林木胸徑與樹高的關(guān)系研究

魏 京

(建始縣國有東坪林場，湖北建始 445300)

林木的所有因子都存在著緊密的關(guān)系，而這些關(guān)系正是揭示林木生長規(guī)律和結(jié)構(gòu)的根本所在.胸徑的測量方便并且比較容易、精度高，與之相反樹高麻煩一些，誤差較大，給精準(zhǔn)林業(yè)經(jīng)營帶來一定的困難，據(jù)此尋找樹高胸徑的關(guān)系，用胸徑推算樹高，對(duì)林木因子的調(diào)查有十分重要的意義［1－4］.本文擬對(duì)胸徑與樹高的非線性分析，在通過大量數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上，通過對(duì)模型的比較，得出胸徑與樹高的最優(yōu)模型.

表1 紅松胸徑樹高原始數(shù)據(jù)表Tab.1 Red pine tree height diameter raw data table

1 胸徑與樹高的常用方程

據(jù)大量的研究表明，胸徑與樹高呈正相關(guān).為了對(duì)胸徑與樹高的相關(guān)關(guān)系進(jìn)行研究，找出其規(guī)律，將林木按樹高、胸徑兩個(gè)因子分組，胸徑以4 cm為徑階歸納成表1所示原始數(shù)據(jù)表［5］.

以表1中的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，徑階為橫坐標(biāo)，樹高為縱坐標(biāo)作圖，并依散點(diǎn)圖和趨勢，繪一條光滑的曲線，可以看破出樹高隨胸徑的變化規(guī)律，該曲線稱它為樹高曲線［6－8］，反映樹高隨胸徑變化的數(shù)學(xué)方程稱作樹高曲線方程或樹高曲線經(jīng)驗(yàn)公式，常用的樹高曲線方程類型有:

式中:d為胸徑;h為樹高;a0，a1，a2為方程參數(shù).

2 數(shù)據(jù)的加載

利用表1中的原始數(shù)據(jù)，在Matlab統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)式(1)～(5)進(jìn)行模擬擬合［9－10］，求解各參數(shù)值、概率P值、決定系數(shù)R2值和F值等，概率P值的大小來說明方程的顯著性，決定系數(shù)R2的大小來評(píng)價(jià)模型的擬合效果，其數(shù)值均在0～1之間，R2越趨近于1越好，模型則可靠，反之則不然。得到各模型的擬合，結(jié)果詳見表2和圖1.

表2 各模型的擬合結(jié)果及分析表Tab.2 Results and analysis table fit each model

圖1 胸徑與樹高擬合結(jié)果圖Fig.1 DBH and tree height fitting results

對(duì)模型，使用F檢驗(yàn)，根據(jù)回歸方差與剩余方差的比值來確定回歸關(guān)系的顯著性，比值越大，表明回歸關(guān)系愈顯著.當(dāng)F的值大于臨界值時(shí)，說明回歸方程顯著，詳見表2，可以發(fā)現(xiàn)5個(gè)方程均顯著.

3 結(jié)語

2)利用標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)建立的樹高曲線是一次成功的嘗試，它不但能控制樹高曲線的走勢形狀，而且能很好的利用各個(gè)樣地提供的信息，使得樹高的預(yù)估達(dá)到可接近實(shí)測樹高曲線水平.因?yàn)橄鄬?duì)樹高曲線模型本身所固有的優(yōu)良條件，所以既便是固定參數(shù)模型，精度都能滿足要求，若想進(jìn)一步提高材積的估計(jì)精度，可以選用可變參數(shù)模型.

3)樹高曲線模型的建立能在各類森林資源的調(diào)查和森林生物量調(diào)查等工作中進(jìn)行廣泛應(yīng)用.它能根據(jù)樣地每株測量記錄及平均樹高的測定，得到每株仰慕的估測值，進(jìn)而來推算材積.

4)由于人工林分樹高的變動(dòng)范圍本身就不大，該特征為多數(shù)種的合并建模奠定了良好的基礎(chǔ)，也為其它不同林分生物量估計(jì)、材積估計(jì)適宜使用多樹種樹高曲線模型提供了相當(dāng)?shù)目赡?

5)對(duì)于樹高生長模型的研究，不僅要考慮調(diào)查因子而且還要考慮海拔、離地條件、林分密度、坡向、坡位、土壤成分等，而影響樹高的因子眾多，可進(jìn)一步研究.

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