[发明专利]一种基于树木代谢速率理论的生物量模型预测方法及系统

说明书

本发明公开一种基于树木代谢速率理论的生物量模型预测方法及系统，以提高模型预测精度及普适性，主要步骤如下：步骤一：构建削度方程以精准预测干形动态变化规律及树干不同部位直径；步骤二：建立包含树干不同高度处直径的生物量预测模型，确定适于满足代谢速率理论生物量模型的相对树高；步骤三：建立削度方程和树干相对树高的相容性预测模型，以精准预测树干相对高度处直径；步骤四：基于树干相对高度处直径，建立生物量代谢速率理论模型，从而提高生物量代谢速率理论模型的普适性。本发明所提供的方法为提高生物量代谢速率理论模型的普适性提供新思路、新方法。

技术领域

本发明属于森林资源调查监测技术领域，具体涉及一种基于树木代谢速率理论的生物量模型预测方法及系统

背景技术

在应对全球气候变化及森林经营质量精准提升的时代背景下，构建普适性较高的生物量代谢速率理论模型，在森林生物量及碳储量的估算、监测和评价中具有重要意义。目前，国际上主要以胸径为自变量来构建生物量预测模型，为解决生物量模型预测精度及可加性等问题，已在模型结构、误差结构及参数估计方法等领域进行了研究。然而，主要基于胸径为自变量构建的生物量模型并不完全符合树木生长代谢速率理论。在不同林分条件下，由于生物量会受到年龄、竞争、树木大小等多种因素影响，导致胸径变量不足以解释生物量代谢速率理论模型产生的变异，从而使生物量模型的参数稳定性差且普遍存在异方差现象，在应用过程中降低了模型普适性。因此，通过构建描述树干形状的削度方程来预测树干不同部位直径，基于不同部位直径构建生物量模型，确定满足生物量代谢速率理论直径所在的树干相对高度，结合构建的削度方程来确定相对高度处直径，基于树干相对高度处直径构建生物量代谢速率理论模型，对提高模型普适性具有重要作用。然而，如何基于削度方程确定适于生物量代谢速率理论模型相对高度直径来提高模型普适性的研究非常缺乏。

发明内容

本发明的目的是为了解决当前以胸径为主要自变量构建的生物量模型，不满足生长代谢速率理论且模型普适性较低的问题，提供一种基于树木代谢速率理论的生物量模型预测方法，包括以下步骤：

S1.基于目标林分，通过选择目标林分的目标树木，采集目标树木的基本林分调查因子数据、解析木数据、生物量数据；

S2.基于基本林分调查因子数据、解析木数据，构建动态削度方程，用于预测树干不同位置直径；

S3.基于生物量数据，依据生物量代谢速率理论，构建树干相对高度预测模型，用于预测不同林分条件下满足生物量代谢速率理论的树干相对高度；

S4.基于动态削度方程和树干相对高度预测模型，构建相对高度处直径预测模型，用于预测不同林分条件下树干相对高度处直径；

S5.基于相对高度处直径预测模型，依据生物量代谢速率理论，构建满足树木代谢速率理论的生物量预测模型，用于预测目标树木的生物量。

优选地，动态削度方程为：

d＝f_d(DBH,H,h)+ε_d

其中：DBH为胸径/cm，H为树高/m，h为树干某一高度/m，d为树干某一高度处直径/cm，f_d为线性或非线性的削度方程函数，ε_d为削度方程处随机误差项。

优选地，树干相对高度预测模型的方程式为：

h_i＝f_h(SDI,AGE,SI)+ε_h

h_i为不同林分条件下相对树高/m，f_h为确定的树干相对高度表达式，SDI为林分密度指数株/hm²，AGE为林分年龄/a，SI为立地质量/m，ε_h为模型误差项，模型参数估计采用第一普通最小二乘法。

优选地，相对高度处直径预测模型的方程式为：