[发明专利]一种多尺度相容的林木年生长模型组建模方法

说明书

本发明公开一种多尺度相容的林木年生长模型组建模方法，以全省为总体，首先建立蓄积、胸径、树高的省级生长模型，再利用测算的各县转换系数，将省级生长均值模型转换到各县级生长本土模型；然后对各建模样地的蓄积生长进行分析校正；最后，采用多个模型式进行分别拟合，选取相关系数好，拟合精度高，预测均方误差小的模型式作为结果式。本发明能准确预测年度小量变化，且预测结果的年度间稳定性好；采用建立关联模型方程组，统一求解各类指标的模型参数，相较于现有技术，能统筹解决各相关模型的参数求解和模型相容问题。实现了省、市、县三个不同尺度的模型相容，提高了省、市、县三级预测结果的准确性。

技术领域

本发明属于林业技术领域，具体涉及一种多尺度相容的林木年生长模型组建模方法。

背景技术

模型预测是开展森林资源年度监测蓄积更新的重要方法。与蓄积关联的因子有立木类型、树种、胸径、树高、单位面积株数等因子，森林资源一张图年度更新中，如何利用森林资源连续清查年度监测样地数据，如何构建合适的模型体系，建立既与省级固定样地相协同，有良好精度保障，又能适用于省、市、县三级，是值得深入探讨的主题。

当前林木年度生长量模型研建面临的主要挑战是：

(1)年度监测，各类监测指标的变化量较小，无法精准预测各类指标年度变化状况；

(2)胸径、树高、单位面积株数、单位面积蓄积指标相关性强，目前没有构建一套相容的模型组，统一预测各类生长指标；

(3)建模样本为全省系统布设的度监测固定样地，在样本数量有限的情况下，没有好的方法构建省、市、县三个不同尺度相容，具有良好精度保障的模型组。

发明内容

发明目的：针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种多尺度相容的林木年生长模型组建模方法。

技术方案：为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明的一种多尺度相容的林木年生长模型组建模方法，以全省为总体，首先建立蓄积、胸径、树高的省级生长模型，再利用测算的各县转换系数，将省级生长均值模型转换到各县级生长本土模型；然后对各建模样地的蓄积生长进行分析校正；最后，采用多个模型式进行分别拟合，选取相关系数好，拟合精度高，预测均方误差小的模型式作为结果式。

具体包括以下步骤：

(1)样木基础数据预处理：对照往期年度检尺类型，梳理建模所需的年度样木检尺类型，剔除异常数据，建立自变量与因变量散点图进行异常值分析，采用标准差法分析异常数据。剔除的异常数据具体为：剔除以往年度均已采伐、枯死、多测的检尺木，删除采伐木，并对漏测木、错测木进行胸径模拟回归，确定建模检尺类型仅有保留木、进界木和枯死木。

(2)样地建模数据汇总：以小班为基本林分单元，乔木林为建模单元，以样地为基础建模数据，构建模型样本，计算各样地的往期年度的年林木蓄积，计算生长率；

(3)模型研建：选用多个方程作为比选模型，分别8个建模单元，利用非线性和线性回归模型建模方法，构建林木年生长模型；

(4)模型检验：利用建模性能指标，对模型建模结果进行数学评价，评估模型可靠性和预估精度；

(5)模型应用评价：选取有代表性的地区，采用最新二类数据，利用研建的模型，测算各地区的生长量与生长率，并与抽样结果比较，评价模型的实际应用效果。

进一步地，步骤(3)中，所述林木年生长模型包括林分蓄积模型、林分胸径模型、林分树高模型、林分株树更新模型、林分疏密度更新模型、散生四旁树或树带胸径模型、散生四旁树或树带树高模型、散生四旁树或树带蓄积更新模型。

进一步地，所述林分蓄积模型包括松类/杉类蓄积年生长率模型和硬阔/软阔蓄积年生长率模型，其中，松类/杉类蓄积年生长率模型如下：