基于空间自相关的天然蒙古栎阔叶混交林林木胸径-树高模型

编号 zgly0001565836

文献类型 期刊论文

文献题名 基于空间自相关的天然蒙古栎阔叶混交林林木胸径-树高模型

作者 娄明华  张会儒  雷相东  李春明  臧颢 

作者单位 中国林业科学研究院资源信息研究所  宁波市农业科学研究院  江西农业大学林学院 

母体文献 林业科学 

年卷期 2017年06期

年份 2017 

分类号 S758 

关键词 空间自相关  胸径  树高  自回归模型  空间滞后 

文摘内容 【目的】考虑林木间的空间自相关,构建基于空间自相关的林木胸径-树高模型,为可持续经营天然混交林提供理论依据。【方法】以天然蒙古栎阔叶混交林为研究对象,选择适宜的线性化林木胸径-树高模型为基础模型(BM),应用3个同步自回归(SAR)模型即空间滞后模型(SLM)、空间误差模型(SEM)和空间Durbin模型(SDM)研究该混交林的林木胸径-树高模型。同时,将Delaunay三角网(DT)矩阵、逆距离一次幂(ID1)、逆距离二次幂(ID2)、逆距离五次幂(ID5)、球状变异函数(SV)矩阵、高斯变异函数(GV)矩阵和指数变异函数(EV)矩阵共7个空间加权矩阵应用于SAR模型中。利用普通最小二乘法(OLS)估计BM参数,极大似然法估计3个SAR模型参数,并对4个模型的回归参数进行T检验,对3个SAR模型的自回归参数进行似然比检验。选择Moran’s I(MI)指数比较分析BM、SLM、SDM和SEM 4个模型的残差空间自相关,选择决定系数(R2)、均方根误差(RMSE)和Akaike信息准则(AIC)3个拟合指标比较分析4个模型的拟合效果。【结果】空间加权矩阵SV的BM残差MI值大于1,因此以下结果分析中将不再考虑SV。其他6个空间加权矩阵的BM和SLM残差MI值均显著大于期望值I0,但SLM残差MI值较相同空间加权矩阵的BM残差MI值小。除了GV和ID1外,其他4个空间加权矩阵的SDM残差MI值均与I0差异不显著。除了ID1外,其他5个空间加权矩阵的SEM残差MI值均与I0差异不显著。3个SAR模型的3个拟合指标均优于BM。在相同的空间加权矩阵中,SDM和SEM的3个拟合指标非常接近,但均优于SLM。在SDM和SEM中,不同空间加权矩阵(除GV外)根据3个拟合指标从优至劣的排序为ID2>DT>ID>ID5>EV。无论采用哪个空间加权矩阵,3个SAR模型的回归参数β1均与BM中的β1相似,且均显著不为零。相比β1,SEM和BM中的β0相似,但SDM和SLM中的β0与BM中的β0不相似,并且随着空间加权矩阵的变化而变化。应用于SAR模型的所有空间加权矩阵中,利用ID1得出的自回归参数ρ、γ和λ均明显高于利用其他空间加权矩阵计算的值。GV只有在SEM中才能使自回归参数λ显著。除了GV外,利用其他5个空间加权矩阵得出的ρ、γ和λ均显著。【结论】应用于SAR模型的7个空间加权矩阵中,SV和ID1为不合理的空间加权矩阵。SLM只能降低模型残差的空间自相关,改善模型拟合效果较SDM和SEM差。只要选择合适的空间加权矩阵,SDM和SEM就可以消除模型残差的空间自相关,提高模型拟合效果,其中ID2是最好的空间加权矩阵。利用ID2和SEM构建以树种为哑变量的胸径-树高模型,从而得出基于空间自相关的蒙古栎、杨桦(山杨和白桦)、红松的胸径-树高模型。