基于非参数方法的落叶松树干削度方程
发布时间：2022-01-16 00:39
【目的】基于非参数理论,研究构建大兴安岭兴安落叶松（Larix gmelinii）非参数可加性树干削度方程,并与传统的Max and Burkhart参数削度方程进行对比。【方法】利用树高、胸径、不同高度处直径、不同部位高度等变量及其变形构建非参数可加性削度方程。采用7种光滑样条函数:薄板回归样条函数（TP）、 Duchon样条函数（DS）、三次回归样条函数（CR）、P-样条函数（PS）、高斯过程平滑样条函数（GP）、B-样条函数（BS）和局部回归光滑函数（LO）,基于R软件mgcv包的Gamm函数对非参数模型进行拟合。【结果】使用相对直径（d/D）作为因变量,胸径的平方（D2）、树高（H）、相对树高的算术平方根■作为自变量,构建兴安落叶松最佳非参数可加性树干削度方程。拟合结果表明:基于CR和LO样条函数的可加性削度方程具有较小的R2（决定系数）和较大的赤池信息量准则（AIC）值,且CR和LO的残差图重心线略呈中间高、两头低的趋势。其他基于5种光滑样条函数的可加性削度方程表现出相似的拟合结果。可加性模型除了使用LO样条函数外,其他样条函数都优...
【文章来源】：南京林业大学学报(自然科学版). 2020,44(06)北大核心CSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
拟合数据和检验数据胸径-树高的散点图
为了详细比较参数模型和非参数模型的拟合效果,分别绘制了各模型的残差分布见图2。从图2可以看出,基于光滑样条函数CR 和LO非参数模型(9)的残差图散点重心线略呈中间高、两头低的趋势,尤其是光滑样条函数LO重心线在预测值为22 cm时明显较高。参数模型Max的残差图散点重心线则略呈左高右低的趋势。其他各非参数模型(TP、 DS、PS、 GP和BS)显示了较均匀、随机的残差分布。2.2.3 非参数模型各变量的效应分析
非参数模型各变量的影响可以通过非参数模型的偏效应图来直观判断。图3表示除样条函数LO外非参数模型(9)添加不同光滑样条函数后的偏效应图。在同一个光滑样条函数对应的偏效应图中,可以看出所有模型中随着D2的变化,曲线表现出相似的变化趋势,随着D2增大相应样条函数估计表现出不确定性的趋势(置信区间变大)。所有模型中随着H的变化也具有相似的变化趋势,且在H较小时样条函数估计表现出不确定性的趋势(置信区间变大)。另外,样条函数估计随着相对树高平方根 ( h/Η ) 的增大而减小,表现出较强的非线性关系,其中在相对树高值较小时,CR样条表现出了严重的不确定性,且随着相对树高的增大出现了异常的折线变化,其他光滑样条函数的估计都随着相对树高的变化表现出相似的趋势。非参数可加性模型的截距和非参数项的拟合结果见表5,可以看出,影响拟合结果的变量有胸径的平方、树高、相对高度的算数平方根。通过对各模型的非参数项进行显著性检验发现P值均小于0.001,这说明这些变量对于树干干形变化有显著的意义。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Development of ecoregion-based merchantable volume systems for Pinus brutia Ten.and Pinus nigra Arnold.in southern Turkey[J]. Ramazan ?zelik,Yasin Karatepe,Nevzat Grlevik,Isabel Caellas,Felipe Crecente-Campo. Journal of Forestry Research. 2016(01)
[2]基于广义可加模型的气候对单木胸径生长的影响研究[J]. 余黎,雷相东,王雅志,杨英军,王全军. 北京林业大学学报. 2014(05)
[3]Segmented taper equations with crown ratio and stand density for Dahurian Larch （Larix gmelinii） in Northeastern China[J]. JIANG Li-chun LIU Rui-long College of Forestry, Northeast Forestry University, 26 Hexing road, Harbin 150040, Heilongjiang Province, P.R. China.. Journal of Forestry Research. 2011(03)
本文编号：3591591
【文章来源】：南京林业大学学报(自然科学版). 2020,44(06)北大核心CSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
拟合数据和检验数据胸径-树高的散点图
为了详细比较参数模型和非参数模型的拟合效果,分别绘制了各模型的残差分布见图2。从图2可以看出,基于光滑样条函数CR 和LO非参数模型(9)的残差图散点重心线略呈中间高、两头低的趋势,尤其是光滑样条函数LO重心线在预测值为22 cm时明显较高。参数模型Max的残差图散点重心线则略呈左高右低的趋势。其他各非参数模型(TP、 DS、PS、 GP和BS)显示了较均匀、随机的残差分布。2.2.3 非参数模型各变量的效应分析
非参数模型各变量的影响可以通过非参数模型的偏效应图来直观判断。图3表示除样条函数LO外非参数模型(9)添加不同光滑样条函数后的偏效应图。在同一个光滑样条函数对应的偏效应图中,可以看出所有模型中随着D2的变化,曲线表现出相似的变化趋势,随着D2增大相应样条函数估计表现出不确定性的趋势(置信区间变大)。所有模型中随着H的变化也具有相似的变化趋势,且在H较小时样条函数估计表现出不确定性的趋势(置信区间变大)。另外,样条函数估计随着相对树高平方根 ( h/Η ) 的增大而减小,表现出较强的非线性关系,其中在相对树高值较小时,CR样条表现出了严重的不确定性,且随着相对树高的增大出现了异常的折线变化,其他光滑样条函数的估计都随着相对树高的变化表现出相似的趋势。非参数可加性模型的截距和非参数项的拟合结果见表5,可以看出,影响拟合结果的变量有胸径的平方、树高、相对高度的算数平方根。通过对各模型的非参数项进行显著性检验发现P值均小于0.001,这说明这些变量对于树干干形变化有显著的意义。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Development of ecoregion-based merchantable volume systems for Pinus brutia Ten.and Pinus nigra Arnold.in southern Turkey[J]. Ramazan ?zelik,Yasin Karatepe,Nevzat Grlevik,Isabel Caellas,Felipe Crecente-Campo. Journal of Forestry Research. 2016(01)
[2]基于广义可加模型的气候对单木胸径生长的影响研究[J]. 余黎,雷相东,王雅志,杨英军,王全军. 北京林业大学学报. 2014(05)
[3]Segmented taper equations with crown ratio and stand density for Dahurian Larch （Larix gmelinii） in Northeastern China[J]. JIANG Li-chun LIU Rui-long College of Forestry, Northeast Forestry University, 26 Hexing road, Harbin 150040, Heilongjiang Province, P.R. China.. Journal of Forestry Research. 2011(03)
本文编号：3591591
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