【技术实现步骤摘要】
一种确定天然林林分年龄的方法
[0001]本专利技术涉及林业
，特别涉及一种确定天然林林分年龄的方法。
技术介绍
[0002]林分年龄为林分内所有单木年龄的算数平均值或加权平均值，但是相对于人工林来说，天然林的直径结构、年龄结构、树种组成和林木间的关系等更为复杂。天然林分内的单木年龄分布梯度较大，且由于林木竞争、病虫害和自然衰老死亡等因素，林分在不同时期内存活的单木并不完全一致，因此林分年龄的数据获取困难，但是天然林分的生态系统稳定性强、抗干扰能力和自我修复能力强，确定天然林年龄可以为划分林分龄级和龄组、研究林分演替动态和评价立地质量等提供基础数据，对于贯彻落实我国天然林资源的保护修复和制定森林可持续经营的营林体制具有重要意义。
[0003]目前天然林分年龄确定的方法有目测法、钻取标准木髓芯以查数年轮、回归模型估计法和遥感估测法等，其中目测法主观性强、标准木法调查工作量大且成本高、遥感估测法适用于大范围内反演森林年龄。已有大量的研究表明林木胸径与林木年龄之间存在紧密的生长关系，以往的回归模型估计法中，单木水平的模型需要大量的解析木数据，间接计算林龄时易产生单木累积误差且模型的适用范围小，因此从林分水平出发，建立林分年龄与林分特征因子(如林分平均胸径)之间的回归模型以估算天然林分的年龄是一种简易可行的方法。连续多期的胸径调查数据容易获取且测量误差较小，还能持续反映出林木胸径增长与林分生长动态，因此本专利技术基于保留木的多期胸径数据与相应的调查时间间隔的关系来反推天然林分年龄。
技术实现思路
>[0004]本专利技术针对现有技术的缺陷，提供了一种确定天然林林分年龄的方法。
[0005]为了实现以上专利技术目的，本专利技术采取的技术方案如下：
[0006]一种确定天然林林分年龄的方法，包括：选择具有多期实测胸径的保留木计算林分平均胸径，以林分胸径年生长速率为依据划分林分立地等级，基于理论生长方程构建林分平均胸径与相应调查时间间隔之间的统计模型，再通过模型反推林龄计算公式确定天然林分年龄。
[0007]进一步地，所述确定天然林林分年龄的方法，包括如下步骤：
[0008]步骤一、拟合多期林分平均胸径与相应调查时间间隔的关系，确定模型参数：
[0009]以理论生长方程为基础，建立林分平均胸径与相应调查时间间隔的关系模型，待选的3个模型形式为：
[0010](1)Model 1：以Mitscherlich生长方程为基础，通过构造哑变量将立地等级体现在参数A上，模型形式如下：
[0011][0012](2)Model 2：以Richards生长方程为基础，通过构造哑变量将立地等级体现在参
数A上，模型形式如下：
[0013][0014](3)Model 3：以Richards生长方程为基础，通过构造哑变量将立地等级同时体现在参数A和参数C上，模型形式如下：
[0015][0016]其中，
[0017][0018][0019]式(1)～(5)中：D
gij
为第i个样地第j期的林分平均胸径，k为调查期数，D
gi1
为第i个样地第1期的林分平均胸径，ad
j
为第j期与调查初期的时间间隔，N为立地等级的级数，S
n
为哑变量(即当立地等级属于第n级时，其值为1，否则为0)，d为相邻立地等级间参数a的差值，g为相邻立地等级间参数c的差值，BAL
ij
为第i个样地第j期的单位面积内林分中所有大于林分平均胸径的单木的胸高断面积之和，r为与密度有关的参数。
[0020]模型参数通过拟合方程后获得：
[0021]步骤1
‑
1、筛选k个调查期内有k个实测胸径数据的保留木，每个样地内的保留木要求不少于5株，计算不同时期下各样地内保留木的林分平均胸径；
[0022]步骤1
‑
2、以样地内所有单木为主体，计算与距离无关的竞争指数BAL；
[0023]步骤1
‑
3、以首末两期的林分平均胸径确定年生长速率后，对建模样地划分立地等级；
[0024]步骤1
‑
4、将密度和立地的影响体现在基础模型中，并采用起始点约束，转换模型形式；
[0025]步骤1
‑
5、建立多期林分平均胸径与相应调查时间间隔的关系，采用最小二乘法拟合，获取模型参数。
[0026]步骤二、反推林分年龄计算公式，利用模型参数和首期胸径数据估计林分年龄：
[0027]步骤2
‑
1、由胸径生长模型反推林分年龄的计算公式；
[0028]步骤2
‑
2、确定样地的立地等级；
[0029]步骤2
‑
3、根据样地所处的立地等级明确参数，再由首期林分平均胸径推算样地的初期年龄；
[0030]步骤2
‑
4、根据不同调查时期的时间间隔可得其余时期下样地的年龄。
[0031]进一步地，步骤1
‑
1和1
‑
2中，获取建模数据的处理过程如下：
[0032]林分年龄是林分内各单木年龄的平均值，同时为了避免样地株数差异影响建模效果，采用林分平均胸径来估计林分年龄。基础数据为每间隔一段固定时间的连续调查数据，每期调查时记录样地内所有单木的实测胸径，以第一次调查期作为起始点，最后一次调查期作为终点，共k个调查期。由于林分内林木竞争会导致树木死亡，因此筛选样地中k个调查
期内皆存活的保留木参与建模，即k个调查期内有k个实测胸径数据，且要求保留木株数不少于5株，根据样地内筛选后的保留木胸径计算样地的林分平均胸径D
g
，计算公式如式(6)。样地内的所有单木共同反映林分的密度状况，因此以所有单木为主体，计算单位面积上样地内大于林分平均胸径的单木的胸高断面积之和BAL，计算公式如式(7)。
[0033]林分平均胸径D
g
，计算公式如下：
[0034][0035]式中：p为样地内的保留木株数，d
i
为第i株保留木胸径。
[0036]与距离无关的竞争指数BAL，计算公式如下：
[0037][0038]式中：T为样地内胸径大于林分平均胸径的单木株数，d
i
为第i株单木胸径，s为样地面积。
[0039]进一步地，步骤1
‑
3中，对样地立地等级划分包括如下步骤：
[0040]步骤三、划分样地的立地等级：
[0041]步骤3
‑
1、同一样地的多期林分平均胸径数据皆用样地号标注，以区分不同的样地并确保同一样地在不同时期时处于同一立地等级，按样地号升序排列；
[0042]步骤3
‑
2、采用首末两期的林分平均胸径计算年生长速率v，降序排列后并采用有序样本聚类进行初始分级，获得分类等级数N；
[0043][0044本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种确定天然林林分年龄的方法，其特征在于，包括：选择具有多期实测胸径的保留木计算林分平均胸径，以林分胸径年生长速率为依据划分林分立地等级，基于理论生长方程构建林分平均胸径与相应调查时间间隔之间的统计模型，再通过模型反推林龄计算公式确定天然林分年龄。2.根据权利要求1所述的一种确定天然林林分年龄的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、拟合多期林分平均胸径与相应调查时间间隔的关系，确定模型参数：以理论生长方程为基础，建立林分平均胸径与相应调查时间间隔的关系模型，待选的3个模型形式为：(1)Model 1：以Mitscherlich生长方程为基础，通过构造哑变量将立地等级体现在参数A上，模型形式如下：(2)Model 2：以Richards生长方程为基础，通过构造哑变量将立地等级体现在参数A上，模型形式如下：(3)Model 3：以Richards生长方程为基础，通过构造哑变量将立地等级同时体现在参数A和参数C上，模型形式如下：其中，其中，式(1)～(5)中：D
gij
为第i个样地第j期的林分平均胸径，k为调查期数，D
gi1
为第i个样地第1期的林分平均胸径，ad
j
为第j期与调查初期的时间间隔，N为立地等级的级数，S
n
为哑变量(即当立地等级属于第n级时，其值为1，否则为0)，d为相邻立地等级间参数a的差值，g为相邻立地等级间参数c的差值，BAL
ij
为第i个样地第j期的单位面积内林分中所有大于林分平均胸径的单木的胸高断面积之和，r为与密度有关的参数；模型参数通过拟合方程后获得：步骤1
‑
1、筛选k个调查期内有k个实测胸径数据的保留木，每个样地内的保留木要求不少于5株，计算不同时期下各样地内保留木的林分平均胸径；步骤1
‑
2、以样地内所有单木为主体，计算与距离无关的竞争指数BAL；步骤1
‑
3、以首末两期的林分平均胸径确定年生长速率后，对建模样地划分立地等级；步骤1
‑
4、将密度和立地的影响体现在基础模型中，并采用起始点约束，转换模型形式；步骤1
‑
5、建立多期林分平均胸径与相应调查时间间隔的关系，采用最小二乘法拟合，
获取模型参数；步骤二、反推林分年龄计算公式，利用模型参数和首期胸径数据估计林分年龄：步骤2
‑
1、由胸径生长模型反推林分年龄的计算公式；步骤2
‑
2、确定样地的立地等级；步骤2
‑
3、根据样地所处的立地等级明确参数，再由首期林分平均胸径推算样地的初期年龄；步骤2
‑
4、根据不同调查时期的时间间隔可得其余时期下样地的年龄。3.根据权利要求2所述的一种确定天然林林分年龄的方法，其特征在于：步骤1
‑
1和1
‑
2中，获取建模数据的处理过程如下：林分年龄是林分内各单木年龄的平均值，同时为了避免样地株数差异影响建模效果，采用林分平均胸径来估计林分年龄；基础数据为每间隔一段固定时间的连续调查数据，每期调查时记录样地内所有单木的实测胸径，以第一次调查期作为起始点，最后一次调查期作为终点，共k个调查期；由于林分内林木竞争会导致树木死亡，因此筛选样地中k个调查期内皆存活的保留木参与建模，即k个调查期内有k个实测胸径数据，且要求保留木株数不少于5株，根据样地内筛选后的保留木胸径计算样地的林分平均胸径D
g
，计算公式如式(6)；样地内的所有单木共同反映林分的密度状况，因此以所有单木为主体，计算单位面积上样地内大于林分平均胸径的单木的胸高断面积之和BAL，计算公式如式(7)；林分平均胸径D
g
，计算公式如下：式中：p为样地内的保留木株数，d
i
为第i株保留木胸径；与距离无关的竞争指数BAL，计算公式如下：式中：T为样地内胸径大于林分平均胸径的单木株数，d
i
为第i株单木胸径，s为样地面积。4.根据权利要求3所述的一种确定天然林林分年龄的方法，其特征在于：步骤1
‑
3中，对样地立地等级划分包括如下步骤：步骤三、划分样地的立地等级：步骤3
‑
1、同一样地的多期林分平均胸径数据皆用样地号标注，以区分不同的样地并确保同一样地在不同时期时处于同一立地等级，按样地号升序排列；步骤3
‑
2、采用首末两期的林分平均胸径计算年生长速率v，降序排列后并采用有序样本聚类进行初始分级，获得分类等级数N；式中：D
gk
为样地第k期(最后一期)的林分平均胸径，ad
k
为首末两次调查期的时间间隔；
步骤3
‑
3、根据胸...
【专利技术属性】
技术研发人员：李海奎，黄金金，张逸如，
申请(专利权)人：中国林业科学研究院资源信息研究所，
类型：发明
国别省市：
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