[发明专利]一种基于理查德模型的树高预测方法

权利要求书

1.一种基于理查德模型的树高预测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、采集待预测高度的树所在范围的平均树高-年龄数据，根据平均树高-年龄数据确定理查德模型中的不确定参量，得到通用理查德模型；

S2、通过通用理查德模型获取各树龄阶段的树高，并将树高分别与立地因子和气象因子进行典型相关性分析，得到与树高相关的立地因子和气象因子；

S3、根据与树高相关的气象因子，获取气象因子随树龄影响树高的函数关系，得到影响函数；

S4、根据遗传算法，在通用理查德模型中拟合加入影响函数，确定与树高相关的气象因子和立地因子的权重，得到树高生长模型；

S5、根据树高生长模型，对待预测的树进行高度预测，得到预测结果。

2.根据权利要求1所述的一种基于理查德模型的树高预测方法，其特征在于，所述步骤S1中不确定参量通过最大似然估计进行拟合，具体方法为：

A1、根据待预测高度的树所在范围的树高样本，将树高样本按树龄排布，得到样本集D＝{x₁,x₂,...,x_n}；

A2、根据样本集D，获取联合概率密度l(θ)为：

A3、根据梯度算子获取最大似然值θ_max的求解方程为：

其中，θ＝[θ₁,θ₂,...,θ_z,...,θ_M]，θ表示不确定参数合集，θ_z表示不确定参数，z＝1,2,...,M，M表示不确定参数的总数，x_i表示树高样本，i＝1,2,...,n，n表示树高样本总数，p(·)表示似然函数。

3.根据权利要求1所述的一种基于理查德模型的树高预测方法，其特征在于，所述步骤S2包括以下分步骤：

S2.1、通过通用理查德模型获取各树龄阶段的树高；

S2.2、通过通径系数分析法对各树龄阶段的树高对应的气象因子和立地因子进行典型相关性分析，得到与树高相关的立地因子和气象因子。

4.根据权利要求3所述的一种基于理查德模型的树高预测方法，其特征在于，所述步骤S2.2中通过通径系数分析法对各树龄阶段的树高对应的气象因子和立地因子进行典型相关性分析的具体方法为：根据通径系数分析法，并以各树龄阶段的树高为因变量进行通径分析，获取各气象因子和各立地因子对应的通径因子，判断通径因子是否大于1，若是，则对应的气象因子或立地因子与树高相关，否则不相关。

5.根据权利要求3所述的一种基于理查德模型的树高预测方法，其特征在于，所述步骤S3中的影响函数b_j为：

b_j＝k^ct

其中，k和c表示影响函数待求取系数，b_j表示气象因子g_j随树龄的影响函数，j＝1,2,...,s，s表示与树高相关气象因子的总数，t表示时间。

6.根据权利要求1所述的一种基于理查德模型的树高预测方法，其特征在于，所述步骤S4包括以下分步骤：

S4.1、设定参数空间，并随机产生N个解，得到初始解集；

S4.2、通过初始解集获取气象因子的初始权重和立地因子的初始权重，将气象因子的初始权重和立地因子的初始权重作为个体，并根据初始权重，通过遗传算法拟合函数式y；

S4.3、计算个体的适应度，按照适应度比例从当前群体中选取N个个体，并将N个个体作为N个父代个体；

S4.4、对父代个体进行随机配对，以较大的交叉概率进行两点交叉操作，并以较小的概率对交叉后的个体进行变异操作，得到若干新一代个体和新一代群体，所述新一代个体为更新后的气象因子权重或立地因子权重，所述新一代群体为新一代个体的合集；

S4.5、判断是否满足终止条件，若是，则终止，得到气象因子的权重和立地因子的权重，否则返回步骤S4.3；

S4.6、根据气象因子的权重和立地因子的权重，获取最终的函数式y，得到树高生长模型。