用点抽样进行森林连续清查的研究

<正>用点抽样进行森林连续清查,国内外都有采用。如“席卷美国南部的森林清查新体系”和北欧三国的全国性连续清查都是以点抽样为基础。我国广西1977年开始的各级森林连续清查也采用了点抽样(角规控制检尺)。实践表明,用点抽样进行连续清查,不仅可能产生蓄积偏小误差,还可能产生断面积生长量的测算方法和精度问题。因此,国内外对此法的实践可行性存在着疑义。有必要对此法的实践可行性在理论和实践上作进一步的研究。 本文主要探讨了点抽样的效率,偏差及估计资源变化的方法和精度问题。 所用资料是以广西自治区用点抽样进行连续清查的2909个样点的生产性调查数据为基础,因为只有这样才能真正检验出这种方法在实践中所产生的问题,并找出相应解决办法。此外,为了对比分析,1980年复查时从全区2909个固定样点中又系统抽取了约1/4的样点(共717个),以样点为中心设置了面积为一市亩的方形样地717块进行每木调查,用之与相应样点的角规控制检尺调查结果作对比分析。同时还进行了一些模拟试验和理论分析。研究结果介绍如下:     

森林资源二类调查方法的改进及角规抽样监测体系的建立

针对我国森林资源二类调查方法与体系的现状进行了分析,采用小班不等概抽样及固定角规点抽样的方法建立森林资源动态监测体系.在理论上论述了小班不等概抽样的估计公式,并给出了具体的证明.在样本组织与估计方面提出了采用利用小班抽样主特征因子与抽样概率成比例的辅助因子、相关系数的方法,指出了采用先验信息具体确定相关系统的估计方法.在动态监测体系中具体给出了采用保留木确定小班蓄积生长量的具体公式.该方法避免了常规二类调查需采用县级加密样地控制方法耗资大、难操作的缺点,使森林资源二类调查自成体系,有利于小班调查与森林生态区域及环境调查结合,实现动态多层次监测.     

基于抚育间伐效应的长白落叶松人工林单木直径生长模型

【目的】分析抚育间伐对长白落叶松人工林单木胸径(D)生长的影响规律并对其进行模拟。【方法】基于黑龙江省孟家岗林场与江山娇林场10块固定样地复测数据,建立了基于抚育间伐效应的与树木距离无关的长白落叶松单木胸径5年生长量预估模型,量化了抚育间伐对林木直径生长的影响。长白落叶松单木直径生长模型为基于样地效应的单水平线性混合效应模型,根据赤池信息准则(AIC)和贝叶斯信息准则(BIC)等统计指标和似然比检验对模型进行比较和筛选,并采用独立样本数据对模型进行检验。【结果】当地位指数一定且林分年龄较小时,抚育间伐强度越大,林木直径生长量越大; 当林分年龄较大时,抚育间伐对林木直径生长影响不明显。同一林分中,林木直径生长量随林木径阶增大呈增大趋势。长白落叶松单木直径生长模型中显著自变量为:林木前期胸径的二次方(D²)、胸径的自然对数(ln D)、林分中大于对象木的所有林木断面积之和(B)、地位指数(I)、抚育间伐年龄(T_i)和间伐强度(P_i)。落叶松单木直径生长最优混合效应模型的AIC、BIC和均方根误差均小于一般线性模型。独立样本数据检验最优线性混合效应模型和一般线性模型的拟合效率分别为0.678 和0.624。【结论】基于抚育间伐效应的落叶松直径生长的最优线性混合效应模型优于一般线性模型。模型能够较好地量化抚育间伐对落叶松人工林单木直径生长的影响。     

杨树人工林生长与收获系统模型构建

基于南方杨树人工林各类试验固定标准地和历年调查收集的临时标准地共213块样地数据,构建了适合我国南方地区杨树人工林生长与收获的模型系统。系统模型集成了林分平均直径与断面积、林分直径分布、树高曲线和削度方程模型,以林分立地质量、林分年龄与林分密度为模型的控制变量,按不同经营强度类型给出了林分蓄积量与出材量收获模型,并开发了具有自主知识产权的系统软件。旁置样地检验表明:应用该杨树人工林生长与收获系统模型可以得到林分蓄积量与出材量的可靠估计,平均相对误差<10%。     

基于森林连清数据的林分直径结构生长规律研究

根据连续清查的固定样地及样木检尺有关数据,选择人工起源的同龄纯杉木样地２２６块,采用三参数Ｗｅｉｂｕｌｌ分布对每块样地的直径分布进行拟合,通过对分布参数与林分年龄的变化关系分析,提出大地域上林分直径结构生长的普遍规律。     

长白山3种主要林型林分生长过程研究

利用924株冷杉、844株云杉、183株白桦、158株山杨和227株落叶松解析木的数据,建立了长白山优势树种的直径生长方程。在相同的立地条件下,利用长白山245块云冷杉林、32块杨桦次生林和260块落叶松人工林固定样地,结合优势树种的直径生长方程,分析了长白山3种主要林型林分的平均直径、树高、单位面积林木平均株数和蓄积的生长过程。另外,用未参与建模的28块云冷杉林、4块杨桦次生林和30块落叶松人工林固定复测样地对拟合的3种林型林分生长过程模型进行检验,结果显示预估的相对误差为3.26%~4.96%,估计精度为95.04%~96.74%。     

长白山3种主要林型林分生长过程研究

利用924株冷杉、844株云杉、183株白桦、158株山杨和227株落叶松解析木的数据,建立了长白山优势树种的直径生长方程。在相同的立地条件下,利用长白山245块云冷杉林、32块杨桦次生林和260块落叶松人工林固定样地,结合优势树种的直径生长方程,分析了长白山3种主要林型林分的平均直径、树高、单位面积林木平均株数和蓄积的生长过程。另外,用未参与建模的28块云冷杉林、4块杨桦次生林和30块落叶松人工林固定复测样地对拟合的3种林型林分生长过程模型进行检验,结果显示预估的相对误差为3.26%~4.96%,估计精度为95.04%~96.74%。     

气候变化对落叶松人工林生物量生长的影响模拟

【目的】研究气候变化对落叶松人工林生物量及其生长的影响，为落叶松人工林碳估测和适应性经营决策提供依据。【方法】利用华北和东北地区第6～8次森林资源连续清查落叶松人工纯林固定样地数据，基于理论生长方程建立林分生物量生长模型。并将不同种落叶松作为哑变量，建立了气候敏感的林分生物量生长模型，气候因子为年湿热指数(AHM)。模拟未来气候不变、两种温室气体代表性浓度路径(RCPs)(包括RCP 4.5和RCP 8.5)3种气候变化情景下的林分生物量及其连年生长量，采用两种RCP气候情景与当前情景生物量估计结果的相对差值量化气候变化对林分生物量及其生长的影响。【结果】林分生物量的基础模型、含哑变量的模型、含气候变量和哑变量生长模型的决定系数R²分别为0.938 2、0.947 0和0.950 7,采用哑变量和考虑气候因子能够明显改善模型表现。模型模拟结果表明，与当前情景比较，各树种的林分生物量及其连年生长量在RCP 4.5和RCP 8.5气候变化情景下既有增加也有减少的趋势。对于林分生物量，RCP 4.5和RCP 8.5情景下的相对差值的均值区间分别为-3.02%～2.69%...     

杉木人工林不同密度管理定向培育大径材

通过不同经营密度杉木人工林生长进程的比较分析可知,在相同年龄下,杉木林树高、胸径和材积总生长量、连年生长量和平均生长量均随密度降低而增大,且密度小的林分连年生长量和平均生长量相交的时间推迟2～4 a,林木生长的速生期有延长的趋势,呈现出较强的生长后劲.密度管理是杉木大径材定向培育的关键措施,培育杉木大径材应在10 a前后,并且适时调整林分密度,以适当增加立木中大径木所占比例,促进大径木成材.保留密度以1 200株·hm-2左右较为适宜,可获得较高的大径材种出材量,提高单位面积的木材产量.     

密度调控对米老排中龄人工林生长的影响

【目的】密度是影响林分生产力的关键因素之一,分析密度调控对米老排中龄林生长的影响,进而为其间伐密度调控提供决策依据。【方法】以南亚热带中等立地两种不同密度调控的米老排中龄林为对象,按优势木、中等木、被压木的条件选取了28株标准木(每林分各14株),基于2 m区分段的中央断面积树干解析法和双侧t检验的统计分析法,对不同调控密度下米老排林分的平均木、优势木和林分蓄积等生长过程进行对比分析。【结果】米老排径向生长的缓慢期在第1～2年,速生期在第3～10年,衰减期在第14年后。树高的早期速生特性明显,连年生长量呈多峰状,速生期主要在第2～6年。平均木与优势木材积生长的缓慢期均在前6年,从第8年起均进入速生期; 密度对平均木材积连年生长与林分数量成熟时间的影响显著,哨平试验林(在第12年经过生长伐1次,伐后林分最终密度为1 200株/hm²)数量成熟在第24年,而青山试验林(分别在第12年、第17年、第25年经过3次生长伐后,林分最终密度为520株/hm²)直至第34年仍未达到数量成熟。中弱度间伐(株数间伐强度<30%)对中龄林蓄积总生长量的影响不显著,对林分蓄积连年生长量短期有一定影响; 强度间伐(株数间伐强度>30%)对中龄林蓄积总生长量与连年生长量的影响显著(P<0.05)。在第14年后,米老排树种的实验形数趋于稳定。【结论】林分密度调控在520～1 200 株/hm²的范围内,密度调控措施对米老排平均木的胸径和材积的生长影响显著(P<0.05),对林分树高和平均实验形数的影响不显著,对优势木的胸径与材积的短期生长影响显著(P<0.05),对其长期生长的影响不显著,对减小林分径阶分化及提高大径木比例的作用明显。     

排序集抽样下随机截尾数据的平均寿命估计

为了提高随机截尾数据平均寿命的估计效率,采用平均秩思想,提出了基于排序集抽样方法的非参数估计量,证明了新估计量的渐近正态性,确定了其渐近方差,并与简单随机抽样下相应估计量进行了估计效率的比较,结果表明,排序集抽样效率高于简单随机抽样.最后,实际数据的应用结果验证了理论结果的正确性.     

排序集抽样下定时截尾指数寿命数据的参数估计

针对定时截尾指数寿命数据的参数估计问题,采用排序集抽样方法,研究了指数分布参数的极大似然估计.针对排序集抽样下似然方程求不出解的问题,似然方程的部分项替换为期望,并给出修正极大似然估计.估计效率的比较结果说明:基于排序集抽样方法的修正估计量优于基于简单随机抽样方法的极大似然估计量.     

有序参数的一类AIC型信息准则

给出一种基于Akaike信息量准则(AIC)原理的参数估计方法.该方法给出了具有有序分布参数的正态分布的一种AIC偏差修正项的精确无偏估计量;且兼有自助抽样的功能得到了开发.     

一种提高激光光束强度分布检测精度的算法研究

提出了一种新的提高测量激光光束横向强度分布的方法.利用取样窗口内被测量点光强度值是取样窗口的小区域强度积分值的特点和相邻取样窗口的小区域强度积分值的积分区域的相互交迭的性质,借助于线性方程组理论,可提高激光光束横向强度分布测量方法的精度;采用该算法对多种模式的高斯光束进行了模拟比较计算,在不改变取样窗口大小的情况下,光束强度分布的精度有了明显提高.     

von Bertalanffy鱼类生长曲线两种常用拟合方法的一致性讨论

本文指出,拟合von Bertalanffy鱼类特殊生长曲线常用的Tomlinson-Abramson方法与Allen方法在参数点估计和区间估计方面没有什么本质的不同;以拟庸鲽(Pleuronectes platessa L)雌鱼的生长为例,对其参数估计量性质作模拟研究的结果表明;各参数估计量的非线性性态是显著的。     

Spatial variation in community structure of a subtropical evergreen broad-leaved forest: Implications for sampling design

With the full survey data for a 24-ha subtropical evergreen broad-leaved forest dynamics plot,we evaluated spatial variation in forest structure characteristics(basal area and aboveground biomass),and calculated the minimal sample size and total sampling area necessary to estimate the forest structure characteristics within 20%(±10%) of the observed values with 95% probability for particular quadrat sizes by using a computer program that is designed to simulate the sampling process by allowing different sized quadrats to be randomly located within the sampling region.We found that(1) based on the 600 20 m×20 m subplots,basal area and aboveground biomass displayed a high degree of variation,with respective coefficients of variation of 27% and 31%;(2) based on the computer simulation analysis,the variability of basal area and aboveground biomass decreased with increasing quadrat size.The number of quadrats required to achieve the specified degree of precision dropped sharply with the increase of quadrat size.However,the total sampling area increased with increasing quadrat size,suggesting that using several small quadrats across the sampling area is more efficient than using fewer larger quadrats.Results of this study are valuable for evaluating the reliability of previous research and may assist researchers in designing effective sampling strategies for future field surveys,particularly in subtropical evergreen broad-leaved forests in China.     

人口普查净覆盖误差估计

针对我国和其它许多国家的政府统计部门在应用双系统估计量时,忽视对总体人口等概率分层、未考虑人口移动,以及未采取科学有效的方法计算双系统估计量抽样方差的问题,提出建立基于捕获-再捕获模型的双系统估计量及分层刀切抽样方差估计量的研究目标.为实现目标,采取现场调查、抽样估计及文献解读相结合的方法研究全面登记和抽样登记的双系统...     

基于极大后验估计的STUKF算法跟踪再入弹道目标

针对弹道导弹再入阶段飞行受力情况复杂多变,状态噪声未知时变的非线性跟踪问题,提出基于极大后验估计的STUKF非线性滤波跟踪算法。该算法采用最小偏度单行采样策略,在保证跟踪精度的同时,提高实时性;引入带有多重次优渐消因子的强跟踪算法,在线调整状态一步预测均方误差阵,提高系统对突发机动跟踪的稳定性;采用指数加权的方法,利用次优无偏MAP时变噪声统计估计器,在线估计未知系统过程噪声的统计特性,提高系统应对噪声变化的能力。仿真结果表明:该算法具有比不敏卡尔曼滤波算法(UKF)和扩展卡尔曼滤波算法(EKF)更好的跟踪性能。     

基于Bayes估计的有限元模型修正

讨论了基于Bayes方法来修正有限元动力模型问题 ,给出了利用Bayes方法估计参数的公式 .根据Bayes估计结果 ,应用矩阵逆特征值理论 ,提出了有限元模型修正方法 .最后用一个数值试验说明了该方法的有效性 .