高级检索

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

基于分段回归的人工红松冠形预估模型

高慧淋 李凤日 董利虎

高慧淋, 李凤日, 董利虎. 基于分段回归的人工红松冠形预估模型[J]. 北京林业大学学报, 2015, 37(3): 76-83. doi: 10.13332/j.1000-1522.20140324
引用本文: 高慧淋, 李凤日, 董利虎. 基于分段回归的人工红松冠形预估模型[J]. 北京林业大学学报, 2015, 37(3): 76-83. doi: 10.13332/j.1000-1522.20140324
GAO Hui-lin, LI Feng-ri, DONG Li-hu. Crown-shape model of a Pinus koraiensis plantation in northeastern China[J]. Journal of Beijing Forestry University, 2015, 37(3): 76-83. doi: 10.13332/j.1000-1522.20140324
Citation: GAO Hui-lin, LI Feng-ri, DONG Li-hu. Crown-shape model of a Pinus koraiensis plantation in northeastern China[J]. Journal of Beijing Forestry University, 2015, 37(3): 76-83. doi: 10.13332/j.1000-1522.20140324

基于分段回归的人工红松冠形预估模型

doi: 10.13332/j.1000-1522.20140324
基金项目: 

林业公益性行业科研专项(201204320、201004026)

详细信息
    作者简介:

    第一作者: 高慧淋,博士生。主要研究方向: 林分生长与收获模型。Email:ghl_2007@ 126.com 地址: 黑龙江省哈尔滨市和兴路26号东北林业大学林学院。责任作者: 李凤日,教授,博士生导师。主要研究方向:林分生长与收获模型。Email: fengrili@126.com 地址:同上。

    第一作者: 高慧淋,博士生。主要研究方向: 林分生长与收获模型。Email:ghl_2007@ 126.com 地址: 黑龙江省哈尔滨市和兴路26号东北林业大学林学院。责任作者: 李凤日,教授,博士生导师。主要研究方向:林分生长与收获模型。Email: fengrili@126.com 地址:同上。

Crown-shape model of a Pinus koraiensis plantation in northeastern China

  • 摘要: 利用黑龙江省孟家岗林场79株人工红松解析木4 538个枝条的实测数据,基于样条函数的分段回归技术,通过推导满足冠形曲线生物学约束(即梢头处树冠半径为0,拐点处树冠半径最大)连续分段函数,构建了人工红松的冠形曲线模型(分段抛物线方程、分段单分子式方程和分段幂函数方程)。采用模型的拟合优度指标、模型的检验指标及对模型拐点参数估计的合理性对备选模型进行评价,选出拟合人工红松冠形曲线的最优模型。采用模型再参数化方法,分别分析模型各参数与林木变量之间的相关性,最终在最优冠形曲线模型中加入胸径作为自变量,建立了人工红松树冠形状预估模型。研究结果表明:分段抛物线函数为描述人工红松冠形曲线的最优模型。人工红松冠形曲线参数及树冠大小与林木胸径(DBH)成正相关,经过再参数化后的树冠形状预估模型的调整决定系数(R2a)为0.659 6,估计标准误差(Sy.x)为0.524 5,模型的残差均方(MSE)为0.227 9,预估精度(p)为97.58%。随着DBH增大,红松冠形曲线拐点(相对冠深)出现的范围为0.72~0.95,平均值为0.81。总体上来看,以胸径为自变量、以稍头约束为条件的树冠形状预估模型能够很好的预测人工红松的树冠形状,为进一步估测红松树冠结构提供了基础。
  • [1] 赵东. 不同宽度杨树农田防护林带树冠结构特征[D]. 郑州:河南农业大学, 2011.
    [2] ZHAO D. The crown structure in relation to width of Polar field shelterbelts[D]. Zhengzhou: Henan Agricultural University, 2011.
    [3] LIN Y R. Study of crown structure in young growth and middle-aged Cunninghamia lanceolata forest [D]. Fuzhou:Fujian Agriculture and Forestry University, 2013.
    [4] 林月容. 杉木中幼林树冠结构研究[D]. 福州:福建农林大学, 2013.
    [5] 郭孝玉. 长白落叶松人工林树冠结构及生长模型研究[D].北京: 北京林业大学, 2013.
    [6] GUO X Y. Crown structure and growth model for Larix olgensis plantation [D]. Beijing:Beijing Forestry University, 2013.
    [7] WEI X H, SUN Y J, HUANG D H. Study on crownstructure for Masson pine plantation [J]. Journal of Northwest AF University: Nat Sci Ed, 2012,40(11):125-130,138.
    [8] 魏晓慧, 孙玉军, 黄冬辉. 马尾松人工林树冠结构研究[J]. 西北农林科技大学学报:自然科学版, 2012, 40(11):125-130,138.
    [9] WILL R E, NARAHARI N V, SHIVER B D, et al. Effects of planting density on canopy dynamics and stem growth for intensively managed loblolly pine stands [J]. Forest Ecology and Management, 2005,205(1-3): 29-41.
    [10] LU J, LI F R, ZHANG H R, et al.A crown ratio model for dominant species in secondary forests in Mao'er mountain [J]. Scientia Silvae Sinicae, 2011, 47(6): 70-76.
    [11] 卢军, 李凤日, 张会儒, 等. 帽儿山天然次生林主要树种冠长率模型[J]. 林业科学, 2011, 47(6): 70-76.
    [12] LI J Q, ZANG R G, JIANG Y X.Review on studies of architecture and morphological diversity for Fagus sylvatica L. [J]. Acta Ecologica Sinica, 2001, 21(1): 151-155.
    [13] LI F R, WANG Z F, WANG B S. Studies onthe effective crown development of Larix olgensis(Ⅰ): determination of the effective crown [J]. Journal of Northeast Forestry University, 1996, 24(1): 1-8.
    [14] OKER-BLOM P. Photosynthetic radiation regime and canopy structure in modeled forest stands[J]. Acta Forestalia Fennica, 1986,197:1-44.
    [15] CAMPO F C, MARSHALL P, LEMAY V, et al. A crown profile model for Pinus radiata D. Don in northwestern Spain[J]. Forest Ecology and Management,2009, 257(12):2370-2379.
    [16] LI F R. Modeling crown profile of Larix olgensis trees [J]. Scientia Silvae Sinicae, 2004, 40(5): 16-24.
    [17] LIU Z G, LIU J M, LI F R, et al.Fractal analysis of crown structure in Pinus sylvestris var. mongolica plantation [J]. Bulletin of Botanical Research, 2005,25(4):83-88.
    [18] KERSHAW J A, JR MAGUIRE D A, HANN D W.Longevity and duration of radial growth in Douglas-fir branches[J].Can J For Res,1990,20(11):1690-1695.
    [19] LU J.Crown structure and optimal spatial management for secondary forest in Maoershan mountain [D]. Haerbin:Northeast Forestry University, 2008.
    [20] 李俊清, 臧润国, 蒋有绪. 欧洲水青冈(Fagus sylvatical L.)构筑型与形态多样性研究[J]. 生态学报,2001, 21(1): 151-155.
    [21] QIN Y P, ZHANG H Q, CHEN Y F, et al. Canopy shape simulation of Chinese fir plantation based on simple competition index [J]. Forest Research, 2014,27(3): 363-366.
    [22] 李凤日, 王治富, 王保森. 落叶松人工林有效冠动态研究(Ⅰ):有效冠的确定[J]. 东北林业大学学报, 1996, 24(1): 1-8.
    [23] 李凤日. 长白落叶松人工林树冠形状的模拟 [J]. 林业科学, 2004, 40(5): 16-24.
    [24] LIU Z G, LI F R, YU J C. The study of individual tree model on Larix olgensis plantation [J]. Bulletin of Botanical Research, 2003, 23(2): 237-244.
    [25] YANG Y J. Spline analysis for two regression models[D]. Shanghai: East China Normal University, 2013.
    [26] 刘兆刚, 刘继明, 李凤日, 等. 樟子松人工林树冠结构的分形分析[J]. 植物研究, 2005, 25(4): 83-88.
    [27] 卢军. 帽儿山天然次生林树冠结构和空间优化经营[D].哈尔滨: 东北林业大学, 2008.
    [28] CHEN D S, LI F R, SUN X M, et al. Models to predict knot size for larch plantation using linear mixed model [J]. Scientia Silvae Sinicae, 2011, 47(11): 121-128.
    [29] DONG L H, LI F R, JIA W W, et al. Compatible biomass models for main tree species with measurement error in Heilongjiang Province of northeast China[J].Chinese Journal of Applied Ecology, 2011, 22(1): 2653-2661.
    [30] CLUZEAU C, LE GOFF N, OTTORINI J M. Development of primary branches and crown profile of Fraxinus escrlvior[J]. Can J For Res, 1994, 24: 2315-2323.
    [31] ROEH R L, MAGUIRE D A. Crown profile models based on branch attributes in coastal Douglas-fir[J]. Forest Ecology and Management,1997, 96: 77-100.
    [32] 覃阳平, 张怀清, 陈永富, 等. 基于简单竞争指数的杉木人工林树冠形状模拟[J]. 林业科学研究, 2014,27(3): 363-366.
    [33] JOSEPH C, JACK W, RICHARA M, et al. The determination of tree crown volume by layers[R]. USDA For Serv Res Pap, 1976.
    [34] 刘兆刚,李凤日,于金成. 落叶松人工林单木模型的研究[J]. 植物研究, 2003, 23(2): 237-244.
    [35] MOHREN G M J. Simulation of forest growth, applied to Douglas fir stands in the Netherlands[M]. Wageningen: PUDOC, 1987.
    [36] 杨玉娇. 基于样条函数的两类回归模型的研究[D].上海:华东师范大学,2013.
    [37] MAX T A, BURKHART H E. Segmented polynomial regression applied to taper equations[J]. Forest Sci, 1976,22:283-289.
    [38] 陈东升,李凤日,孙晓梅,等. 基于线性混合模型的落叶松人工林节子大小预测模型[J]. 林业科学,2011,47(11):121-128.
    [39] 董利虎, 李凤日, 贾炜玮,等. 含度量误差的黑龙江省主要树种生物量相容性模型[J]. 应用生态学报, 2011, 22(1): 2653-2661.
  • [1] 燕云飞, 王君杰, 姜立春.  基于混合效应模型的人工红松枝下高模型研建 . 北京林业大学学报, 2020, 42(9): 28-36. doi: 10.12171/j.1000-1522.20190366
    [2] 朱一泓, 高露双, 贾勃, 张平瑞, 王寅鹏, 欧礼金.  不同径级红松挥发性碳贡献变化特征及其影响因子分析 . 北京林业大学学报, 2019, 41(1): 10-19. doi: 10.13332/j.1000-1522.20180289
    [3] 张远艳, 邸雪颖, 赵凤君, 于宏洲, 杨光.  红松人工林地表针叶可燃物燃烧PM2.5排放影响因子 . 北京林业大学学报, 2018, 40(6): 30-40. doi: 10.13332/j.1000-1522.20170446
    [4] 梁德洋, 金允哲, 赵光浩, 董元海, 冷伟伟, 陈长林, 王欢, 赵曦阳.  50个红松无性系生长与木材性状变异研究 . 北京林业大学学报, 2016, 38(6): 51-59. doi: 10.13332/j.1000-1522.20150465
    [5] 臧颢, 雷相东, 张会儒, 李春明, 卢军.  红松树高-胸径的非线性混合效应模型研究 . 北京林业大学学报, 2016, 38(6): 8-9. doi: 10.13332/j.1000-1522.20160008
    [6] 王玉婷, 徐华东, 王立海, 李凤日, 孙虎.  小兴安岭天然林红松活立木腐朽率的调查研究 . 北京林业大学学报, 2015, 37(8): 97-104. doi: 10.13332/j.1000-1522.20150015
    [7] 张振, 张含国, 周宇, 刘灵, 于宏影, 王绪, 冯万举.  红松多无性系群体的种实性状变异研究 . 北京林业大学学报, 2015, 37(2): 67-78. doi: 10.13332/j.cnki.jbfu.2015.02.020
    [8] 张韫, 李响, 张帆, 廖苑如.  CO2升高对红松幼苗水分生理特征与土壤含水率变化的影响 . 北京林业大学学报, 2015, 37(1): 37-47. doi: 10.13332/j.cnki.jbfu.2015.01.004
    [9] 刘冉, 王振宇, 崔杰, 邓心蕊, 卢静.  前体物质和诱导子对红松松多酚合成的影响 . 北京林业大学学报, 2013, 35(5): 22-27.
    [10] 高露双, 王晓明, 赵秀海.  长白山阔叶红松林共存树种径向生长对气候变化的响应 . 北京林业大学学报, 2013, 35(3): 24-31.
    [11] 董利虎, 李凤日, 贾炜玮.  林木竞争对红松人工林立木生物量影响及模型研究 . 北京林业大学学报, 2013, 35(6): 14-22.
    [12] 王琪, 严善春.  外源茉莉酸类化合物系统诱导红松酚酸含量变化 . 北京林业大学学报, 2012, 34(6): 98-106.
    [13] 刘林馨, 刘传照, 毛子军.  丰林世界生物圈自然保护区森林生态系统服务功能价值评估 . 北京林业大学学报, 2011, 33(3): 38-44.
    [14] 石江涛, 李坚.  红松正常木与应力木木材形成组织中极性代谢物对比分析 . 北京林业大学学报, 2011, 33(6): 196-200.
    [15] 王琪, 彭璐, 严善春, 廖月枝.  松梢象对红松萜烯类挥发物的触角电位及行为反应 . 北京林业大学学报, 2011, 33(4): 91-95.
    [16] 陈列, 赵秀海, 张贇.  长白山北坡椴树红松林空间分布及其空间关联 . 北京林业大学学报, 2009, 31(3): 6-10.
    [17] 赵俊卉, 亢新刚, 刘燕.  长白山主要针叶树种最优树高曲线研究 . 北京林业大学学报, 2009, 31(4): 13-18.
    [18] 胡理乐, 闫伯前, 孙一荣, 朱教君, .  从径向生长量分析红松幼树生长光需求 . 北京林业大学学报, 2008, 30(2): 147-150.
    [19] 王玉涛, 常德龙, 齐春辉, 
    ZHAOGuang-jie, 刘常富, 张求慧, 匡文慧, 邹大林, 吴斌, 郑凌凌, 王云琦, 李吉跃, 徐文铎, 程占红, 段爱国, 李贤军, 鲁绍伟, 李雪峰, 温俊宝, 张灿, 李雪萍, 谭炳香, 刘金福, 赵燕东, 冯夏莲, 王玉杰, 温俊宝, 余新晓, 吴斌, LUOWen-sheng, 李吉跃, 赵广杰, 宋湛谦, 张建国, 吴庆利, 洪伟, 朱天辉, 白陈祥, 翟洪波, 何友均, 何承忠, 何正权, 李增元, 韩烈保, 何兴元, 张树文, 张路平, 韩士杰, 李俊清, 黄文豪, 刘凤芹, 骆有庆, 陈尔学, 林秦文, 姜伟, 骆有庆, FurunoTakeshi, 何静, ]魏晓霞, 张养贞, 张志毅, 匡秋明, ]陈玮, 郭忠玲, 童书振, 陈发菊, 梁小红, 梁宏伟, 张振明, 许志春, 张璧光, 曾会明, 安新民, 崔国发, 李颖, 赵桂玲, 胡伟华, 许志春, 张军, 郑兴波, 庞勇, RENQian, 雷渊才, 李福海, 刘君, 曹川健, 赵广亮, 李凤兰, 侯伟, 宋国正, PaulWolfgang, 郑杰, 杨凯, 董建生, 张有慧, 张全来, 田桂芳, 李考学, 姚永刚, 李永波, 赫万成, 李长明, 张世玺.  红松阔叶林内凋落物表层与底层红松枝叶的分解动态 . 北京林业大学学报, 2006, 28(3): 8-13.
    [20] 毕华兴, 吴娟, 明军, 宋瑞清, 程万里, 李艳华, 徐秋芳, 卜崇峰, 赵廷宁, 刘海军, 旷远文, 王鸿斌, 杨丽韫, 罗辑, 张志, 李贤军, 郝朝运, 张占宽, 王发国, 陈永亮, 王安志, 程根伟, 马忠明, 温达志, 刘一星, 张真, 冀瑞卿, 叶华谷, 曹子龙, 刘建梅, 谭秀英, 马洁, 李文华, 刘国彬, 张璧光, 骆有庆, 陈天全, 朱金兆, 张启翔, 习宝田, 姜培坤, 郭卫东, 沈泉, 陈玉福, 郑翠玲, 温俊宝, 孔祥波, 敏朗, 康向阳, 李文军, 刘鹏, 李伟, 邢福武, 周国逸, 兰彦平, 程放, 朱清科, 李笑吟, 裴铁, 沈佐锐, 则元京, 马其侠, 孙保平, 刘世忠, 张宇清, 金昌杰, 张志明, 何祖慰, 李延军, 丁国栋, 张德强, 金幼菊, 冯继华, 姚爱静, 陈红锋, 曹刚, 陶万强, 魏铁.  不同N、P源对红松根/土界面pH及磷有效性影响 . 北京林业大学学报, 2005, 27(2): 23-27.
  • 加载中
计量
  • 文章访问数:  495
  • HTML全文浏览量:  53
  • PDF下载量:  10
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2014-06-18
  • 修回日期:  2014-11-05
  • 刊出日期:  2015-03-31

基于分段回归的人工红松冠形预估模型

doi: 10.13332/j.1000-1522.20140324
    基金项目:

    林业公益性行业科研专项(201204320、201004026)

    作者简介:

    第一作者: 高慧淋,博士生。主要研究方向: 林分生长与收获模型。Email:ghl_2007@ 126.com 地址: 黑龙江省哈尔滨市和兴路26号东北林业大学林学院。责任作者: 李凤日,教授,博士生导师。主要研究方向:林分生长与收获模型。Email: fengrili@126.com 地址:同上。

    第一作者: 高慧淋,博士生。主要研究方向: 林分生长与收获模型。Email:ghl_2007@ 126.com 地址: 黑龙江省哈尔滨市和兴路26号东北林业大学林学院。责任作者: 李凤日,教授,博士生导师。主要研究方向:林分生长与收获模型。Email: fengrili@126.com 地址:同上。

摘要: 利用黑龙江省孟家岗林场79株人工红松解析木4 538个枝条的实测数据,基于样条函数的分段回归技术,通过推导满足冠形曲线生物学约束(即梢头处树冠半径为0,拐点处树冠半径最大)连续分段函数,构建了人工红松的冠形曲线模型(分段抛物线方程、分段单分子式方程和分段幂函数方程)。采用模型的拟合优度指标、模型的检验指标及对模型拐点参数估计的合理性对备选模型进行评价,选出拟合人工红松冠形曲线的最优模型。采用模型再参数化方法,分别分析模型各参数与林木变量之间的相关性,最终在最优冠形曲线模型中加入胸径作为自变量,建立了人工红松树冠形状预估模型。研究结果表明:分段抛物线函数为描述人工红松冠形曲线的最优模型。人工红松冠形曲线参数及树冠大小与林木胸径(DBH)成正相关,经过再参数化后的树冠形状预估模型的调整决定系数(R2a)为0.659 6,估计标准误差(Sy.x)为0.524 5,模型的残差均方(MSE)为0.227 9,预估精度(p)为97.58%。随着DBH增大,红松冠形曲线拐点(相对冠深)出现的范围为0.72~0.95,平均值为0.81。总体上来看,以胸径为自变量、以稍头约束为条件的树冠形状预估模型能够很好的预测人工红松的树冠形状,为进一步估测红松树冠结构提供了基础。

English Abstract

高慧淋, 李凤日, 董利虎. 基于分段回归的人工红松冠形预估模型[J]. 北京林业大学学报, 2015, 37(3): 76-83. doi: 10.13332/j.1000-1522.20140324
引用本文: 高慧淋, 李凤日, 董利虎. 基于分段回归的人工红松冠形预估模型[J]. 北京林业大学学报, 2015, 37(3): 76-83. doi: 10.13332/j.1000-1522.20140324
GAO Hui-lin, LI Feng-ri, DONG Li-hu. Crown-shape model of a Pinus koraiensis plantation in northeastern China[J]. Journal of Beijing Forestry University, 2015, 37(3): 76-83. doi: 10.13332/j.1000-1522.20140324
Citation: GAO Hui-lin, LI Feng-ri, DONG Li-hu. Crown-shape model of a Pinus koraiensis plantation in northeastern China[J]. Journal of Beijing Forestry University, 2015, 37(3): 76-83. doi: 10.13332/j.1000-1522.20140324
参考文献 (39)

目录

    /

    返回文章
    返回