遼寧省主要樹種組林分平均樹高生長(zhǎng)率通用模型的研究

遼寧省主要樹種組林分平均樹高生長(zhǎng)率通用模型的研究

根據(jù)國(guó)家森林管理局的要求，遼寧省自2004年起實(shí)施了全省森林資源二級(jí)調(diào)查，并建立了森林資源數(shù)據(jù)庫(kù)。為了更好地應(yīng)用二類調(diào)查成果,省林業(yè)廳決定每年對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行變檔更新,及時(shí)掌握森林資源動(dòng)態(tài)變化情況,保證森林資源檔案管理的科學(xué)性、時(shí)效性和連續(xù)性,為全省林業(yè)規(guī)劃設(shè)計(jì)和森林資源資產(chǎn)化管理提供可靠的資源數(shù)據(jù)。為滿足森林資源變檔工作需要,決定編制遼寧省主要樹種的林分生長(zhǎng)過(guò)程模型,為預(yù)估林分的蓄積、胸徑和樹高生長(zhǎng)量提供可靠的依據(jù)。本文就林分生長(zhǎng)過(guò)程模型之一的樹高生長(zhǎng)率模型的研建過(guò)程作以分析。1調(diào)查資料的收集本次建模以2005年森林資源二類調(diào)查資料為原始數(shù)據(jù),涵蓋全省所有地區(qū)所有樹種(組)在不同地理位置和不同立地條件的生長(zhǎng)水平,同時(shí)也包含森林經(jīng)營(yíng)技術(shù)水平和森林資源管理水平等眾多因素。收集的調(diào)查資料,共涉及全省14個(gè)市,100個(gè)縣(市、區(qū)),848862個(gè)有林地小班原始數(shù)據(jù)。樣本分布情況見表1。2學(xué)習(xí)方法2.1不同地區(qū)劃分根據(jù)樹種的生物學(xué)特性和在不同自然條件下的生長(zhǎng)狀況,按照地域的氣候、地貌、土壤等自然因素的差異和對(duì)林木生長(zhǎng)的影響情況,本著地域的連接性和行政區(qū)的完整性以及自然條件的一致性將全省劃分為3個(gè)建模單位,即遼寧東部地區(qū)、遼寧中部地區(qū)、遼寧西部地區(qū)。以遼寧省地方標(biāo)準(zhǔn)《遼寧省一元立木材積表》DB21—(784—795)—94為依據(jù),分別建模單位劃分樹種組,共劃分18個(gè)樹種(組)。其中,遼寧東部地區(qū)劃分8個(gè)樹種(組),遼寧南部地區(qū)劃分5個(gè)樹種(組),遼寧西部地區(qū)劃分5個(gè)樹種(組)。在建模單位中,按樹種組分別以年齡所對(duì)應(yīng)的平均樹高進(jìn)行歸組整理。短輪伐期樹種(組)按3年歸組,其他樹種(組)按5年歸組。通過(guò)計(jì)算,剔除超過(guò)3倍標(biāo)準(zhǔn)差以上的異常數(shù)據(jù),以此作為模擬方程的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。2.2模型運(yùn)用于一國(guó)調(diào)查研究的實(shí)質(zhì)—模型設(shè)計(jì)本次建模采用超總體模型理論。所謂超總體模型即超越抽樣總體概念的模型,是以一定區(qū)域?yàn)閷?duì)象建立的用于該區(qū)域范圍內(nèi)任一抽樣總體的通用模型。而適用于任一抽樣總體的實(shí)質(zhì),是指模型在任一抽樣總體中的應(yīng)用都不能超過(guò)預(yù)定的誤差限。由于區(qū)域內(nèi)不同抽樣總體所處的環(huán)境條件、總體立木構(gòu)成的大小和年齡的變化范圍不同,因而要保證其通用性,就必須控制預(yù)估變量的變動(dòng)盡可能縮小,并使所建模型隨解釋變量從小到大所得到的估計(jì)值有相近似的預(yù)估精度,且其系統(tǒng)誤差應(yīng)接近于零。為此,建模樣本應(yīng)盡可能覆蓋區(qū)域內(nèi)現(xiàn)實(shí)中出現(xiàn)的解釋變量的全范圍。2.3生長(zhǎng)速率的計(jì)算以各樹種(組)年齡所對(duì)應(yīng)的平均樹高估計(jì)值為基準(zhǔn)值,用普來(lái)斯勒公式計(jì)算生長(zhǎng)率。生長(zhǎng)率公式:Px=Xa?Xa?nXa+Xa?n×200nΡx=Xa-Xa-nXa+Xa-n×200n式中:Px—平均樹高的定期生長(zhǎng)率;Xa—平均樹高的現(xiàn)有生長(zhǎng)量;Xa-n—平均樹高的n年前生長(zhǎng)量;n—定期年齡。2.4樹高生長(zhǎng)率模擬通過(guò)對(duì)各樹種(組)年齡所對(duì)應(yīng)的平均樹高生長(zhǎng)率散點(diǎn)圖分析,建立了4種模擬方程:乘冪模擬方程:Yi=AXiB(1)對(duì)數(shù)模擬方程:Yi=A+Bln(Xi)(2)指數(shù)模擬方程:Yi=AeBXi(3)二項(xiàng)式模擬方程:Yi=A+BXi+CX2ii2(4)式中:Yi—平均樹高生長(zhǎng)率模擬值;Xi—平均樹高模擬值所對(duì)應(yīng)的年齡;A、B、C—模擬方程參數(shù)。2.5模型調(diào)整利用建模數(shù)據(jù)對(duì)遼寧省3個(gè)區(qū)域18個(gè)樹種組的林分樹高生長(zhǎng)率模型,采用非線性加權(quán)回歸估計(jì)方法進(jìn)行擬合,結(jié)果見表2。3研究結(jié)果根據(jù)模型擬合的主要統(tǒng)計(jì)指標(biāo)剩余標(biāo)準(zhǔn)差S和相關(guān)系數(shù)R,選出了各個(gè)樹種組擬合效果最好的的林分平均樹高生長(zhǎng)率模型,見表3。4編制精度檢驗(yàn)采用相關(guān)系數(shù)、剩余標(biāo)準(zhǔn)差、總相對(duì)誤差、預(yù)估精度4項(xiàng)指標(biāo)對(duì)林分平均樹高生長(zhǎng)率模擬值的編制精度進(jìn)行檢驗(yàn)。檢驗(yàn)數(shù)據(jù)分布在全省各種立地條件上森林資源調(diào)查數(shù)據(jù),分布地區(qū)與建模數(shù)據(jù)分布相同。通過(guò)檢驗(yàn),各樹種(組)模擬方程的相關(guān)系數(shù)、剩余標(biāo)準(zhǔn)差、總相對(duì)誤差、預(yù)估精度均符合建模精度要求。檢驗(yàn)結(jié)果見表4。5應(yīng)用高生長(zhǎng)過(guò)程表的技術(shù)保障利用森林資源二類調(diào)查數(shù)據(jù),建立了各主要樹種的林分樹高生長(zhǎng)率模型,并導(dǎo)出林分樹高生長(zhǎng)過(guò)程表,應(yīng)用于遼寧省森林資源變檔、森林經(jīng)營(yíng)方案編