树高-胸径DLA模型,其拟合精度与预测精度略高于传统的广义树高-胸径模型,尤其在预测较高的林木时,更为明显,能够用于研究区杉木树高的预测。
[期刊] 林业科学研究
[作者]
梁瑞婷 孙玉军 李芸
[目的 ]基于深度学习算法,建立多隐藏层的杉木树高-胸径神经网络模型,探索一种更高效低偏的树高模型研建方法,提高杉木树高的预测精度。[方法 ]利用福建省将乐国有林场34块杉木样地的2 898组树高-胸径调查数据,基于传统回归建立10个广义树高-胸径模型,筛选出精度最高的模型作为对照。同时基于H2O平台的深度学习算法,建立70个不同结构的树高-胸径DLA模型,通过分析比较,确定最适宜预测杉木树高的模型结构,与传统最优模型进行比较。[结果 ]建立的树高-胸径DLA模型均能较好地描述杉木的树高-胸径间关系,R~2都在0.84以上,大于最优传统模型,RMSE和MAE小于传统模型。精度最高的DLA模型结构包含6个隐藏层,每层各340个神经元。[结论 ]本研究基于深度学习建立的杉木树高-胸径DLA模型,其拟合精度与预测精度略高于传统的广义树高-胸径模型,尤其在预测较高的林木时,更为明显,能够用于研究区杉木树高的预测。
[期刊] 沈阳农业大学学报
[作者]
王玉涛 刘平 魏忠平
为构建高精度的油松人工林生长模型，准确预估油松人工林生长动态变化，利用北京、辽西、辽东调查的１８５块油松人工林固定样地复测数据，选择１３个与距离无关的竞争因子，利用相关性评价法研究油松人工林单木胸径生长及与竞争因子的关系。结果表明：北京地区油松人工林单木胸径定期生长量频率呈反＂Ｊ＂型分布，而辽东和辽西地区的则呈单位左偏分布；北京地区油松人工林单木胸径定期生长量最大，生长量分布范围为１～５．１ｃｍ，８０％以上随机分布在１～３ｃｍ附近，平均为２．２７ｃｍ，其次是辽东地区，生长量分布范围为０．１５～２．１５ｃｍ，７０％以上随机分布在０．１～１ｃｍ附近，平均为１．７４ｃｍ，辽西地区油松胸径生长量最小，．．．
[期刊] 浙江林学院学报
[作者]
许安芳 吴隆高 胡中成 吴伟刚 邱润生 郭有意
浙江省龙泉市林科所杉木地理种源试验林保存了１９个种源。对该所１４年生不同种源试验林分的测定和分析结果表明：杉木胸径（ｘ）与冠幅（ｙ）相关紧密，最佳回归方程为ｙ＝ａｘｂ。通过检验，可把１９个种源归类于南亚热带、中亚热带和北亚热带３个总体，分别获得的杉木林经营密度指标和树冠可重叠系数，可以应用于全国杉木林的抚育间伐。
[期刊] 林业科学研究
[作者]
张晔珵 张怀清 陈永富 李永亮 马莉燕
［目的］以湖南省黄丰桥国有林场杉木纯林为研究对象，进行树木竞争指数的研究，基于Ｈｅｇｙｉ简单竞争指数的形式，提出包含反映树冠特征因子的树冠竞争指数。［方法］将树冠竞争指数和Ｈｅｇｙｉ简单竞争指数分别与胸径增长量进行相关分析。［结果］Ｋｅｎｄａｌｌ’ｓ ｔａｕ－ｂ系数、ｓｐｅａｒｍａｎ’ｓ ｒＨｏ系数和相关系数ｒ２均显示树冠竞争指数与林木生长量的相关性高于Ｈｅｇｙｉ简单竞争指数。［结论］该结果表明树冠竞争指数与林木生长量有更强的相关性，可以更好地体现树冠在树木生长中的作用，能作为模拟林分生长量的依据。
[期刊] 中南林业科技大学学报
[作者]
夏洪涛 郭晓斌 张珍 田相林 郭福涛 孙帅超
【目的】基于不同立地质量评价指标，构建杉木大径材林分的树高-胸径模型，评价包含不同立地质量评价指标模型的拟合及预测效果，为大径材林分下的杉木生长预测和经营措施制定提供参考。【方法】以福建省上杭白砂国有林场的大径材杉木人工林为研究对象，选取7个具有代表性的树高-胸径模型，从中筛选出拟合效果最优的模型作为树高-胸径基础模型，在基础模型中分别加入优势高、地位级、地位指数和立地形4个不同立地质量评价指标，并引入样地效应构建非线性混合效应模型，通过交叉检验对不同模型的预测效果进行评价。【结果】在7个树高-胸径候选模型中，选定Richards模型作为杉木大径材林分的树高-胸径基础模型，在基础模型中引入不同立地质量评价指标均可有效提高模型的拟合及检验精度，其中加入优势高的模型表现效果最好。添加样地随机效应后，所有模型的拟合和检验精度均获得了提升，且包含不同立地质量评价指标模型的排序没有变化。其中，以优势高为立地质量评价指标的混合效应模型预测精度最高。最优模型各径级的残差比基础模型更小、更稳定，无偏性更好。【结论】与传统回归方法建立的基础模型相比，加入立地变量和随机效应的树高-胸径模型能更好地描述大径材杉木树高与胸径之间的关系。优势高的表现优于其他立地质量评价指标，立地形与地位指数的效果接近，二者均可以作为杉木大径材林分中地位指数的替代指标。
[期刊] 林业科学研究
[作者]
牛思圆 刘鹏举 雷相东 任怡 高影
[目的]基于我国森林资源连续清查（简称“连清”）样地数据，分省区研建全国杉木人工林平均木树高-胸径的最优基础模型，以期为全国各省区杉木人工林的树高预测提供基础模型。[方法]研究范围为杉木人工林分布的15个省份，数据来自第六次、第七次连清样地数据的树高调查表，总样本数为23 239个。选取18种基础生长方程作为候选模型，分别拟合各省区杉木平均木树高与胸径的关系，根据模型的决定系数（R2）、平均绝对误差(MAE)、平均相对误差（MRE）、均方根误差(RMSE)和平均预估误差（MPE），并结合模型残差分布图，确定各省区最优模型，同时采用5折法验证各省区最优模型的预测能力，最终决定各省区最优树高-胸径模型。[结果]15个省区的杉木最优树高-胸径模型并不相同，四川、云南、重庆、陕西、浙江、江西、湖南、广西的最优模型为模型18(Mitscherlich方程)，江苏、安徽、河南和福建的最优模型为模型16(Hossfeld方程)，广东、湖北、贵州的最优模型分别为模型10（双曲线方程）、模型11(Logistic方程)和模型13(Gompertz方程)，R~2分布在0.602～0.807之间，MAE分布在0.94～1.53 m之间，MRE分布在-2.93%～-4.72%之间，RMSE分布在1.23～2.00 m之间，MPE分布在0.50%～2.77%之间。模型拟合效果较好，满足精度要求，且参数具有生物学意义，可作为全国各省区杉木人工林平均木树高-胸径基础模型。[结论]本研究构建全国杉木人工林分布的15个省区的最优树高-胸径基础模型，能较好的模拟各省区的杉木平均木树高随胸径的变化规律，可以作为全国各省区基本的杉木人工林平均木树高-胸径模型，为各省区杉木人工林的树高预测提供依据。
关键词：
连清样地数据 杉木 树高-胸径模型
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
韦雪花 王佳 冯仲科
随着高分辨率遥感数据、LiDAR技术在森林资源调查中应用的日益普遍,以及自动快速提取树木冠幅、树高方法的日益成熟,需要建立新的树木模型来估测其他林分因子,以适应林业调查手段更新和发展的需求。在参考国内外大量文献的基础上,选择常用的胸径--冠幅模型和树高--胸径曲线模型,根据北京市178块森林样地调查数据,建立了北京市13个常见树种的胸径--冠幅模型,胸径--树高模型,胸径--冠幅、树高综合模型。结果表明:并不是所有树种的冠幅、树高都与胸径有高相关性;13个树种中,只有臭椿、雪松、栾树和加杨的胸径--冠幅模型的R2大于0.7,胸径--树高模型R2大于0.5,胸径--冠幅、树高综合模型达到0.8以...
关键词：
胸径估测模型 冠幅 树高 回归模型
[期刊] 浙江农林大学学报
[作者]
吴丹子 王成德 李倞 刘敏
【目的】树冠外轮廓模型不仅能够描述任意位置处树冠半径,而且能够推导预测树冠体积与树木地上部分生物量。根据福建地区98块杉木Cunninghamia lanceolata人工林样地的413株杉木调查数据,构建了具有同一套模型参数的树冠外轮廓模型和树冠体积预测联立方程组系统。【方法】选取4种常用的可积分树冠外轮廓备选模型,利用积分法对备选模型进行推导,得到树冠体积预测模型;将模型方程分别两两联立建立树冠外轮廓与体积相容性联立方程组,并利用SAS软件模块中的似乎不相关回归过程估计联立方程组模型系统的参数。为了消除模型异方差,采用加权回归方法拟合模型,并对不同模型系统的拟合精度、预测精度进行对比分析。【结果】基于模型4的联立方程组拟合精度高、预测性能好,其树冠外轮廓和体积拟合精度分别达到0.829 5和0.861 0,预测结果精度分别为0.803 9和0.856 0;通过似乎不相关回归法解决了联立方程组共线性问题,加权回归方法一定程度上消除了模型中存在的异方差性。【结论】所构建的树冠外轮廓-体积一致性模型方程实现了树冠外轮廓与体积模型之间互相推导,为进一步估测树木地上部分生物量提供了理论依据。图3表3参30
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
李丹 庞勇 岳彩荣 赵旦 徐光彩
利用TLS测量森林参数(树高、胸径和林分密度等)不仅节省人力,而且还能提高工作效率,目前已成为快速获取树木几何参数的有效方法之一。本文利用地基激光雷达数据,提出了一种半自动方式提取单木参数的方法。首先,利用发射脉冲与接收回波脉冲的形状偏差和强度对原始点云数据中的"飞点"和噪点进行滤除;然后,配准各站点云数据;接下来采用不同目标回波过滤方法滤除部分树叶点和其他非树干点;抽稀、合并各站点云数据,对合并后的点云数据水平分层并生成对应的灰度影像;对灰度影像采用Hough变换方法估测单木位置和胸径;对Hough变换检测层数较少的结果采用椭圆拟合方法重新检测;最后,结合Hough变换和椭圆拟合检测结果从点...
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
韩大校 金光泽
近年来,地形和竞争对树木生长影响机制的研究备受关注。本文基于黑龙江凉水国家级自然保护区内9 hm2典型阔叶红松林动态监测样地,使用2010年和2015年的野外调查数据,分析了地形(坡向、坡度、坡位)和树木间竞争对阔叶红松林主要组成树种胸径生长的影响。结果表明:紫椴、色木槭、冷杉径级Ⅰ(1 cm≤DBH<0.05);竞争对红松、紫椴、色木槭、水曲柳、冷杉、枫桦、青楷槭径级Ⅰ以及红松、紫椴、色木槭、冷杉、春榆径级Ⅱ的胸径年均生长量有显著影响(P<0.05)。总体上,阔叶红松林中耐荫和非耐荫树种组的胸径年均生长
关键词：
阔叶红松林 胸径 地形 竞争 树木生长
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