树高曲线的绘制
基于随机森林的杉木标准树高曲线
基于随机森林的杉木标准树高曲线作者：赵文纯张再鑫刘检明赖永超来源：《湖北林业科技》2021年第05期摘要：以湖北省赤壁市國有林场40块杉木人工林实测数据为例，运用随机森林方法，以胸径、优势树高、优势胸径为自变量，建立树高预测模型。
首先根据随机森林的置换精度重要性筛选出建模的自变量，并确定决策树的数量和竞争节点变量数，得到决定系数R2为0.945 0，均方误差MSE为2.696 6的随机森林树高预测模型。
利用检验数据对随机森林树高预测模型和传统树高预测模型分别进行精度检验。
结果表明：随机森林模型的拟合效果与预测效果都优于该传统树高模型，随机森林模型可以作为有效的树高预测技术。
关键词：杉木;标准树高曲线;随机森林中图分类号：S757;S791.27 文献标识码：A 文章编号：1004-3020（2021）05-0020-04Generalized Height-diameter Model for Cunninghamia lanceolata Based on Random ForestZhao Wenchun Zhang Zaixing Liu Jianming Lai Yongchao（Hubei Provincial Forestry Investigation and Planning Institute Wuhan 430079）Abstract：Taking the measured data of 40 Cunninghamia lanceolata plantation plots in the national forest farm of Chibi City，Hubei Province as an example，a tree height prediction model was established by using the random forest method and taking the DBH，dominant tree height and dominant DBH as independent variables.First，the independent variable for modeling was selected，then，number of trees and number of predictors sampled for spliting at each node were determined，then，an optimum random forest model was developed，with a determinate coefficient of 0.945 0 and error of mean square of 2.696 6.And then，it was compared with one traditional generalized height-diameter equation，the validation datasets were used to test the models，respectively.The fitting effect and prediction effect of random forest are better than the traditional equation，and random forest model can be used as effective tree height prediction technology.Key words： Cunninghamia lanceolata;generalized height-diameter model;random forest树高和胸径是两个重要的林分调查因子，常用于预测林分生产力和树木材积。
测树学复习
一、名词解释曲干线：以树干中心假想的干轴作为直角坐标系的x轴，以横断面的半径作为y轴，并曲树梢为原点，按适当比例作图可得出树干纵断面轮廓的对称曲线。
形数：树干材积与比较圆柱体体积之比胸高形数：树干材积与树木胸高处的直径为直径，树高为高的比较圆柱体体积之比正形数：树干材积与树某相对高处的直径为直径，树高为高的比较圆柱体体积之比实验形数：树干材积与以胸高断面直径为直径，高为树高加3米的比较圆柱体体积之比形率：树干某一位置的直径与比较直径之比胸高形率：树干中央直径与胸径之比正形率：树干中央直径与1/10树高处直径之比望高：自地面到望点的高度林分：森林内部特征相同与四周相邻部分有显著区别的小块森林，这种小块森林称作林分林分调查因子：能够客观反映林分特征的因子同龄林：林木的年龄相差不超过一个龄级以上的林分绝对同龄林：林木年龄完全相同的林分相对同龄林：林木年龄相差不足一个龄级的林分异龄林：林木年龄相差在一个龄级以上的林分株数密度：单位面积上的林木株数疏密度：林分每公顷胸高断面积与相同立地条件下标准林分每公顷胸高断面积之比郁闭度：林分中林冠投影面积与林地面积之比地位指数：标准年龄时，优势木平均高所能达到的数值。
林分的条件平均高：在树高曲线上，与林分平均直径相对应的树高标准地：在林分内，按照平均状态的要求所确定的能够充分代表林分总体特征平均水平的地块，称作典型样地，简称标准地直径分布：在林分内各种大小直径林木按径阶的分配状态。
径阶是指一般按1、2、4cm分组，所分的直径组成为径阶原条：伐倒木剥去树皮且截去直径(去皮)不足6cm的梢头部分原木：原条按照用材用材需要，截成各种不同规格尺码的木段锯材：原木经过进一步加工而成的各种不同规格的板材削度：树干自下而上直径逐渐减小，其单位长度(通常1cm)直径减少的程度为削度绝对削度：树干上相距1cm的两端直径之差成为绝对削度相对削度：树干上各个不同部位的直径与某一固定部位直径之差与该固定部位直径相比平均削度：用长度除两头直径之差表示生长率：树木某调查因子的连年生长量与其总生长量的百分比毛生长量：林分中全部林木在间隔期内生长的总材积进界生长量：期初调查时未达到起测径阶的幼树，在期末调查时已长大进入检尺范围之内，这部分林木的材积成为进界生长量角规控制检尺法：对树木测胸径，并按径阶归组，统计各径阶的计数株数单层林：明显地只有一个林层的林分称单层林复层林：只有或两个以上明显林层的林分称复层林二、简答题与问答题一、林木标准地选择的基本要求：1、标准地必须对所预定的要求有充分的代表性2、标准地必须设置在同一林分内，不能跨越林分3、标准地不能跨越小河、道路或伐开的调查线，且应离开林缘(至少应距林缘1倍林分平均高的距离)4、标准地设在混交林中时，其树种、林木密度分布应该均匀二、一元材积表的应用1、设置标准地每木调查(亦称每木检尺)，统计各径阶株数2、分别树种，选用一元材积表，分别径阶(按径阶中值)由材积表上查出各径阶单株平均材积值3、各径阶单株平均材积乘以径阶林木株数即可得到径阶材积4、各径阶材积之和就是给树种标准地林分蓄积量，各树种的林分蓄积量之和就是标准地林分总蓄积量。
测树学实习报告
测树学实习报告一、目的1．掌握标准地（或固定标准地）设置的内、外业方法；1.1．熟悉地区地森林特点和规律；1.2．收集有关林分和自然因子的材料，作为研究立地条件，林分生长规律，测定林分蓄积、材种和生物量，编制森林经营数表（如地位指数表、材种出材量表、林分收获表等），以及分析比较不同营林措施效果的基础。
1.3．按照标准地设置目的和保留时间，标准地又可分为临时标准地和固定标准地（亦称永久性标准地），临时标准地一般用于林分调查或编制营林数表，只进行一次调查，取得调查资料后不需要保留。
固定标准地，适用于较长时间内进行科学研究试验，有系统地长期重复多次观测，获得定期连续性的资料，如研究林分生长过程、经营措施效果及编制收获表等。
2.角规测树2.1．熟悉简易杆式角规和光学角规(望远测树仪、林分速测镜、棱镜角规等)的构造和测定林分每公顷断面积的技术；2.2．掌握角规控制检尺测定林分蓄积量的方法。
二、仪器和工具杆式角规、林分速测镜望远测树仪、轮尺或围尺、皮尺、罗盘仪、测绳、勃鲁莱测高器)、记录夹、记录用表、森调工作手册、粉笔、计算工具等。
三、步骤标准地设置（一）、标准地的设置与调查按照标准地设置目的和保留时间，标准地又可分为临时标准地和固定标准地（亦称永久性标准地），临时标准地一般用于林分调查或编制营林数表，只进行一次调查，取得调查资料后不需要保留。
固定标准地，适用于较长时间内进行科学研究试验，有系统地长期重复多次观测，获得定期连续性的资料，如研究林分生长过程、经营措施效果及编制收获表等。
（二）选择标准地的条件1.选择标准地的基本要求在选择标准地时，应考虑以下基本原则：⑴．标准地必须具有充分的代表性。
根据调查地目的，在调查地区内所选择的标准地应该是调查地区一定类型林分的代表。
⑵．标准地必须设置在同一林分内，不能跨越该林分。
每个标准地内的林木特征和立地条件均应一致。
⑶．标准地不能跨越小河、道路或伐开的调查线，且应离开林缘（至少应距林缘为1倍林分平均高的距离）。
香格里拉高山松天然林最优树高曲线研究
香格里拉高山松天然林最优树高曲线研究张焱;舒清态;徐云栋;李圣娇;王永刚【摘要】树高曲线是研究森林生长与收获的重要基础.以云南省香格里拉732株高山松天然林实测数据为例,分别选用11个经典常用的树高曲线,拟合高山松树高与胸径的关系,求解模型参数,用决定系数R2、均方根误差RMSE、残差和MD对模型的精度进行评价.结果表明:抛物线方程的R2=0.6073,RMSE=1.711,MD=-0.0101,经检验该方程Spearman相关系数为0.676,显著性水平Sig小于0.01,抛物线方程可以作为香格里拉高山松天然林的最优树高曲线,研究结果可为高山松的经营以及林分调查提供科学依据.【期刊名称】《林业资源管理》【年(卷),期】2016(000)001【总页数】6页(P46-51)【关键词】树高曲线;高山松;香格里拉【作者】张焱;舒清态;徐云栋;李圣娇;王永刚【作者单位】西南林业大学林学院,昆明650224;西南林业大学林学院,昆明650224;西南林业大学林学院,昆明650224;西南林业大学林学院,昆明650224;西南林业大学林学院,昆明650224【正文语种】中文【中图分类】S757.2树高曲线是指胸径与树高关系的曲线［1］，树高和胸径是在制定森林经营计划时两个常用的林分因子。
胸径的测量简单、迅速，而且精度高。
但是树高的测量却比较困难、耗时，且误差较大。
在外业调查中，树高的调查，通常只进行抽样调查［2］，以此来建立树高曲线，然后对没有实测的树高进行预测。
在以往的研究中，国内外学者已经建立了多个树种的树高曲线。
MacKinney（1937）等和Schumacher（1939）提出函数Y＝a＋b×（1/X），Y为林木大小，X为因变量，a，b为参数。
此后，许多学者应用该函数修改后建立了多种树高曲线。
Calama等研究中表明，wykoff方程可以作为石松（Pinus pineaL）的最优树高曲线［3］。
《测树学实验》课程教学大纲
《测树学实验》课程教学⼤纲《测树学实验》课程教学⼤纲⼀、课程概述课程名称（中⽂）：测树学实验（英⽂）：Forest Mensuration Experiment课程编号：14241019课程学分：0.6课程总学时：18课程性质：专业基础课前修课程：测树学⼆、课程内容简介测树学是林学专业的专业基础课，它为森林资源调查及林业的其它学科提供研究、分析森林的测算理论、⽅法和技术，任何林业⼯作者都需要在不同程度上掌握⼀定的测树学知识。
测树学是⼀门理论与实践并重的学科，测树学实验是测树学的实践环节，是测树学的重要组成部分，主要⽬的是让学⽣能熟练掌握森林资源调查的内外业⼯作，其主要内容包括：各种测树仪器的使⽤⽅法，单⽊及林分的3⼤量（材积或蓄积、出材量、⽣长量）的测定，林分各调查因⼦的测算⽅法，林业数表的编制，以及遥感在森林蓄积测算上的应⽤等。
三、实验⽬标与要求测树学实验是林学专业的专业基础课，要求学⽣能灵活运⽤课堂所学知识，熟练掌握森林资源调查的外业的⼀般程序与⽅法以及内业的分析处理⼯作，培养学⽣综合处理分析问题的能⼒，为林学学⽣顺利⾛上林业⼯作岗位，适应林业⽣产，成为合格的林业技术⼈员及研究⼈员奠定坚实基础。
四、学时分配注：测树学实验课程总计0.6学分，安排9次实验，其中验证性实验占11.1%，综合性实验占22.2%、设计性实验占66.7%。
五、实验内容安排实验⼀：⽴⽊胸⾼直径和树⾼测定1、实验⽬的与要求（1）掌握直径卷尺测定⽴⽊胸径的⽅法步骤、径阶整化⽅法；（2）掌握勃鲁莱斯测⾼器的原理及其测定⽴⽊树⾼的⽅法步骤。
2、实验主要仪器直径卷尺、勃鲁莱斯测⾼器、⽪尺等。
3、实验内容与⽅法（1）每⼈选测5株⽴⽊⽤直径卷尺测定其胸径并进⾏径阶整化；（2）每⼈选测5株⽴⽊⽤勃鲁莱斯测⾼器测定其树⾼。
4、作业完成实验报告内容及之后的思考题。
实验⼆：伐倒⽊与⽴⽊材积测定1、实验⽬的与要求（1）掌握伐倒⽊材积测定基本技术，尤其是中央断⾯区分求积式的区分⽅法及计算⽅法；（2）掌握胸⾼形数、胸⾼形率及⽴⽊材积的计算⽅法；（3）熟练掌握《林业调查设计常⽤⼿册》上相关数表的查定⽅法。
实验三 树高曲线的绘制
实验三、绘制树高曲线一、目的1．熟悉资料的整理方法；2．掌握随手曲线的绘制技术和曲线调整方法；3．学会采用数式法利用计算机绘制树高曲线。
二、仪器用具计算机、方格纸及绘图工具。
三、方法步骤林木的高度是反映林木生长状况的数量指标，同时也是反映林分立地质量高低的重要依据。
平均高则是反映林木高度平均水平的测度指标，根据不同的目的，通常把平均高分为林分平均高和优势木平均高（average top height记作H T）树木的高生长与胸径生长之间存在着密切的关系，一般的规律为随胸径的增大树高增加，两者之间的关系常用树高——胸径曲线来表示。
这种反映树高随胸径变化的曲线称为树高曲线。
树高曲线是林分调查中常用的曲线，在树高曲线上，与林分平均直径（Dg）相时应的树高，称为林分的条件平均高，简称平均高。
另外，从树高曲线上根据各径阶中值查得的相应的树高值，称为径阶平均高。
（一）资料的整理1) 建立数据库将标准地调查所测定的林木胸径和树高建立计算机数据库，每株树作为一条记录，作为建立树高曲线的基础数据。
本实验数据由指导教师提供图片，每组将数据全部输入到Excel表格中，如果图片不太清楚，可以用软件增强对比度等办法使之清晰，如果还不清楚或缺失数据请联系老师。
.2）异常数据的剔除基础数据是总体中的一组样本，如有个别过大或过小的异常数据混杂进去，会影响拟合曲线的精度。
为此，必须剔除异常数据以提高曲线的质量。
异常数据的剔除过程分两步进行：首先，用计算机绘制各自变量和因变量的散点图，通过肉眼观察确定出明显远离样点群的数据并删除，这类数据是属于因调查、记录、计算等错误而引起的异常值；其次是根据具体问题，用基础数据拟合某一基础模型（如选择Richards方程作为基础模型），并绘制模型yˆ)的标准残差图。
在标准残差图中，将超出±2倍标准差以外的数据作为极端观测预估值(i值予以剔除此步工作只做肉眼剔除。
注意：如果树木有断梢，则胸径数据照用，树高数据不要。
森林计测学(测树学)知到章节答案智慧树2023年浙江农林大学
森林计测学（测树学）知到章节测试答案智慧树2023年最新浙江农林大学绪论单元测试1.本门课的学习口诀是：行万里路、测天下树。
森林计测如相助，资源调查我最酷。
（）参考答案:对第一章测试1.胸高形数的公式为，式中 V为树干材积，g1.3为断面积，h为树高。
（）参考答案:对2.望高法测定立木材积的公式为。
（）参考答案:对3.实验形数法测定立木材积的公式为V= fꞫ g1.3（h+3）。
（）参考答案:对4.当树高h=20-30时，丹琴略算法测定立木材积计算结果可靠。
（）参考答案:错5.伐倒木木区分求积式区分段划分一般至少不少于5段（）参考答案:对6.当长度误差率与直径误差率相等时，直径测量的误差对采集的影响比长度测量误差的影响大2倍。
（）参考答案:错7.一般中央断面积区分求积式多为“正”误差，平均断面求积式多为“负”误差。
（）参考答案:错8.当长度测量无误差时，直径测量的误差等同于材积计算的误差。
（）参考答案:对9.平均断面近似求积式需要量测树干中央直径。
（）参考答案:错10.中央断面近似求积式需要量测树干大头直径和小头直径。
（）参考答案:错第二章测试1.根据林分的（），可将林分分为单层林和复层林。
参考答案:林相2.划分林层需要满足的条件有（）。
参考答案:各林层每公顷的蓄积量要大于30m3;主林层的郁闭度要大于0.3，其它林层的郁闭度应大于0.2;相邻林层之间林木的平均高要相差20%以上;各林层林木的平均胸径应在8cm以上3.分析林木粗度的变化或进行胸径生长比较，以及用数理统计方法研究林分结构时，一般采用林分的算术平均胸径。
（）对4.从树高曲线上不仅可以得到林分的条件平均高，而且根据各径阶中值可查得相应的径阶平均高。
（）参考答案:对5.随手绘制树高曲线时应使各点纵坐标值（实际值）与曲线值（理论值）的离差平方和最小。
（）参考答案:对6.选择适当的回归模型用数式法拟合树高曲线很方便，但因树高曲线的变化很大，不能未经检验直接采用某一个模型拟合，而必须同时采用几个模型试验，寻求最优的模型。
第五章---森林调查
第五章森林调查（复习题）理论部分一、名词解释1、地形图2、等高线3、林分4、单纯林和混交林5、林相6、密度7、郁闭度8、疏密度9、标准木10、行数和行率11、树木生长量12、树木生长率二、填空题1、罗盘仪导线测量适用于测量及测量，导线种类可分为导线和导线，无论那种类型导线的罗盘仪测量，都是依次测定各导线的及，用测距离。
每个测点要设，在桩上标记测点号。
为提高测角精度，常使用法。
2、树木直径测定常用的工具有和等，林木调查规定，以树基以上处的直径作为胸径。
3、测定立木高度的方法分为和法，测定树高的工具和仪器也很多，常用的有、克里斯顿测高器、望远测高仪以及用测出仰角后计算等。
4、标准地测量一般用罗盘仪测量，用量距，当林地的坡度大于5°时，斜距要换算成水平距离，侧线的闭合差不超过。
如为固定标准地，在四角要埋设，标桩上标明标准地号、，标准地的一个角和附近某一明显地物连接。
5、角规可直接用于测定林分，也可间接测定蓄积量、、及林分平均高等因子。
6、标准林分是指某一树种在一定年龄、一定立地条件下最完善和地利用了所占空间的林分，这样的林分疏度密度等于。
7、树木的高生长与胸径生长之间存在着密切的关系，一般的规律为树高随胸径的增大而。
8、在树高曲线上，与林分平均直径相对应的树高值，称为林分条件平均高。
9、根据林木树干材积与其（）的相关关系而编制的立木材积表，称为一元材积表。
10、根据林木树干材积与其胸径及（）两个因子的相关关系而编制的立木材积表，称作二元材积表。
11、地位指数是指在某一立地上特定标准年龄时林分优势木的（平均年龄和平均高查相应的地位指数表来确定）。
12、林分蓄积测定，应包括林分面积测定和林木（平均高）测定。
13、根据我国规定的标准，用材部分长度占全树干长度( 40% )以上的树为用材树。
五、简答论述题1、简述罗盘仪导线的测量方法。
2、测定树木直径的工具有哪些，如何使用？3、勃鲁莱测高器怎样使用？4、单株木材积测定公式。
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树高曲线的绘制
引言
树高曲线是描述树木生长过程中树高随时间变化的曲线。
该曲线显示了树木从种子发芽到成熟生长的过程，是研究树木生长规律和森林发展的重要指标。
通过绘制树高曲线，我们可以更深入地了解树木生长的特点，进而优化林业管理和保护。
绘制树高曲线的方法
绘制树高曲线的方法主要有两种：直接测量和间接测量。
直接测量法
直接测量法是通过实地调查和测量树木的高度来绘制树高
曲线。
常用的测量方法有：
1.调查员手持测量仪器（如激光测距仪、测距仪等），
在树木底部和树冠顶部测量距离，计算出树木的高度。
2.使用传统的测量工具，如测绳、量杆等，直接测量
树木的高度。
直接测量法的优点是测量精度较高，能够准确反映树木的
实际高度。
但是由于操作复杂，需要人力和时间成本较高。
间接测量法
间接测量法通过树木的年轮、树皮厚度等指标来推测树木
的高度，进而绘制树高曲线。
常用的间接测量方法有：
1.基于树木年轮的方法：树木的年轮可以反映树木过
去年份的生长情况。
通过测量树木的年轮宽度，结合年份
信息，可以推测树木的生长速度和高度。
2.基于树皮厚度的方法：树木的树皮厚度与树木的高
度存在一定的关系。
通过测量树皮的厚度和树木的干径，
可以推测树木的高度情况。
间接测量法的优点是操作简单，不需要大量的人力和时间
成本。
但是由于无法直接测量树木的高度，存在一定的推测误差。
绘制树高曲线的应用
绘制树高曲线在林业管理和环境保护方面有着广泛的应用。
林业管理
绘制树高曲线可以帮助林业管理者更好地了解森林中树木的生长情况。
通过分析树高曲线，可以确定林木的生长速度和规律，选择适当的管理措施，如合理选择砍伐时间、调整栽植密度等，以促进森林的健康发展。
环境保护
绘制树高曲线可以揭示森林中植被生态系统的状态和演替规律。
通过分析树高曲线，可以评估森林的生态环境质量，了解树木的生长状况，从而制定保护策略和措施，增强生态环境的可持续性。
结论
树高曲线是描述树木生长过程中树高随时间变化的重要指标。
通过直接测量和间接测量的方法，可以绘制树高曲线，从而更深入地了解树木的生长规律。
绘制树高曲线在林业管理和环境保护方面具有重要的应用价值。