Developing Models for Tree Height Curves of Main Conifer Species in Yunnan Province

doi:10.13466/j.cnki.lyzygl.2019.04.007

Abstract

Abstract:

Tree height curve plays an important role in the forest management and yield regulation,the tree height curve model for main conifer species in Yunnan Province was established to provide reference for its forest management.Based on two periods of national forest inventory data in Yunnan Province,this paper takes Abies fabri,Pinus kesiya var.langbianensis,Pinus yunnanensis,Pinus armandii,Cunninghamia lanceolata as research objects,Richards etc.fifteen tree height curve models were selected as alternative models,the coefficient of determination,root mean square error,mean absolute error,total relative error and mean predict error were used as the evaluation indicators of the pros and cons of the model.The results show that Hossfeld can better describe the tree height curve of Abies fabri and Cunninghamia lanceolata,hyperbola can better describe the tree height curve of Pinus yunnanensis and Pinus armandii,Wykoff can better describe the tree height curve of Pinus kesiya var.langbianensis.The coefficient of determination of the optimal tree height curve model of Pinus yunnanensis is 0.676,and the coefficient of determination of other conifer tree specieses are greater than 0.710,the independent sample data test shows that the optimal tree height curve model of each tree species has good applicability,and has a good prediction effect on the tree height of the main conifer tree species in Yunnan Province.

Key words: Yunnan Province, tree height curve, conifer species

CLC Number:

S758
S791

QIN Yangping, LI Hua, LI Yongliang, ZHANG Chengcheng, WANG Meng. Developing Models for Tree Height Curves of Main Conifer Species in Yunnan Province[J]. FOREST RESOURCES WANAGEMENT, 2019, (4): 46-51.

Figures/Tables 4

Tab.1

Tab.2

List of tree height curve models

模型编号	方程名称	公式
1	幂函数	$H = 1.3 + a D b$
2	Wykoff等(1982)	$H = 1.3 + e (a + b D + 1)$
3	Bates and Watts(1980)	$H = 1.3 + aD b + D$
4	Loetsh等(1973)	$H = 1.3 + D 2 (a + bD) 2$
5	Schumacher(1939)	$H = 1.3 + a e - b D$
6	Mitscherlich(1919)	$H = 1.3 + a (1 - b e - cD)$
7	Ratkowsky(1990)	$H = 1.3 + a e - b D + c$
8	Logistic (1838)	$H = 1.3 + a 1 + b e - cD$
9	修正Weibull(Yang,1978)	$H = 1.3 + a (1 - e - b D c)$
10	Richards(1959)	$H = 1.3 + a (1 - e - cD) b$
11	Gompertz(1825)	$H = 1.3 + a e - b e - cD$
12	双曲线	$H = a - b D + c$
13	柯列尔(Rоляср,1878)	$H = 1.3 + a D b e - cD$
14	Hossfeld (1822)	$H = 1.3 + a (1 + b D - c)$
15	Korf (1939)	$H = 1.3 + a e - b D - c$

Tab.2

Tab.3

Error analysis of tree height curve models for main conifer species in Yunnan Province

树种	评价指标		模型编号
树种	评价指标		1		2		3		4		5		6		7		8		9		10		11		12		13		14	15
冷杉	R²	0.694		0.752		0.724		0.744		0.753		0.751		0.753		0.746		0.751		0.753		0.752		0.749		0.744		0.755		0.753
	RMSE/m	4.67		4.20		4.44		4.27		4.20		4.23		4.21		4.27		4.23		4.21		4.22		4.24		4.28		4.20		4.21
	MAE/m	3.82		3.22		3.57		3.32		3.24		3.26		3.24		3.30		3.25		3.24		3.24		3.27		3.34		3.23		3.25
	TRE/%	-0.88		0.01		-1.13		-0.55		0.13		0.00		0.11		-0.21		-0.16		0.01		-0.05		0.00		-0.30		0.07		0.20
	MPE/%	3.70		3.33		3.51		3.38		3.33		3.35		3.34		3.38		3.35		3.34		3.34		3.36		3.39		3.32		3.34
思茅松	R²	0.693		0.712		0.696		0.708		0.711		0.711		0.712		0.709		0.712		0.712		0.711		0.711		0.712		0.712		0.711
	RMSE/m	2.22		2.15		2.21		2.16		2.15		2.15		2.15		2.16		2.15		2.15		2.15		2.15		2.15		2.15		2.15
	MAE/m	1.81		1.71		1.80		1.75		1.71		1.72		1.72		1.74		1.72		1.72		1.72		1.72		1.72		1.72		1.72
	TRE/%	-0.26		0.02		-0.43		-0.17		0.07		0.00		0.01		-0.07		-0.02		-0.01		-0.02		0.00		-0.02		-0.01		0.01
	MPE/%	1.50		1.45		1.49		1.46		1.45		1.45		1.45		1.46		1.45		1.45		1.45		1.45		1.45		1.45		1.45
云南松	R²	0.665		0.674		0.665		0.676		0.671		0.676		0.676		0.673		0.676		0.676		0.676		0.676		0.676		0.676		0.676
	RMSE/m	2.16		2.13		2.16		2.12		2.14		2.12		2.12		2.14		2.12		2.12		2.13		2.12		2.12		2.12		2.12
	MAE/m	1.69		1.65		1.69		1.65		1.66		1.65		1.65		1.66		1.65		1.65		1.65		1.65		1.65		1.65		1.65
	TRE/%	-0.34		0.21		-0.61		-0.09		0.31		0.00		0.00		-0.11		-0.03		0.00		-0.03		0.00		-0.02		0.00		0.02
	MPE/%	0.86		0.85		0.86		0.85		0.86		0.85		0.85		0.85		0.85		0.85		0.85		0.85		0.85		0.85		0.85
华山松	R²	0.748		0.735		0.750		0.746		0.730		0.751		0.747		0.728		0.750		0.750		0.739		0.752		0.750		0.750		0.752
	RMSE/m	1.81		1.85		1.80		1.81		1.87		1.80		1.81		1.88		1.80		1.80		1.84		1.80		1.80		1.80		1.80
	MAE/m	1.43		1.45		1.43		1.42		1.46		1.41		1.43		1.50		1.43		1.42		1.46		1.41		1.43		1.42		1.42
	TRE/%	-0.32		0.31		-0.35		0.19		0.40		0.00		-0.09		-0.36		-0.21		-0.19		-0.20		0.00		-0.20		-0.19		-0.10
	MPE/%	2.30		2.36		2.29		2.31		2.38		2.29		2.30		2.39		2.29		2.29		2.34		2.28		2.29		2.29		2.28
杉木	R²	0.690		0.750		0.703		0.734		0.754		0.757		0.758		0.755		0.756		0.758		0.758		0.756		0.749		0.759		0.759
	RMSE/m	1.90		1.71		1.86		1.76		1.70		1.69		1.69		1.70		1.69		1.68		1.69		1.69		1.72		1.68		1.68
	MAE/m	1.50		1.30		1.48		1.35		1.29		1.28		1.28		1.28		1.28		1.28		1.28		1.29		1.29		1.28		1.28
	TRE/%	-0.71		-0.30		-1.13		-0.68		-0.20		0.00		0.03		-0.09		-0.09		0.00		-0.01		0.00		-0.20		0.01		0.05
	MPE/%	1.97		1.77		1.93		1.83		1.76		1.75		1.75		1.76		1.75		1.75		1.75		1.75		1.78		1.74		1.74

Tab.3

Tab.4

References 28

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树种	数据类型		样本数量		胸径/cm									树高/m
树种	数据类型		样本数量		平均值		最大值		最小值			标准差		平均值		最大值	最小值		标准差
冷杉	建模数据	172		32.7		101.8		6.5		17.4	19.0		36.0		4.0			8.4
冷杉	检验数据	53		30.7		81.3		7.0		15.6	18.2		32.5		5.9			7.8
思茅松	建模数据	563		15.9		33.8		5.6		4.9	12.3		23.5		3.3			4.0
思茅松	检验数据	146		16.1		34.5		5.1		5.5	12.4		23.0		3.8			4.2
云南松	建模数据	2772		13.6		36.3		5.0		4.9	9.3		26.6		2.2			3.7
云南松	检验数据	640		13.8		34.3		5.0		4.9	9.4		24.6		2.3			3.8
华山松	建模数据	329		13.0		41.1		5.4		5.9	8.5		22.5		2.8			3.6
华山松	检验数据	97		13.1		41.1		5.6		6.5	8.3		22.0		2.8			3.6
杉木	建模数据	474		11.7		35.2		5.1		4.9	8.7		19.6		1.9			3.4
杉木	检验数据	125		11.1		29.6		5.3		4.3	8.4		20.5		2.4			3.5

树种	模型编号	模型参数			评价指标
树种	模型编号	a	b	c	R²	RMSE/m	MAE/m	TRE/%	MPE/%
冷杉	14	31.22	606.11	2.01	0.754	3.95	3.01	-1.49	6.00
思茅松	2	3.47	-17.53		0.707	2.27	1.83	1.19	2.99
云南松	12	50.69	2522.02	47.72	0.671	2.21	1.70	-0.46	1.82
华山松	12	61.73	4922.05	79.88	0.745	1.83	1.40	-2.77	4.44
杉木	14	15.07	403.39	2.51	0.758	1.72	1.31	0.06	3.62