检索结果-内蒙古大学图书馆

林业科学 2022年第10期58卷 10-23页

作者：冯林艳谭炳香刘清旺周超凡于航张会儒符利勇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 国家林业和草原局林业遥感与信息技术重点实验室北京100091 中国林业科学研究院华北林业实验中心北京102300

【目的】比较国产高分二号(GF-2)卫星影像不同方法组合下的崇礼冬奥核心区土地覆盖分类和优势树种识别效果,分析处理单元、空间分辨率、特征集、分类算法对总体精度和树种分类精度的影响,为崇礼区土地覆盖和树种分类相关研究提供经验参... 详细信息

【目的】比较国产高分二号(GF-2)卫星影像不同方法组合下的崇礼冬奥核心区土地覆盖分类和优势树种识别效果,分析处理单元、空间分辨率、特征集、分类算法对总体精度和树种分类精度的影响,为崇礼区土地覆盖和树种分类相关研究提供经验参考,促进国产高分系列数据的行业应用。【方法】以崇礼冬奥核心区为研究对象,以GF-2影像为数据源,分别从不同处理单元(像元、对象)、不同空间分辨率(1和4 m)、不同特征集(光谱特征、纹理特征、形状特征)、不同分类算法4个维度对比分析50种不同方法组合下的土地覆盖分类效果,同时识别白桦和华北落叶松2个优势树种。基于无人机航拍影像和二类小班数据获取训练和验证样本,采用总体精度和Kappa系数评价不同方法下的整体分类效果,由制图精度和用户精度计算的调和平均值(F1)评价优势树种分类精度。【结果】1)像元水平4 m分辨率光谱特征集的MLC法土地覆盖分类精度最高,总体精度为79.65%,Kappa系数为0.722;华北落叶松林最高F1为0.79,对应分类方法组合为对象水平1 m分辨率光谱+纹理+形状特征集的Bayes法;白桦林最高F1为0.77,对应分类方法组合为对象水平1 m分辨率光谱+纹理特征集的Bayes法;2)不同分类算法的分类精度与空间分辨率、特征集之间没有确定的响应规律,在控制其他条件尽可能相同的情况下,空间分辨率提高、特征增加不一定会提升分类精度;同一分类算法在不同空间分辨率或特征集下,对其他某一因素变化的响应方向和程度也不相同;3)土地覆盖分类在像元水平表现更好,华北落叶松林的像元和对象水平方法没有显著差异,白桦林在对象水平表现更好;4) SVM分类算法在不同处理单元、不同空间分辨率、不同特征集下均有稳定的高精度表现,监督统计分类算法MLC和Bayes也有很优异表现。【结论】GF-2数据在崇礼冬奥核心区土地覆盖分类和优势树种识别方面表现较好,分类效果受空间分辨率、处理单元、特征集、分类算法等多因素影响。

关键词：冬奥核心区 GF-2影像土地覆盖树种分类空间分辨率

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气候敏感的落叶松人工林林分生物量模型研究

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林业科学研究 2021年第6期34卷 20-27页

作者：何潇徐奇刚雷相东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实验室北京100091

[目的]建立林分生物量模型,分析不同因子对林分生物量的影响,为区域尺度生物量的估算提供模型和依据。[方法]以东北和华北地区7个省份的落叶松人工林为研究对象,利用第8次一类清查固定样地数据,采用普通最小二乘方法和稳健回归方法建立... 详细信息

[目的]建立林分生物量模型,分析不同因子对林分生物量的影响,为区域尺度生物量的估算提供模型和依据。[方法]以东北和华北地区7个省份的落叶松人工林为研究对象,利用第8次一类清查固定样地数据,采用普通最小二乘方法和稳健回归方法建立林分生物量模型。采用主成分分析和相关分析法筛选气候变量,建立气候敏感的林分生物量模型(包括地上生物量A_(GB)和总生物量T_(GB))。使用决定系数(R^(2))、均方根误差(RMSE)和相对均方根误差(rRMSE)评价模型。将各因子的解释率分解为独立解释和共变部分,量化不同因子的解释率。[结果](1)最优基础模型形式为变量直接引入,最优A_(GB)和T_(GB)模型R^(2)分别为0.967、0.953,地上部分的大于总量。普通最小二乘回归和稳健回归结果类似,稳健回归稍优于普通最小二乘回归,基于稳健回归的最优A_(GB)模型的RMSE、rRMSE要比对应的普通最小二乘回归模型分别低0.046 t·hm^(-2)、0.085%,对于T_(GB)则分别低0.059 t·hm^(-2)、0.081%。(2)A_(GB)和T_(GB)与湿热指数(AHM)相关系数较大,分别为-0.350和-0.363,气候敏感的林分生物量模型进一步提升了的模型预测效果,A_(GB)的R^(2)提高了0.41%,而RMSE和r RMSE降低了6.85%;T_(GB)的R^(2)提高了0.63%,误差统计量降低了6.79%。(3)A_(GB)和T_(GB)的林分因子独立解释分别为87.37%、82.32%,气候因子独立解释分别为0.40%、0.60%,共变部分分别为9.33%、9.98%,林分因子的解释率远大于气候因子,共变部分较大。[结论]当林分生物量模型的建模数据质量较高时,稳健回归和普通最小二乘回归建立的模型差异不大,但气候因子对林分生物量具有显著影响,需要建立气候敏感的林分生物量模型进行生物量估计。

关键词：林分生物量模型稳健回归林分因子气候因子解释率量化

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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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基于Richards方程的冷杉树高曲线深度神经网络激活函数

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林业科学 2023年第10期59卷 50-56页

作者：徐奇刚雷相东郑宇胡兴国雷渊才何潇中国林业科学研究院资源信息研究所北京100091 国家林业和草原局华东调查规划院杭州310000 国家林业和草原局森林经营与生长模拟实验室北京100091 吉林省汪清林业局汪清133200

【目的】提出一个基于理论生长方程(Richards公式)的激活函数,解决神经网络算法在森林生长建模时输出可能不符合生物学规律的问题,为神经网络在森林生长建模方面的应用提供一个新的思路和方法。【方法】以吉林省汪清林业局臭冷杉为研究... 详细信息

【目的】提出一个基于理论生长方程(Richards公式)的激活函数,解决神经网络算法在森林生长建模时输出可能不符合生物学规律的问题,为神经网络在森林生长建模方面的应用提供一个新的思路和方法。【方法】以吉林省汪清林业局臭冷杉为研究对象,利用96株解析木数据,分别建立传统非线性回归模型、基于普通激活函数的深度神经网络模型和新的基于Richards激活函数的深度神经网络树高-胸径模型。【结果】相较基于普通激活函数的深度神经网络模型,新的基于Richards激活函数的深度神经网络模型具有明显的树高渐近线,更符合生物学规律。与传统非线性回归模型(直接使用Richards公式拟合)相比,新的基于Richards激活函数的深度神经网络模型精度略有提高,R2提升0.175%,均方根误差(RMSE)与平均绝对误差(MAE)分别降低2.282%和4.011%。【结论】提出一个基于Richards方程的深度神经网络激活函数,具有如下优点:1)输出一定存在一个合理的最大值;2)配合合理的神经网络结构可使输出一定大于1.3;3)将传统回归方法拟合得到的参数作为神经网络模型输入,能使神经网络的训练得到先验知识。

关键词：深度神经网络激活函数理论生长方程树高-胸径模型

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基于林分潜在生长量的立地质量评价方法与应用

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林业科学 2018年第12期54卷 116-126页

作者：雷相东符利勇李海奎李玉堂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北京100091 吉林省林业调查规划院长春130022

【目的】提出一种基于林分潜在生长量的立地质量评价方法,为精准提升森林质量提供可靠依据。【方法】首次严格定义潜在立地生产力概念,推导出潜在生产力和现实生产力的模型和计算方法,提出立地元素-林分元素-林分生长类型-现实生产力和... 详细信息

【目的】提出一种基于林分潜在生长量的立地质量评价方法,为精准提升森林质量提供可靠依据。【方法】首次严格定义潜在立地生产力概念,推导出潜在生产力和现实生产力的模型和计算方法,提出立地元素-林分元素-林分生长类型-现实生产力和潜在生产力模型-落实到地块的立地质量制图技术流程,并以吉林省针阔混交林为例,利用4期一类清查固定样地数据,基于林分潜在生长量的立地质量评价方法开展案例研究。【结果】影响吉林省林地立地质量的主要立地因子包括地貌、海拔、坡位、坡度、土壤类型和腐殖质层厚度;采用立地类型约束的树高生长分级法,将6个因子组合的立地类型分为5个等级,针阔混交林不同立地等级的林分平均高、断面积和蓄积量生长模型具有较好的生物学意义和统计可靠性,决定系数(R^2)分别为0.991 8、0.986 6和0.984 2; 5个立地等级的潜在蓄积生产力在3.6～5.8 m^3·hm^(-2)a^(-1)间,并给出了立地潜在生长量对应的合理林分密度。【结论】基于林分潜在生长量的立地质量评价方法适用于纯林和混交林,可以回答一定立地的最大生产力及现存林分通过密度调控可以提高多少生产力。

关键词：立地质量潜在生长量立地分级林分生长类型混交林

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天然次生林碳储量生长模型与固碳能力驱动力研究

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北京林业大学学报 2023年第1期45卷 1-10页

作者：何潇李海奎张逸如黄金金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】针对采伐干扰后天然恢复的次生林,建立其碳储量生长模型及对应的碳汇模型,分析不同因子对固碳能力的驱动作用,为固碳能力量化评价提供科学依据。【方法】基于吉林省第9次森林资源连续清查固定样地数据筛选出的111个采伐后形成... 详细信息

【目的】针对采伐干扰后天然恢复的次生林,建立其碳储量生长模型及对应的碳汇模型,分析不同因子对固碳能力的驱动作用,为固碳能力量化评价提供科学依据。【方法】基于吉林省第9次森林资源连续清查固定样地数据筛选出的111个采伐后形成的天然次生林样地数据,采用Richards理论生长方程,以样地平均木的碳储量为因变量,以样地平均年龄为自变量,通过对年龄分组和迭代算法建立碳储量分级生长模型,通过对碳储量分级生长模型中的年龄求导得到碳汇分级生长模型。采用决定系数(R2)和均方根误差(RMSE)评价模型拟合效果。以地理因子、地形因子、气候因子、土壤因子和林分因子为自变量,基于一般线性模型,引入定性和定量因子交互作用,分析固碳能力的驱动力。【结果】(1)天然次生林碳储量分级生长模型的R2为0.9656,RMSE为2.61 kg,具有很好的拟合优度。(2)各个分级碳汇量最大的年龄分别为8、10、13、17和29年,以1000株/hm2的密度计算,5年时间的阈值为1.84 t/hm2,到30年时增加到10.78 t/hm2,各级间的阈值随年龄的增加而增加。(3)一阶定性和一、二阶定量交互的模型对平均木碳储量的解释最高,R2为0.9192,与不含交互项的主效应模型相比,R2提高了0.0885。(4)对于平均木碳储量,地理因子(经度和纬度)、地形因子(海拔、地貌、坡向、坡位和坡度)、枯枝落叶层厚度、气候因子(年均气温、极端最低温度、湿度指数、无霜期天数)、土壤因子(土壤厚度)和林分因子(年龄和优势树种)等因子有显著性影响;对于不同立地分级20年时碳密度,地理因子(纬度)、地形因子(地貌、坡度和坡向)、气候因子(极端最高温度、最热月平均温度和湿度指数)、土壤因子(土壤类型和砾石含量)和林分因子(优势树种)等因子有显著性影响,而海拔和腐殖质厚度等变量存在于交互项中,其主效应并不显著。【结论】天然次生林不同等级的碳密度在不同的时间段,等级间的阈值不同,随着年龄的增加,各级间的阈值不断增加,但不同等级间碳储量的相对差距随着年龄的增加而减小。引入交互作用可以提高模型对森林固碳的解释程度。纬度等地理因子,坡度、坡向等地形因子,湿度指数等气候因子和优势树种等林分因子是影响天然次生林固碳能力因素的关键因子。

关键词：天然次生林生长模型固碳分级影响因子

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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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基于广义可加模型的广东省森林土壤有机质影响因子

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生态学杂志 2022年第11期41卷 2278-2288页

作者：刘晓彤黄金金张逸如李海奎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

摸清森林土壤有机质的影响因子,可以为森林经营和森林质量提升提供依据。本研究基于1182个样地,采用克里金插值法分析了广东省森林土壤有机质的空间分布。以地理、地形、林分、气候、土壤物理和森林经营因子共52项因子为解释变量,以森... 详细信息

摸清森林土壤有机质的影响因子,可以为森林经营和森林质量提升提供依据。本研究基于1182个样地,采用克里金插值法分析了广东省森林土壤有机质的空间分布。以地理、地形、林分、气候、土壤物理和森林经营因子共52项因子为解释变量,以森林土壤有机质为响应变量,利用广义可加模型(generalized additive model,GAM)拟合,筛选出对土壤有机质影响显著的单因子。在此基础上,将影响显著的定性因子和定量因子分别交互,提取对于土壤有机质具有显著影响的交互项。结果表明:(1)森林土壤有机质的空间分布表现出明显的异质性,西北部高,中部偏西较高,南部沿海地区低。(2)采用GAM可以较好地拟合响应变量与解释变量的非线性关系。对森林土壤有机质具有极显著影响的因子包括坡度级、优势树种、土壤含水量、非毛管蓄水量和非毛管孔隙度;具有显著影响的因子包括经度、坡向、海拔、物种数量、腐殖质层厚、等温条件、年最低气温和土壤厚度。单因素GAM的修正确定系数为0.502,方差解释率为59.7%。优势树种、坡向和坡度级定性因子与经度、腐殖质层厚、等温条件、年最低气温、土壤含水量、非毛管蓄水量、非毛管孔隙度和土壤厚度定量因子的交互项对森林土壤有机质具有显著影响。交互GAM修正确定系数为0.515,方差解释率为59.8%。广东省森林土壤有机质受到地理、地形、林分、气候和土壤物理因子的共同作用,其中地形因子和土壤物理因子影响较大。研究结果能够为广东省森林质量提升和森林合理经营提供依据。

关键词：广义可加模型土壤有机质定性因子定量因子交互作用

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与年龄无关的马尾松优势高生长模型研究

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林业科学研究 2023年第2期36卷 178-185页

作者：张可欣刘宪钊国红刘丹雷渊才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]通过构建与年龄无关的理论生长方程,用于预测在年龄未知或不是有效影响因子时的马尾松人工林优势高。[方法 ]基于常用的Hossfeld IV、Lundqvist-Kolf、Richards、Schumacher等4个理论生长方程,推导其不含年龄因子的差分形式,构建... 详细信息

[目的]通过构建与年龄无关的理论生长方程,用于预测在年龄未知或不是有效影响因子时的马尾松人工林优势高。[方法 ]基于常用的Hossfeld IV、Lundqvist-Kolf、Richards、Schumacher等4个理论生长方程,推导其不含年龄因子的差分形式,构建与地位指数相关的可变参数、与年龄无关的马尾松优势高模型。[结果 ]在4种基础理论生长模型中,以Richards模型建立的与年龄有关的马尾松人工林优势高生长模型效果最优。与年龄无关模型的拟合精度均高于与年龄有关模型的拟合精度,Richards模型和Korf模型差分形式建立的与年龄无关的马尾松人工林优势高生长模型效果最优。在引入地位指数时,Hossfeld模型的拟合精度提高效果最明显,且以设定k为可变参数时,建立与年龄无关的马尾松人工林优势高生长模型效果最优。[结论 ]在异龄林或年龄难以获得时,与年龄无关的理论生长模型能够预测优势高的生长,将地位指数与可变参数建立函数关系代入模型拟合后,模型精度提高,可以更好地应用于预测林分生长。

关键词：差分方程年龄无关方法生长模型优势高

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广东省森林土壤养分异质性析因

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北京林业大学学报 2021年第2期43卷 90-101页

作者：刘晓彤李海奎曹磊张逸如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】分析不同环境因子对森林土壤养分的影响,探讨造成森林土壤养分异质性的原因,为森林经营和森林立地质量评价提供依据。【方法】基于广东省全国森林资源清查土壤调查数据,以有机质(OM)、碱解氮(AN)、有效磷(AP)和速效钾(AK)为因变... 详细信息

【目的】分析不同环境因子对森林土壤养分的影响,探讨造成森林土壤养分异质性的原因,为森林经营和森林立地质量评价提供依据。【方法】基于广东省全国森林资源清查土壤调查数据,以有机质(OM)、碱解氮(AN)、有效磷(AP)和速效钾(AK)为因变量,以地理因子、地形因子、土壤因子和林分因子四大类20个变量(10个定性因子,10个定量因子)为自变量,基于一般线性模型,采用向后剔除法筛选主效应因子,引入定性和定量因子交互,分析森林土壤养分的影响因子及影响程度。定量因子进行多元线性回归分析,定性因子通过多重比较分析水平间的差异。【结果】(1)对土壤养分影响较大的环境因子包括3个地理因子(经度、纬度和流域)、3个地形因子(海拔、坡位和坡度级)、4个林分因子(林下植被盖度、平均胸径、平均年龄、优势树种)。(2)影响因子对不同土壤养分的解释程度不一。AN的解释程度较高,均在0.30以上;OM和AK的解释程度在0.25以上;AP的解释程度较低,在0.20以上。交互作用显著提高了土壤养分的解释程度,平均增加0.141。其中AN提高到接近0.50,OM和AK分别超过0.45和0.40,最低的AP超过0.30。(3)通过多重比较分析,优势树种、流域、坡位不同土壤养分的不同水平间存在显著性差异。【结论】影响广东省森林土壤异质性的因素包括地理因子、地形因子和林分因子。不同土壤养分的影响因子并不完全相同,纬度、流域、海拔、坡位、成土母岩、平均胸径、平均年龄和优势树种8个因子对大多数土壤养分因子有影响。土壤养分中,OM和AN的解释程度较高,AP和AK的解释程度较低。交互作用显著提高了影响因子对土壤养分的解释程度。本研究提出的含定性因子的主效应筛选方法和引入一阶定性因子和定量因子交互,可以显著提高土壤养分的解释程度,对类似问题的解决有参考价值。

关键词：土壤养分异质性影响因子向后剔除法定性定量交互

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