几种常见南方型杨树削度方程比较研究初探开题报告

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1. 研究目的与意义

研究的目的：利用回归拟合寻找适合南方型杨树的最佳削度方程。

研究的意义：树干形状的的变化直接影响到林木材积及材种出材量。削度是描述树干形状的最常用的指标之一，用以表达树干各部位直径随其距离树梢的长度而变化情况，利用削度方程，可以估测出树干任意高度处的直径或任意直径处的高度，然后估计树干任意分段的材积及树干总材积与材种出材量。削度方程主要被应用于树干的材积估算、森林植被模拟、出材率估算、仿真与优化造材中。还有随着计算机软件的发展，能够更快更准确的利用削度方程对树干进行分析。所以对于削度方程的研究还是相当重要的。

2. 国内外研究现状分析

国内研究概况：1982年，孟宪宇应用一致性削度与材积比方程探讨了利用削度方程编制材种出材率表的方法。1992年，严若海等人用变形形数导出新的削度模型，结果优于简单削度模型和分段模型。1995年，胥辉提出几个试验削度模型对天山云杉的最优模型进行研究。2000年李建贵等通过对天山云杉削度方程与材积比方程研究，编制了天山云杉的材种出材率表。2003年李忠孝等通过削度方程和有关材种造材标准对理论摸拟造材公式进行了推导验证，达到了造材标准系统差要求，解决了当前国内外利用削度方程编制出材率表时缺乏材种造材系统完整的查材理论公式问题。2005年陈希英编制了柳杉人工林林分出材率表。2009年张文祥根据洋口国有林场有代表性的杉木人工林样木资料，应用逐步回归技术和遗传算法建立可变参数削度方程，编制杉木人工林单木二元材种出材率表。

国外研究概况：在五十年代以前，我们主要是采用的是图解法绘制干形和削度曲线的方法，以此来描述树干削度的变化情况。这一阶段有Kuze于1873年提出著名干曲线方程 。但是由于受到计算条件等原因的限制，这个阶段的削度方程还过于简单，不能较好反映出树干干形变化情况。在进入六十年代以后，随着计算机技术在林业研究领域中的发展和普及，有效地解决了削度方程拟合方面的计算问题，因此削度方程再一次兴起了，从内容和形式上都要比五十年代时候的复杂得多，其中包括有四次多项式、六项式回归模型等。但相对于五十年代而言，其实并没有什么实质上的突破。到了七十年代，削度方程的研究又进入了一个新阶段，并且取得了突破性的发展。Demerschalk首次提出了一致性削度方程的概念，即由给定削度函数自零至全长区间的定积分所得到的树干材积值与指定的材积方程求得的材积相一致的材积。Rmerod首创了非线性回归的削度方程。Max和Barkartt创见性的提出分段多项式回归模型。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：本文主要研究的是对于几种常见南方型杨树树干直径沿其树干向上随干径位置的升高而逐渐减小变化的最佳削度方程。首先介绍削度方程的概念以及研究削度方程的目的与意义；其次挑选出适合的削度方程进行研究，对收集到的数据进行筛选，剔除不适于研究的数据；然后，介绍了关于回归方程的基本概念以及统计评价指标，借助matlab中的拟合工具curve fitting tool对数据进行拟合，从得出的参数估计值和拟合统计量中，进行初步的比较分析，再者通过图形方面的知识对比较优秀的模型进行比较，最终得出该组的最佳削度方程；最后通过比较多组的结果得出几种常见南方型杨树的最佳削度方程。

研究计划：

2-3月：收集资料，阅读相关资料

4. 研究创新点

能利用matlab中的拟合工具进行大量数据的拟合，并结合matlab编写的程序进行图形的比较，最终得出适合我国南方型杨树的最佳削度方程