东北林区林分生长动态模拟系统的研究

【摘要】：本研究以东北林区主要树种(红松、云杉、冷杉、落叶松、樟子松、水曲柳、胡桃楸、黄菠萝、椴树、柞树、榆树、色树、枫桦、黑桦、白桦、杨树、柳树、杂木等)为研究对象,并利用黑龙江省1986、1990、1995、2000和2005年五期森林资源连续清查固定样地数据、黑龙江省各区域516棵主要树种的生物量数据和吉林、大兴安岭地区的多期的森林资源调查数据,建立了黑龙江省林分生长与收获模型、生物量模型和吉林、大兴安岭地区的单木模型。再通过Visual C++软件,把各个模型程序化,最后构成东北林区林分生长动态模拟系统。研究的主要内容包括： 1、对黑龙江省5期森林资源调查数据分析整理,考虑到地理位置的差异会影响模型的拟合效果,故将其分为6个区域。每个区域都可独立的建立本区域的各个模型,这就会导致区域间的模型不相容。为了解决这个问题,本研究引入含有区域信息的变量“哑变量”,参与到模型拟合过程中,分别建立6个区域和全省的独立且相容的断面积生长预估模型、林分蓄积量预估模型、林分密度动态预测模型、郁闭度模型和蓄积枯损率,并且利用独立的检验样本进行模型检验。检验结果表明,各模型的拟合精度高、适用性较强,可以得出这次研建的黑龙江省林分生长与收获模型的精度高、稳定性好。从而说明利用哑变量来解决,模型相容性的问题是具有可行性的。这些拟合效果很好的模型,可以帮助地区对林分的一些因子进行更新和动态预估,可以为今后黑龙江省的森林可持续经营提供必要的技术支撑和动态变化信息。 2、对黑龙江省5个区域收集的516棵解析木数据进行汇总和测定,整理好各树种的生物量。在建立各部分生物量方程过程中,根、干、枝、叶分别拟合可以得到精度很高的拟合方程,说明此方程的拟合效果很好。当利用这些预估结果和实测的总生物量进行比较,会发现差距很大。进而出现了部分和整体间的相容性的问题,通过分析研究,采用了非线性度量误差变量联立方程组模型的想法。在构建各部分独立的生物量拟合方程后,再加上总生物量的方程的限制,这类模型参数求解的方法,不再是简单的最小二乘法,需采用二步或三步的最小二乘估计得到的参数,通过ForStat2.0软件进行拟合求解,其拟合效果很好,并可以看出这种方法的精度也很不错。 3、对现有的东北林区的单木模型进行研究和验证,通过参看相关文献和导师的研究成果,利用大兴安岭地区的3期和吉林两个林业局的2期森林资源调查数据,对这些树种的单木模型进行逐步回归,逐渐往拟合方程中引进新变量,直到拟合效果达到要求为止。因为影响其生长的因子作用或大或小,各树种的方程的自变量不尽相同,所以这种方法的得到的方程形式不一,但其每个树种的方程拟合的效果大部分精度较高。其中有几个树种数据较少的缘故,其精度不是很高,拟合效果不好。 4、通过对上面的模型进行检验,其模拟效果很好,可以广泛应用。但一个数学公式,不能直观地说明树木生长的动态变化。出于这种考虑,利用编程的方式,把本研究所有的模型程序化,并整合在一起,构建出东北林区林分生长动态模拟系统。

【关键词】：林分 动态模拟系统 生长与收获模型 单木模型 生物量模型 哑变量 联立方程组模型 东北林区
【学位授予单位】：东北林业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：S718
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