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林草资源研究 2021年第5期 56-61页

作者：贺鹏陈振雄刘宪钊国家林业和草原局中南调查规划设计院中国林业科学研究院资源信息研究所国家林业和草原局森林经营与生长模拟重点实验室

构建湖南省马尾松和杉木林分断面积生长模型,为森林可持续经营提供基础生长数据。利用湖南省838块马尾松和1 484块杉木样地数据,从9个具有生物学意义的备选模型中选出一个最优基础模型。以树种、立地等级和起源作为哑变量,构建统一的林... 详细信息

构建湖南省马尾松和杉木林分断面积生长模型,为森林可持续经营提供基础生长数据。利用湖南省838块马尾松和1 484块杉木样地数据,从9个具有生物学意义的备选模型中选出一个最优基础模型。以树种、立地等级和起源作为哑变量,构建统一的林分断面积生长模型。结果显示:马尾松和杉木林分断面积最优生长模型都是Richards形式的模型,决定系数分别为0.985和0.987;引入树种、立地等级和起源作为哑变量后,与基础模型相比,断面积生长模型拟合精度都有提高,决定系数提高到0.992,均方根误差下降到0.682。研究表明:带树种、立地等级和起源的哑变量模型能同时反映马尾松和杉木林分断面积生长规律,这样既减少了建模工作量,又提供了不同林分合并建模的方法;湖南省杉木林分断面积生长上限值高于马尾松;相同林分密度条件下,马尾松和杉木的生长速率均随着立地质量的下降而降低。

关键词：断面积生长模型哑变量马尾松杉木 Richards方程

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不同林龄华北落叶松优势木生长与空间结构的关联性

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陆地生态系统与保护学报 2024年第1期4卷 1-10页

作者：倪靖峰吕世琪王占印周超凡刘宪钊中国林业科学研究院资源信息研究所国家林业和草原局森林经营与生长模拟重点实验室北京100091 山西省文峪河国家级湿地公园管理局吕梁030199 江西省森林资源保护中心南昌330046

【目的】优势木的生长与其周围的相邻木密切相关,探究不同林龄林分中相邻木构成的空间结构特征对目标林木生长的影响,可以为调整空间结构进而激发林分生长潜力提供理论依据。【方法】选择27 a、37 a和46 a 3种不同林龄的华北落叶松人工... 详细信息

【目的】优势木的生长与其周围的相邻木密切相关,探究不同林龄林分中相邻木构成的空间结构特征对目标林木生长的影响,可以为调整空间结构进而激发林分生长潜力提供理论依据。【方法】选择27 a、37 a和46 a 3种不同林龄的华北落叶松人工林,分别设置面积为90 m×60 m、120 m×120 m和120 m×120 m的大样地,以优势木和其最近4株邻近木构建空间结构单元,计算每株优势木的角尺度、大小比数、混交度和密集度等指标,分析不同林龄中优势木在不同空间结构间的生长差异。【结果】优势木胸径和树高年均增长量均有显著的林龄差异,年均增长量随林龄增大而降低。在27 a林分的结构单元中,处于随机分布、优势、零度混交和密集状态的优势木占比最高,优势木平均胸径分别在角尺度为0.50、大小比数为0、混交度为0.75和密集度为1时最大,优势木平均树高分别在角尺度为0、大小比数为0、混交度为0.75和密集度为0.75时最大。在37 a的结构单元中,处于随机分布、优势、零度混交和非常密集状态的优势木占比最高,优势木平均胸径分别在角尺度为0.50、大小比数为0、混交度为0.5和密集度为0时最大,优势木平均树高分别在角尺度为0、大小比数为0、混交度为0.25和密集度为1时最大。在46 a的结构单元中,处于随机分布、优势、零度混交和稀疏状态的优势木占比最高,优势木平均胸径分别在角尺度为0.50、大小比数为0和密集度为0时最大,优势木平均树高分别在角尺度为0、大小比数为0和密集度为0时最大。【结论】水平分布格局、树种多样性、自身个体大小和树冠竞争影响优势木生长特征。在演替过程中,优势木朝着减小聚集程度和竞争压力的方向上发展,适当提升优势木的混交程度和保证优势木个体的生长优势利于其胸径和树高生长。在质量选择阶段,宜进一步选择生长好的优势木作为目标树,适当抚育采伐,优化结构单元,以人工促进天然更新等手段提升林分稳定性。在近自然阶段,应及时清理枯立木,通过人工促进天然更新和清除干扰木,继续优化空间结构。

关键词：发育阶段结构单元空间结构参数优势木生长

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雄安新区土地利用变化及其对生态质量的影响

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浙江农林大学学报 2023年第5期40卷 1102-1110页

作者：潘婷王懿祥刘宪钊徐成立刘志军浙江农林大学环境与资源学院浙江杭州311300 浙江农林大学省部共建亚热带森林培育国家重点实验室浙江杭州311300 浙江农林大学浙江省森林生态系统碳循环与固碳减排重点实验室浙江杭州311300 中国林业科学研究院资源信息研究所国家林业和草原局森林经营与生长模拟重点实验室北京100091 中国雄安集团生态建设投资有限公司河北保定071699

【目的】研究雄安新区建区前后土地利用变化和生态质量动态变化,以期为雄安新区各行业建设和管理提供理论依据和数据支撑。【方法】以雄安新区3个县为研究区,基于2000、2017和2020年3期土地利用数据,利用遥感生态指数(remote sensing ec... 详细信息

【目的】研究雄安新区建区前后土地利用变化和生态质量动态变化,以期为雄安新区各行业建设和管理提供理论依据和数据支撑。【方法】以雄安新区3个县为研究区,基于2000、2017和2020年3期土地利用数据,利用遥感生态指数(remote sensing ecological index,RSEI)模型评价生态质量的时空变化特征,研究土地利用变化对生态质量的影响,探讨土地利用变化的生态效应。【结果】①传统城镇化建设阶段(2000—2017年)土地利用类型主要由耕地向建设用地和未利用地转移,新区建设阶段(2017—2020年)土地利用类型主要由耕地和未利用地向林地转移;②2000—2017年雄安新区RSEI均值从0.62下降至0.57,生态质量总体有所退化;2020年RSEI均值增加至0.59,生态质量轻微改善;③土地利用与生态质量的分布和变化在空间上基本一致,林地、耕地面积的增减对生态质量的变化影响显著。在当前建设水平和1 km空间尺度下,未利用地转耕地面积比每增加10%,则生态质量改善的面积比约增加13%;未利用地转林地面积比每增加10%,则生态质量改善的面积比约增加7%。【结论】雄安新区应维护林地和耕地质量和数量,改善雄安新区生态质量,从而有效促进雄安新区可持续健康发展。

关键词：雄安新区土地利用变化生态质量遥感生态指数城镇化

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非线性混合效应模型统一标准形式及应用

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中国科学：数学 2020年第1期50卷 15-30页

作者：符利勇唐守正中国林业科学研究院资源信息研究所国家林业和草原局森林经营与生长模拟重点实验室

非线性混合效应模型(nonlinear mixed effect model, NLMEM)对分析重复调查数据有着突出优势并且得到广泛应用.但是现有的混合模型仅包含单水平和逐级嵌套多水平的随机效应分析,没有包括交互作用及其他组合类型随机效应分析,因此,现有的... 详细信息

非线性混合效应模型(nonlinear mixed effect model, NLMEM)对分析重复调查数据有着突出优势并且得到广泛应用.但是现有的混合模型仅包含单水平和逐级嵌套多水平的随机效应分析,没有包括交互作用及其他组合类型随机效应分析,因此,现有的NLMEM没有一个统一的标准表达式.本文的目的在于提出一个包括所有随机效应类型NLMEM的统一表达式,并且给出正态分布NLMEM的一种参数计算方法 (线性逼近-逐步2次规划).通过落叶松实例和数值模拟验证表明,线性逼近-逐步2次规划算法具有较高的计算精度和较快的计算速度.该算法已在ForStat 2.2版本上实现.除此之外, NLMEM统一表达式还可推广到组变量情形,即考虑组变量的NLMEM.

关键词：交错随机效应嵌套随机效应一阶条件期望非线性混合效应模型逐步2次规划算法

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中国森林经理学研究进展与展望

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林业科学 2020年第9期56卷 130-142页

作者：张会儒雷相东李凤日中国林业科学研究院资源信息研究所北京100091 国家林业和草原局森林经营与生长模拟重点实验室北京100091 东北林业大学哈尔滨150040

森林经理学是林学的重要组成部分,是研究如何有效组织森林经营活动的应用基础理论、方法、技术和工艺的一门科学,在林业建设中发挥着重要作用。森林经理学20世纪初从日本引入中国,逐渐形成了一个学科群,包括森林经理学、测树学、遥感和3... 详细信息

森林经理学是林学的重要组成部分,是研究如何有效组织森林经营活动的应用基础理论、方法、技术和工艺的一门科学,在林业建设中发挥着重要作用。森林经理学20世纪初从日本引入中国,逐渐形成了一个学科群,包括森林经理学、测树学、遥感和3S技术、信息管理和系统科学在森林经理中的应用等。本文从森林经营理论与技术模式、森林资源调查监测与管理、林业统计与森林生长收获模型、森林经营计划与优化决策、林业遥感技术与应用、林业信息技术应用6方面对中国森林经理学60多年来的研究进展进行综述。在森林经营理论与技术模式方面,提出人工林多功能经营和结构化森林经营技术体系,森林经营理论与技术处于森林可持续经营指导下的近自然经营、多功能经营等实践探索和理论验证阶段。在建立和完善中国森林资源连续清查体系过程中,森林经理学科的研究提供重要技术支撑。随着现代统计学方法的应用逐步深入,提出一套完整的建立相容性立木地上生物量模型方法。建立气候敏感的林分生长模型,将碳储量作为经营目标成为森林多目标经营规划研究的一项重要内容,以满足气候变化背景下的生长收获预测和适应性经营需要。遥感技术发展迅速,在森林参数定量反演方面,主要进展集中在激光雷达以及多模式遥感数据的综合反演技术等;无人机在森林调查中也开始得到应用;研制高分林业遥感服务平台和应用系统,促进自主高分遥感数据的应用。研发大量森林资源管理应用系统,实现包含遥感影像、地理信息、小班区划和林地属性信息的全国林地“一张图”管理。尽管中国森林经理学在上述方面均已取得显著进展,但存在尚未形成中国特色的森林经营理论与技术体系、森林经营基础研究薄弱、森林资源监测体系时效性差、缺乏森林经营的计划工具等问题,总体上处于“跟跑”地位。森林的多功能及其实现是森林经理学研究的严峻挑战,也是森林经理学发展的难得机遇,需要发挥多学科综合交叉研究与产学研相结合的优势,开展森林经营的理论研究、应用基础研究以及技术和工艺研究,以适应现代林业发展需求。

关键词：森林经理调查监测经营规划生长模型遥感信息管理系统

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树木微钻仪钻针阻力表达方法研究

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农业机械学报 2021年第8期52卷 271-277,286页

作者：姚建峰赵燕东张会儒宋新宇雷相东唐守正信阳师范学院计算机与信息技术学院信阳464000 北京林业大学工学院北京100083 中国林业科学研究院资源信息研究所北京100091 国家林业和草原局森林经营与生长模拟重点实验室北京100091 信阳师范学院数学与统计学院信阳464000

树木微钻仪钻针阻力不能直接测量,但能通过直流电机的电流、电压、功率、转速等参数间接表达。为了提高钻针阻力测量精度,进一步研究了钻针阻力表达方法。阐述了树木微钻仪的工作原理,分析了钻针阻力与直流电机电流、电压、功率、转速... 详细信息

树木微钻仪钻针阻力不能直接测量,但能通过直流电机的电流、电压、功率、转速等参数间接表达。为了提高钻针阻力测量精度,进一步研究了钻针阻力表达方法。阐述了树木微钻仪的工作原理,分析了钻针阻力与直流电机电流、电压、功率、转速之间的关系,提出了6种钻针阻力表达方法。使用自主研制的树木微钻仪和德国Resistograph 650-S型微钻仪对4个树种的木材密度进行测试,分别建立自主研制微钻仪每种钻针阻力表达方法各自的平均值、Resistograph 650-S型钻针阻力平均值与木材绝干密度之间的线性模型。测试结果表明:自主研制的树木微钻仪直流电机电流、电压和功率与木材绝干密度之间的线性相关系数均大于0.9,因此可使用直流电机的电流、电压或者功率来间接表达钻针阻力;转速修正后的直流电机电压与木材绝干密度的相关性最高,因此使用转速修正后的直流电机电压表达钻针阻力更为适宜;自制微钻仪转速修正后的直流电机电压与木材绝干密度之间的线性相关系数比德国Resistograph 650-S型微钻仪高0.0053,说明自制树木微钻仪的设计方案和钻针阻力表达方法合理。

关键词：树木微钻仪微损测量钻针阻力线性模型

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不同环境类型对华北落叶松分布的潜在影响

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生态学报 2021年第5期41卷 1885-1893页

作者：刘宪钊韩文斌高瑞东贾俊峰白晋华徐建军高文强中国林业科学研究院资源信息研究所北京100091 森林经营与生长模拟国家林业局重点实验室北京100091 山西省管涔山国有林管理局宁武036700 山西农业大学太谷030800

植物分布-环境因子之间的关系是生态学、生物地理学研究中一个核心问题。采用最大熵物种分布模型,选取气候、土壤和地形3类环境类型中33个因子,对气候、气候-土壤、气候-地形、气候-土壤-地形4种环境组合对华北落叶松在河北省、山西省... 详细信息

植物分布-环境因子之间的关系是生态学、生物地理学研究中一个核心问题。采用最大熵物种分布模型,选取气候、土壤和地形3类环境类型中33个因子,对气候、气候-土壤、气候-地形、气候-土壤-地形4种环境组合对华北落叶松在河北省、山西省和内蒙古自治区的分布预测进行建模和检验。利用ArcGIS空间统计,划分华北落叶松分布适宜区,并制作分布适宜性等级图。结果表明,不同环境类型组合对华北落叶松分布影响的训练集和检验集的AUC值在0.965—0.983之间,均达到极准确的精度水平。在影响华北落叶松分布的主导因子上,气候、气候-土壤两种环境类型组合均为最热月的最高温度、温度的年较差和季节性温度变异,累计贡献率均达到74%以上,而气候-地形、气候-土壤-地形两种环境类型组合中海拔和坡度的影响最大,分别为48.8%和51.8%。在影响华北落叶松适生区(中、高、极高适宜区)面积上,气候、气候-地形两种环境类型组合差异不大,分别为102583km^(2)和100698 km^(2),而气候-土壤、气候-土壤-地形两种环境类型组合影响下的华北落叶松适生区面积出现显著下降分别为57134 km^(2)和66754 km^(2)。最大熵模型能够很好的预测华北落叶松分布,地形因子能明显改变单一气候因子对华北落叶松分布的预测结果,虽然土壤因子对落叶松分布格局的影响不大,但在适宜性、尤其是中等以上适宜区分布上,其影响作用显著。以上结论可为华北地区的生态修复和落叶松可持续经营提供依据。

关键词：华北落叶松物种分布模型环境类型组合分布适宜性制图

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基于机载LiDAR的高郁闭度华北落叶松林单木识别

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浙江农林大学学报 2022年第4期39卷 800-806页

作者：陈思宇刘宪钊王懿祥梁丹浙江农林大学环境与资源学院浙江杭州311300 浙江农林大学省部共建亚热带森林培育国家重点实验室浙江杭州311300 浙江农林大学浙江省森林生态系统碳循环与固碳减排重点实验室浙江杭州311300 中国林业科学研究院资源信息研究所国家林业和草原局森林经营与生长模拟重点实验室北京100091

【目的】高郁闭度华北落叶松林Larix principis-rupprechtii林木树冠交叉重叠,传统的基于高分辨影像的单木识别方法识别精度不高。利用机载LiDAR三维点云数据可提高高郁闭度华北落叶松林的单木识别精度。【方法】在点云数据预处理基础上... 详细信息

【目的】高郁闭度华北落叶松林Larix principis-rupprechtii林木树冠交叉重叠,传统的基于高分辨影像的单木识别方法识别精度不高。利用机载LiDAR三维点云数据可提高高郁闭度华北落叶松林的单木识别精度。【方法】在点云数据预处理基础上,提出基于点云空间特征的高斯核函数改进的均值漂移单木位置识别方法 (MSP),比较并分析MSP法与基于点云空间特征的区域生长点云分割方法 (RGP)、基于冠层高度模型的局部最大值单木位置识别方法 (LMC)和基于冠层模型的多尺度分割单木位置识别方法 (MSC)的单木识别效果。【结果】4种方法单木位置识别精度从大到小依次为MSP(89.30%)、LMC (85.60%)、RGP (77.50%)和MSC (70.00%),MSP的漏分误差和错分误差最小,分别为8.7%和8.0%,平均单木冠幅提取精度为90.18%。【结论】提出的MSP法对高郁闭度华北落叶松林单木位置识别具有较好的适用性,利用机载LiDAR可为提取华北落叶松林森林结构参数提供新的途径。图3表3参28。

关键词：单木位置识别机载LiDAR 高郁闭度均值漂移华北落叶松

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基于广义线性混合效应模型的蒙古栎林单木枯损建模及影响因子分析

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林业科学研究 2020年第6期33卷 105-113页

作者：李春明中国林业科学研究院资源信息研究所北京100091 国家林业和草原局森林经营与生长模拟重点实验室北京100091

[目的]通过基于广义线性混合效应模型的方法,建立枯损模型,提高枯损模拟和预测精度。[方法]以1995年在吉林省布设的295块蒙古栎永久样地作为研究对象,基于logistic回归及广义线性混合效应模型方法,考虑单木、林分、气象及立地等因子对... 详细信息

[目的]通过基于广义线性混合效应模型的方法,建立枯损模型,提高枯损模拟和预测精度。[方法]以1995年在吉林省布设的295块蒙古栎永久样地作为研究对象,基于logistic回归及广义线性混合效应模型方法,考虑单木、林分、气象及立地等因子对枯损的影响,构建单木水平枯损模型。并与传统广义线性模型方法进行比较,采用验证数据进行精度验证。[结果]表明:与固定效应模型相比,考虑样地水平随机效应后,模型的模拟精度获得极大的提高,并且达到极显著程度;在截距和胸径变量上考虑随机效应的模型模拟精度最高;对单木枯损有重要影响的因子中,林分公顷断面积、林分平均年龄及年平均夏季(5—9月)降水量(MSP)与单木枯损概率呈负相关,大于对象木断面积、林分公顷株数、气象因子中的年平均温度(MAT)及上一年8月至当年7月的降雪量(PAS)与单木枯损概率呈正相关,初始单木胸径对枯损的影响比较复杂,要和其他因子结合起来分析。[结论]甄别影响单木枯损的不同来源及重要影响因素,有助于进一步制定科学的森林经营措施。

关键词：广义线性混合效应模型单木枯损蒙古栎 logistic模型

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雄安新区国家储备林栽培模型设计

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林草资源研究 2021年第3期 47-52页

作者：陈京华国红贺鹏雷相东卢军刘宪钊国家林业和草原局世界银行贷款项目管理中心中国林业科学研究院资源信息研究所国家林业和草原局森林经营与生长模拟重点实验室国家林业和草原局中南调查规划设计院

对雄安新区国家储备林栽培模型进行阐述,包括设计原则、树种选择和栽培方案等内容,以期通过国家储备林的科学建设,打造蓝绿交织、环境优美、生物多样、生态宜居的雄安新区森林城市。

关键词：雄安新区混交复层异龄林国家储备林栽培模型

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