貴州省地方標準編制說明要求

一'項目背景

（一）全省和國內外產業、技術現狀

貴州使用的林業數表最早是20世紀80年代由原林業部第一次編

制的數表，貴州沒有單獨編制。當時全國編表的樹種（組）有杉木、

馬尾松、云南松、華山松、柏木、闊葉樹6個，編表用的樣木主要是

天然起源的林木。幾十年時間過去，由于國家建設使用大量木材，天

然林分為數不多，現存林分主要以人工林為主。人工林經營強度較高,

各個樹種（組）材積發生較大變化，材積數表預估值與實際值差異較

大，給林業主管部門進行森林經營管理時帶來諸多問題，例如監管采

伐林木時，面積沒有超范圍但蓄積超限額問題；處理偷砍盜伐林木案

件時，如何準確計算林木材積成為棘手難題。由于錯誤的數據會導致

錯誤的決策，將直接影響到林業的可持續發展和森林資源的保護。于

是在2007年、2010年省林業廳組織編制了杉木、馬尾松、云南松、

華山松、柏木、軟闊、硬闊7個樹種（組）的地徑材積表、二元立木

材積表、二元生物量表、二元立木材積生長率表和相對樹高曲線表,

并經貴州省質量技術監督局批準發布。

（二）制修訂地方標準的必要性和意義

近年來由于各種林業生態工程的實施，全省主要森林類型樹種結

構發生轉變，例如退耕還林工程生態林樹種以柳杉為主，導致柳杉林

面積蓄積增加。從全省森林資源統計數據來看，除省林業廳已經編表

的樹種外，柳杉、楓香、棟類3個樹種的資源量占比較大，也是木材

商品市場主要的用材樹種。在進行森林資源管理時，會涉及到偷砍盜

伐、損毀林木等行為的處罰，準確計算被損毀林木材積是處罰依據之

一，一般情況下只有伐樁存在，無法使用二元立木材積式計算其材積,

需要編制地徑立木材積表；在進行森林資源管理時，需要編制森林經

營方案，精準確定林木最佳采伐時間，以獲取最大生態經濟價值，需

要編制二元立木材積生長率表；在進行森林資源管理時，涉及到碳匯

交易和碳計量儲備統計，需要準確計算立木生物量，因此，為了滿足

工作上的需要，編制柳杉、楓香、棟類地徑立木材積表、二元立木材

積生長率表以及立木生物量表顯得很有必要。

目前，國家林業局未頒布實施柳杉、楓香、棟類的相關林業數表，

我省編制柳杉、楓香、棟類的地徑立木材積表、二元立木材積生長率

表以及立木生物量表不會與國家林業局相沖突，是對我省林業數表體

系的一個補充完善。該項工作已列為貴州省第四次森林資源規劃設計

調查的專項調查內容，開展工作所需的人員與經費得到保障。

（三）主要內容

通過貴州省第四次森林資源規劃設計調查的專項調查收集的相

關數據資料，進行科學的數據篩選和數學模型擬合分析，編制適合貴

州省實際情況的柳杉、楓香、棟類地徑立木材積表、二元立木材積生

長率表以及立木生物量表，并應用的生產實際工作中，為貴州省林業

建設的可持續健康發展提供有效理論支撐。

（四）其它必要的情況說明

貴州省林業調查規劃院曾經安排專業技術人員參與省林業局組

織的林業系列數表的編制項目和自主完成過類似的數表編制項目，掌

握了相關編表主要技術流程、模型構建等方法，并且多次承擔國家林

業局組織的全國森林生物量建模樣本采集任務。擁有完善的計算機工

作網絡等硬件基礎設施設備和180多名專業技術人員，能夠獨立承擔

各類調查任務。項目申報單位能為本項目提供技術和人員支持，另外,

在項目參與單位的支持下，為本項目的順利完成奠定堅實的基礎。

二、工作簡況

（一）任務來源

為了開展好柳杉、楓香、棟類調查建模工作，由省林業調查規劃

院牽頭，聯合省林業廳資源管理處成立林業常用數表調查建模工作領

導小組。下設技術組和調查組，技術組由省林業廳資源管理處專家和

省林業調查規劃院專家共同組成，負責制定調查建模工作實施方案和

技術方案，組織技術培訓I,開展技術指導與質量管理，外業調查工作

的調度和協調，及時研究解決建模工作中出現的技術問題，負責成果

質量檢查驗收及模型的研建。調查組由省林業調查規劃院專業技術員

組成，負責建模樣木的選取調查。

樣本調查涉及的縣林業局積極配合調查組開展工作，并負責與林

木所有者協調，確定建模樣木補償金額，準備工具（油鋸、斧頭、砍

刀等），提供車輛，并組織技術人員及民工配合樣木調查工作。

技術組成員：朱松（省林業廳高工）、李世杰（省林業調查規劃

院研究員）、張江平（省林業調查規劃院高工）、許正亮（省林業調

查規劃院研究員)

調查組成員：由省林業調查規劃院業務生產部門抽調技術人員組

成。

(二)編制過程

1.組織起草階段：

(1)準備階段：2016年3月-4月，成立林業常用數表調查建模

工作領導小組，制定調查建模實施方案和技術方案，開展技術培訓工

作，物資準備。

(2)樣木調查階段：2016年5月-2016年10月，開展外業樣木

調查，并進行中期質量檢查和后期檢查驗收。

(3)數據整理階段：2016年11月-12月，匯總樣木調查數據,

檢查數據完整性和準確性，分析處理異常數。

(4)模型研建階段：2017年1月-6月，完成柳杉二元立木材積

表的研建工作。

(5)總結階段：2017年7月-11月，完成工作總結和技術總結，

編寫標準編制說明。

2.征求意見階段：2018年1月-2022年12月已定向征求貴州省

林業局森林資源管理處、貴州省林業科學研究院、貴州大學林學院等

3家有關單位和專家意見17條(其中，共收到意見建議17條，采納

14條，未采納3條)。

3.審查階段：暫未開展。

(三)主要起草人及其工作分工

主要起草單位主要起草人員職稱/職務任務分工

貴州省林業調查規劃院王應泉主任項目負責人

貴州省林業調查規劃院劉建忠副高級工程師數據分析

貴州省林業調查規劃院李超副主任文本編制

貴州省林業調查規劃院李默然工程師資料收集

貴州省林業調查規劃院張江平副總工程師技術支持

貴州省林業調查規劃院王華科長實驗驗證分析

四、主要條款的說明及確定依據

1.取樣地點

為使柳杉、楓香、株類地徑立木材積表、二元立木材積生長率表

以及立木生物量表在全省范圍內具有通用性，以全省作為建?？傮w,

通過全省第四次森林資源規劃設計調查數據，分析柳杉、楓香、棟類

地理分布范圍和徑階分布范圍，充分考慮氣候與立地差異的影響，采

取典型抽樣的方法，從而確定取樣調查區域和取樣徑階。

根據全省柳杉、楓香、棟類分布范圍，分別東、南、西、北、中

5個區域，在每個區域選擇典型樣地調查符合要求的編表樣木。經綜

合分析氣候、地貌、立地等因素，確定道真縣、赫章縣、普安縣、平

壩區、金沙縣5個縣（區）為柳杉編表樣木調查區域；播州區、冊亨

縣、黎平縣、水城縣、務川縣、劍河、都勻、鳳岡和湄潭9個縣（區）

為楓香編表樣木調查區域；黎平縣、平壩區、望謨縣、威寧縣、務川

縣5個縣（區）為棟類編表樣木調查區域，在每個區域按8個徑階選

擇樣木，即6、8、12、16、20、26、32、38cm以上。

2.取樣點位

指選取編表樣木的胸徑范圍，根據全省柳杉樹種的資源特點，編

表樣木按8個徑階區間進行調查，樣木胸徑范圍選擇如下:

(1)5.5?6.5cm；(2)7.5?8.5cm；(3)11.0~12.9cm；(4)15.0-

16.9cm；(5)19.0~20.9cm；(6)25.0~26.9cm；(7)31.0?32.9cm；

(8)37.0cm以上。

3.樣木調查地塊選取

按建模工作領導小組安排的各取樣點位樣木數量及條件，根據不

同區域、不同立地條件(好、中、差)、不同齡組的要求，到預定地

點選取調查樣木。同一立地條件、同一地塊中盡可能選擇各種不同徑

階、不同高徑比的樣木。

4.基本信息采集內容

到達目的地后，樣木符合預定要求，即可進行樣地基本信息調查。

樣地設置為圓形樣地，以選定樣木為中心，半徑14.57米，調查填寫

樣地基本情況記錄表，內容如下：

樣本編號：用縣名、樹種名和數字進行編號，如水城一柳杉一1;

采樣地點：樣本采集所在的縣(市、區)、鄉(鎮、場)、村；

地理位置:記載樣本采集地點的GPS縱橫坐標(西安80坐標系)；

地形地勢：記載海拔、坡向、坡位、坡度；

土壤：記載土類名稱以及土層、腐質層和枯落物層厚度；

地類：按喬木林記載；

植被類型：按植被層次記載，如喬灌草型、喬灌型、喬木型；

植被總覆蓋度：目測喬、灌、草3層的總覆蓋度，記載到5%；

群落名稱：按喬、灌、草各層優勢種記載，如楓香一橫木一鐵芒

箕;

優勢樹種：目測調查，主要樹種所占比例達不到65%以上時按

針葉混、針闊混或闊葉混記載；

起源：分人工林、天然林記載；

林種：分防護林、特用林、用材林、薪炭林、經濟林記載；

郁閉度：目測調查，記載到0.1;

平均年齡和齡組：目測調查年齡，按相關技術標準查定齡組；

平均胸徑：目測或結合部分實測調查喬木林平均胸徑，記載到

1cm；

平均高度：目測或結合部分實測調查喬木林平均高度，記載到

0.5m；

灌木蓋度：目測灌木層平均蓋度，記載到5%；

草本蓋度：目測草本層平均蓋度，記載到5%。

5.樣木選取

(1)樣木數量

每一個樣地上所選樣木數量不限，但應根據樣地的立地類型、徑

階數量、高徑比情況及各取樣點位已經收集的樣木情況等確定該樣地

內應調查的樣木數量。

(2)樣木選取

根據建模樣本的分配要求，選定胸徑和樹高兩項主要因子進行控

制，分別取樣徑階按不同的樹高級選取樣木。選擇的樣木，應為沒有

發生斷梢、分叉的生長正常的樹木，且其冠幅、冠長也基本具有代表

性，原則上盡量不選林緣木和孤立木。

①胸徑預檢

選取樣木時，使用測樹圍尺預檢胸徑，原則上要求樣木胸徑在規

定的徑階中值（取樣點位）左右各1cm范圍內，如：16徑階的胸徑

范圍為15-16.9cm）o在選38cm以上的大徑階樣木可適當放寬要求,

對于樣地中有超過規定最大取樣徑階的大徑階樣木，須進行調查。

②樹高級預估

對于樣木的樹高，主要考慮高徑比的變化因素，如6cm徑階的樣

木，其高徑比的變化范圍可能為0.7?1.5（對應樹高4.2?9.0m）,那

么對于6cm徑階來說，選擇的樣木其樹高必須4.2~9.0m之間的都要

有，不能都集中在6?7m,應選擇4、6、9m樹高級的樣木。為了判

斷樣木是否滿足預選要求，外業調查時可用測高工具預選樣木的樹高

級，計算樣木的高徑比，分析樣木的高徑比所屬等級，并參考同一徑

階對應的樹高級的變化幅度，確定樣木是否屬于需要取樣的樹高級。

樣木選定后，按順序給每株樣木編號，并用粉筆做標記。

6.伐前測量和采伐

樣木采伐前，要準確確定地面以上（樹干基部裸露或異常膨大時,

從根頸處起算；斜坡時按上坡方向）1.3m處位置，用標記筆劃一橫

線，并再次準確測量胸徑，同時測定根頸處直徑（地徑）；在胸高處

沿垂直方向劃一條豎線標示北方向；然后再分南北、東西（或最寬、

最窄）兩個方向測量冠幅，并記載在調查表中相應位置。

伐前測量完成之后，才可以對樣木實施采伐。伐木時應嚴格按照

《森林采伐作業規程》操作，避免撕裂樹干。采伐時必須嚴格控制伐

根高度在10cm處，不得破壞樹干下部各個直徑測量部位。樣木伐倒

后從下部開始向梢頭依次打枝。大徑級樣木的采伐應控制樹干倒向，

應盡量不傷及樣木周圍的林木。

7.伐倒木測量

(1)樹高測量

樣木伐倒后，用皮尺準確測量樹干長度(樹高)和樹干基部至第

一正?；钪μ庨L度(枝下高)。具體操作時，一般從胸高標記線L3m

處開始量測。以胸徑處為起點，用皮尺向上量至樹梢頂部位置的長度，

再加上1.3米，即為全樹高。從根頸到第一活枝處的高度作為枝下高。

量樹高時，必須保持皮尺與樹干平行并拉直，不得折曲。樹高記錄到

0.1米。

(2)區分段劃分

將全樹高H(含伐倒木樹干和伐根長度)沿根頸往上10等分，

在(1/10)H、(2/10)H、(3/10)H、(4/10)H、(5/10)H、(6/10)

H、(7/10)(8/10)(9/10)H分接處用白粉筆劃一橫線做好標

記，再將第一區分段(1/10)H等分為兩部分，在(0.5/10)H處用

紅粉筆劃一橫線做好標記。

(3)帶皮直徑測量

用測樹圍尺分別測定各標記處直徑，以厘米為單位，保留1位小

數。量直徑時如果碰上節疤或樹瘤處，要分別量測該測量位置上下等

距離處的直徑，取平均值作為該標記處的直徑。同時要在實際測量位

置做好標記并記錄。

(4)樹皮厚度測量

在0、(0.5/10)H、(1/10)H、(2/10)H、(3/10)H、(4/10)H、

(5/10)H、(6/10)H、(7/10)H、(8/10)H、(9/10)H處測量樹皮

厚度。去皮直徑等于帶皮直徑減去2倍皮厚。

五、主要試驗(或驗證)的驗證分析報告(測試報告)

詳見附件1、附件2、附件3、附件4、附件5、附件6、附件7、

附件8、附件9。

六、標準實施后對經濟和社會發展的預期影響及論證

標準編制實施后，在執行我省現行的森林采伐限額制度、查處亂

砍濫伐林木案件、制訂林業發展規劃和編制森林經營方案、開展森林

資源資產評估時，通過數表的使用，能夠提供相對準確的基礎數據。

項目成果還可以應用于基層林業部門，采伐林木時計算林木材積，準

確控制商品材采伐量。另外，通過林業數表的使用，能夠得到較為準

確的數據，才能做出正確的指導，確保森林資源不被濫伐，有利于林

業的可持續發展，維持森林生態系統平衡。

七、與國內政府主導制定標準(國家標準、行業標準、

地方標準)的協調情況，采用國際標準的先進程度

目前，國家林業局未頒布實施柳杉、楓香、林類3個樹種的相關

林業數表，我省編制3個樹種的地徑立木材積表、二元立木材積生長

率表以及立木生物量表不會與國家林業局相沖突，是對我省林業數表

體系的一個補充完善。

八、與現行法律、法規'強制性標準的關系

編制柳杉、楓香、棟類3個樹種的地徑立木材積表、二元立木材

積生長率表以及立木生物量表不會與國家現行法律、法規、強制性標

準沖突。

九、是否涉及專利（涉及專利的應作出必要專利聲明）

無

十、重大分歧意見的處理過程

無

十一、作為強制性地方標準的依據（推薦性標準無需說

明）

無

十二、代替、廢止有關地方標準的建議

無

十三、標準實施的計劃、方案

本標準審批通過后，立即發布實施，以應用于全省林地資源管理、

林木采伐蓄積計算以及碳匯計量交易等工作。

十四、標準解釋、歸口管理以及獲取意見建議的聯系方

式（應保證長期穩定）

本標準由貴州省林業標準化委員會提出并歸口。

標準意見建議聯系方式：貴州省林業調查規劃院，聯系人王華，

電

十五、其它應說明的事項

（-）人工柳杉二元立木材積生長率表

1.柳杉二元立木材積生長率模型自變量為胸徑、年齡，編表樣本

胸徑范圍為5.0?42.8cm,年齡范圍4?34年，帶皮材積連年生長率

區間3.14?61.78%。

2.使用柳杉二元立木材積生長率模型時，應注意林木胸徑、年齡

取值范圍，如果超過編表樣本胸徑、年齡范圍，預估值與真實值可能

會產生較大誤差。

（二）天然楓香二元立木材積生長率表

1.楓香二元立木材積生長率模型自變量為胸徑、年齡，編表樣本

胸徑范圍為5.0?42.2cm,年齡范圍4?62年，帶皮材積連年生長率

區間2.42?49.68%。

2.使用楓香二元立木材積生長率模型時，應注意林木胸徑、年齡

取值范圍，如果超過編表樣本胸徑、年齡范圍，預估值與真實值可能

會產生較大誤差。

（三）天然棟類二元立木材積生長率表

1.棟類二元立木材積生長率模型自變量為胸徑、年齡，編表樣

本胸徑范圍為5.0?40.5cm,年齡范圍4?60年，帶皮材積連年生長

率區間1.92?45.53%o

2.使用棟類二元立木材積生長率模型時，應注意林木胸徑、年

齡取值范圍，如果超過編表樣本胸徑、年齡范圍，預估值與真實值可

能會產生較大誤差。

（四）人工柳杉地徑立木材積表

1.人工柳杉地徑立木材積模型自變量為地徑，編表樣本地徑范

圍為6.6?69.1cm,實測去皮材積區間0.0047?1.8027n?,帶皮材

3

積區間0.0054~1.9872mo

2.因柳杉地徑形狀變異較大，使用人工柳杉地徑立木材積模型

時，應注意地徑取值范圍，如果超過編表樣本地徑范圍，預估值與真

實值可能會產生較大誤差。

3.由于地徑立木材積模型只使用地徑1個自變量，難以完全解

釋立木材積的變化規律，因此其預估值與真實值會存在較大誤差。在

具有地徑、胸徑和樹高的情況下，應優先使用預估精度更高的二元立

木材積模型。

4.人工柳杉地徑立木材積原用模型總相對誤差(RS)超過技術

規程要求，F檢驗差異顯著，殘差分布圖出現明顯負偏，原用數學模

型不適用柳杉地徑立木材積的計算。

(五)天然楓香地徑立木材積表

1.天然楓香地徑立木材積模型自變量為地徑，編表樣本地徑范

圍為6.2?82.1cm,實測去皮材積區間0.0050?2.0678帶皮材

3

積區間0.0057~2.3661mo

2.使用天然楓香地徑立木材積模型時，應注意地徑取值范圍，

如果超過編表樣本地徑范圍，預估值與真實值可能會產生較大誤差。

3.由于地徑立木材積模型只使用地徑1個自變量，難以完全解

釋立木材積的變化規律，因此其預估值與真實值會存在較大誤差。在

具有地徑、胸徑和樹高的情況下，應優先使用預估精度更高的二元立

木材積模型。

4.天然楓香地徑立木材積原用模型總相對誤差(RS)超過技術

規程要求，F檢驗差異顯著，殘差分布圖出現明顯負偏，原用數學模

型不適用楓香地徑立木材積的計算。

（六）天然棟類地徑立木材積表

1.天然棟類地徑立木材積模型自變量為地徑，編表樣本地徑范

圍為6.3?73.2cm,實測去皮材積區間0.0022?1.7322帶皮材

3

積區間0.0041~2.0589mo

2.使用天然棟類地徑立木材積模型時，應注意地徑取值范圍，

如果超過編表樣本地徑范圍，預估值與真實值可能會產生較大誤差。

3.由于地徑立木材積模型只使用地徑1個自變量，難以完全解

釋立木材積的變化規律，因此其預估值與真實值會存在較大誤差。在

具有地徑、胸徑和樹高的情況下，應優先使用預估精度更高的二元立

木材積模型。

4.天然株類地徑立木材積原用模型總相對誤差（RS）超過技術

規程要求，F檢驗差異顯著，殘差分布圖出現明顯負偏，原用數學模

型不適用棟類地徑立木材積的計算。

（七）人工柳杉立木生物量表

1.柳杉立木生物量模型自變量為胸徑，編表樣本胸徑范圍為

1.5-45.1cm,全樹生物量在0.569?766.423kg之間。

2.使用柳杉立木生物量模型時，應注意胸徑取值范圍，如果超

過編表樣本胸徑范圍，預估值與真實值可能會產生較大誤差。

3.由于柳杉立木生物量模型只使用胸徑1個自變量，地下生物

量樣本取樣時客觀存在困難，難以完全解釋立木生物量的變化規律,

因此其預估值與真實值可能會存在較大誤差。

(八)天然楓香立木生物量表

1.楓香立木生物量模型自變量為胸徑、樹高，編表樣本胸徑范

圍為1.5?49.6cm、樹高范圍為L68m?28m,全樹生物量在0.414?

1614.098kg之間。

2.使用楓香立木生物量模型時，應注意胸徑、樹高取值范圍，

如果超過編表樣本胸徑范圍，預估值與真實值可能會產生較大誤差。

3.由于楓香立木地下生物量模型只使用胸徑1個自變量，地下

生物量樣本取樣時客觀存在困難，難以完全解釋立木地下生物量的變

化規律，因此其預估值與真實值可能會存在較大誤差。

(九)天然棟類立木生物量表

1.棟類立木生物量模型自變量為胸徑，編表樣本胸徑范圍為

1.6?49.2cm,全樹生物量在0.278?2262.034kg之間。

2.使用棟類立木生物量模型時，應注意胸徑取值范圍，如果超

過編表樣本胸徑范圍，預估值與真實值可能會產生較大誤差。

3.由于棟類立木地下生物量模型只使用胸徑1個自變量，地下

生物量樣本取樣時客觀存在困難，難以完全解釋立木地下生物量的變

化規律，因此其預估值與真實值可能會存在較大誤差。

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附件1人工柳杉二元立木材積生長率表驗證分析報告（測試

報告）

一、二元立木材積生長率表編制主要內容

1.樣本數量的確定

根據賀東北等（2001）對通用性模型建模樣本構成的研究，認為

在建模總體可能出現的徑階分布范圍內，選取不少于5個取樣徑階

（其中最小和最大徑階必?。缓笤诿總€取樣徑階范圍內，按高徑

比大、中、小取30株樣木，總樣本量不少于150株所構成的建模樣

本，是保證模型具有廣泛適用性的高效樣本。

根據這一原則，柳杉二元立木材積生長率共設計19個取樣徑階,

調查樣木513株，其中：用于建模樣本431株，檢驗樣本82株，數

量已經滿足廣泛適用性通用模型的編制。樣本抽取時，各個徑階組內

的樣本量按高徑比大、中、小均勻分布，樣本選取綜合考慮立地條件、

齡組結構、生長健康等因素，確保所采集的樣本滿足按徑階、樹高等

因子分布的要求。

2.擬選數學模型

根據樣木材積生長率散點圖分析變化趨勢，選擇與材積生長率關

系密切的胸徑、樹高、年齡為自變量，構建4種方程作為基礎模型。

模型1：P=C/C2

模型2：P=（:儼於

模型3：P=鑼2甲3產4

模型4：P=（：儼廣3

-1

式中：P-生長率；D-胸徑，單位為cm；1樹高，單位為m；T-

年齡，單位為年；R、C2、。3、C4-模型參數。

3.模型擬合效果評價指標

(1)標準差

'憶式片一見》

SEE=

n-p

式中：SEE-標準差；4,-第i個樣本的材積實際值；X-第i個樣

本的材積估計值；九-樣本數；p-預估精度。

(2)相關指數

2二12乙1（%一兄）2

■—%）2

式中：〃一相關指數；V-樣木材積的平均值。

(3)總相對誤差

摩通-2匕兄

TRE=x100%

式中：TRE-總相對誤差。

當TRE小于5%且大于-5%時，地徑立木材積數學模型有效，否則

應舍棄或重新構建模型，直至滿足TRE小于5%且大于-5%的要求。

(4)相對誤差平均值

n八

\1Xi-X[1

ASE=>八x-x100%

乙n

i=lk1

式中：力SE-相對誤差平均值。

(5)相對誤差絕對值平均值

-2-

REAA=￡一J'x，x100%

式中：尬4力-相對誤差絕對值平均值。

(6)預估精度

ta,'E(Xj-Xi

P=(1-z—)x100%

X-y/n(n—T)

式中：〃-檢驗模型的預估精度；置信水平a時的t分布值；T

-回歸模型參數個數；二材積平均預估值，可由/■叵)給出。

(7)殘差分析

以胸徑為橫軸、殘差為縱軸建立直角坐標系，繪制殘差分布圖。

觀察殘差在橫軸兩側分布狀況。

SR=Xt-兄

式中：57?-殘差。

(8)模型行為分析

重點分析模型兩端殘差的變化情況，最小徑階模型估計值與實測

值的差異及變化趨勢；最大徑階模型估計值與實測值的差異及變化趨

勢；最大徑階和最小徑階樣本對擬合效果指標的影響。

(9)參數穩定性分析

參數穩定性通過參數變動系數來反映，參數變動系數過大會導致

因變量估計值存在很大的不確定性，從而降低模型預估的準確性。

參數變動系數=參數近似標準差-參數預估值

(10)分段檢驗

對19個取樣徑階按照齡組分別進行檢驗，從而檢驗模型在各齡

一3一

組的擬合情況，判斷模型在各齡組是否具有通用性。分段檢驗指標主

要有總相對誤差（RS）、平均系統誤差（ASE）2個。

4.模型選擇原則

擬選模型經擬合，計算出各評價指標，按下列原則選擇最佳模型。

1）標準差最?。?/p>

2）相關指數最大；

3）總相對誤差最?。?/p>

4）相對誤差平均值最??；

5）相對誤差絕對值平均值最小；

6）預估精度最大；

7）殘差圖以橫軸為中心上下分布均勻；

8）在模型行為分析時，材積生長率估計值與實際值的相對差異

（估計值為分母）不因胸徑變小而增大，也不因胸徑增大而

增大，且最大徑階和最小徑階樣本對擬合效果指標沒有顯著

影響，即離差平方和、相關指數、總相對誤差等指標沒有顯

著變化；

9）參數變動系數最小，一般不超過50%；

10）分段檢驗各項檢驗指標在各徑階均能達到相應要求，即總相

對誤差和相對誤差絕對值平均值最小、預估精度最大。

當上述各指標不一致時，應優先選擇相對誤差絕對值平均值最小、

總相對誤差最小、殘差圖以橫軸為中心上下分布均勻的模型。

5.模型適用性檢驗指標

使用獨立檢驗樣本對所建立材積生長率模型進行適用性檢驗，檢

-4-

驗指標如下。

(1)總相對誤差

咨Mi-咨用

RS=j二:x100%

式中：RS-總相對誤差；”廠檢驗樣本材積實際值；修-檢驗樣本

材積估計值；m-檢驗樣本數。

(2)相對誤差絕對值平均值

式中：您44-相對誤差絕對值平均值；其他同上。

(3)殘差分析

以地徑為橫軸、殘差為縱軸建立直角坐標系，繪制殘差分布圖。

觀察殘差在橫軸兩側分布狀況。

SR=Xt-Xt

式中：S?-殘差。

二、模型擬合結果與評價分析

1.模型擬合結果

使用ForStat2.2統計之林軟件擬合模型求解參數。由于林業數表

模型所描述的問題普遍存在異方差性，模型擬合中若不消除異方差的

影響，必然導致模型有偏，因此采用加權最小二乘法擬合預選模型,

權函數選擇通用權函數。

模型1：pv=139.4x。(-。-7811)

模型2：Pv=154.2X。(-0二233)X3-0刀96)

-5-

模型：D(-O-1128)H(-OAO44))

3Pv=228,6xxX24(-0,7904

模型4：Pv=230.9X。(一。1695)*力(-0.8318)

2.模型評價指標分析

通過對10項模型評價指標計算對比，4個預選模型各項評價指

標情況如下：

標準差(SEE)：標準差從大到小為模型1(8.7410)＞模型2(7.6230)

＞模型4(5.7940)＞模型3(5.7820),模型3和模型4標準差較小

且差異不大，兩者表現最好。具體數值見表2。

相關指數(A?)：相關指數從大到小為模型3(0.7760)＞模型4

(0.7740)＞模型2(0.6090)＞模型1(0.4850),模型3和模型4

相關指數較大且差異不大，兩者表現最好。

總相對誤差(TRE)：總相對誤差從大到小排序為模型4(-1.21%)

＞模型3(-1.18%)＞模型2(-0.95%)＞模型1(-0.46%),總相對

誤差的絕對值越小，模型表現就越好，總相對誤差模型1表現最好。

相對誤差平均值(4SE)：平均系統誤差從大到小排序為模型3

(-4.94%)＞模型4(492%)＞模型2＞3.67%)＞模型1(-1.88%),

平均系統誤差的絕對值越小，模型表現就越好，總相對誤差模型1表

現最好。

相對誤差絕對值平均值(RE44)：相對誤差絕對值平均值從大

到小排序為模型1(35.20%)＞模型2(30.31%)＞模型4(24.65%)

＞模型3(24.39%),模型3和模型4較小且差別不大，兩者結果相

對較好。

預估精度(P)：均在95%以上，預估精度從高到低排序為模型3

一6一

(97.27%)＞模型4(97.26%)＞模型2(96.39%)＞模型1(95.84%),

且模型3和模型4差別不大。

表1模型評價指標統計表

模型號SEER2TRE(%)ASE(%)REAA(%)P(%)

模型18.7410.485-0.46-1.8835.2095.84

模型27.6230.609-0.95-3.6730.3196.39

模型35.7820.776-1.18-4.9424.3997.27

模型45.7940.774-1.21-4.9224.6597.26

殘差分析(SR)：從圖3至圖6材積生長率殘差分布圖來看，模

型1、模型2的殘差值在年齡小時為正偏，年齡大時為負偏，明顯不

符合要求。模型3、模型4的殘差值均以橫軸為中心，上下均勻分布，

在各年齡段表現為無偏估計。

年齡/a

圖1模型1柳杉材積生長率殘差分布圖

-7-

30

40

年齡/a

圖2模型2柳杉材積生長率殘差分布圖

40

年齡/a

圖3模型3柳杉材積生長率殘差分布圖

-8-

25

20?

15.?,?

io.Ii；.,

筌；;15g：）Jis|I1?|25|Ii；，3540

-H**1-

-15*?

-20

-?.

-30

年齡/a

圖4模型4柳杉材積生長率殘差分布圖

模型行為分析：從圖7至圖10材積生長率行為分析可以看出，

模型1、模型2的材積生長率估計值與實際值的相對差異（估計值為

分母）隨年齡變小而增大，隨年齡增大而減少，因此可以判定模型1、

模型2為無效材積生長率數學模型。模型3、模型4的材積生長率估

計值與實際值的相對差異不因年齡變小而增大，也不因年齡增大而增

大，且年齡增減對擬合效果指標沒有顯著影響，即離差平方和、相關

指數、總相對誤差等指標沒有顯著變化，模型行為正常合理，沒有出

現異常情況。

-9-

1.5

s5

卿

望

友

要01

6

40

g5

圖5模型1柳杉材積生長率行為分析圖

測6

稷

蕓

要

35

40

。

年齡/a

圖6模型2柳杉材積生長率行為分析圖

-10-

1.2

1

0.8

0.6

^s0.4

.0.2

30

-0.2

-0.4

-0.6

-0.8

-1

年齡/a

圖7模型3柳杉材積生長率行為分析圖

1.2

1

0.8

0.6

般0.4

糕0.2

女

妾0

-0.240

-0.4

-0.6

-0.8

年齡/a

圖8模型3柳杉材積生長率行為分析圖

參數穩定性分析：通過模型參數的近似標準差和估計值計算變動

系數，變動系數越小，參數穩定性就越好。從變動系數來看，模型2

的參數變動系數為-55.2%,模型3的參數變動系數為40.0%,遠

大于50%的要求，說明模型估計值有很大的不確定性。模型1、模型

4各參數變動系數均小于50%,說明參數比較穩定，模型預估值不會

出現較大偏差。

-11

表2模型參數變動系數統計表

模型號變動系變動系變動系變動系

估計值估計值估計值估計值

數(%)數(％)數(%)數(%)

模型1139.49.6-0.7811-5.5

模型2154.28.2-0.1233-55.2-0.7796-8.8

模型3228.66.4-0.1128-45.8-0.1044-60.0-0.7904-5.5

模型6230.96.4-0.1695-22.5-0.8318-4.4

分段檢驗:

對各齡組的總相對誤差(TRE)、平均系統誤差(ASE)進行計

算比較，從而檢驗模型在各齡組的穩定情況，判斷模型在各齡組是否

具有通用性。模型1總相對誤差(TRE)平均值為-20.95%,結果在

-51.34?19.28%；平均系統誤差(/SE)平均值為-16.78%,結果在

-48.49?24.75%。模型2總相對誤差(TRE)平均值為-18.68%,結果

在-44.47?12.44%；平均系統誤差CASE)平均值為-16.36%,結果在

-43.74?17.08%。模型3總相對誤差(TRE)平均值為-13.02%,結果

在-30.94?3.05%；平均系統誤差(4SE)平均值為-13.23%,結果在

-31.28?4.42%。模型4總相對誤差(TRE)平均值為-13.08%,結果

在-31.03?3.02%；平均系統誤差(ASE)平均值為-13.21%,結果在

-31.26?4.4%?？傮w上，模型3和模型4表現較為穩定，相對優秀。

具體指標值見表4。

表3各齡組評價指標統計表

評價指標(％)

模型號齡組分組樣本數量

TREASE

幼齡林16419.2824.75

中齡林186-12.82-7.92

模型1

近熟林41-38.92-35.47

成熟林40-51.34-48.49

幼齡林16412.4417.08

中齡林186-9.66-7.19

模型2

近熟林41-33.04-31.57

成熟林40-44.47-43.74

模型3幼齡林1643.054.42

評價指標(％)

模型號齡組分組樣本數量

TREASE

中齡林186-2.01-3.69

近熟林41-22.16-22.35

成熟林40-30.94-31.28

幼齡林1643.024.4

中齡林186-2.03-3.64

模型4

近熟林41-22.26-22.34

成熟林40-31.03-31.26

3.適用性檢驗指標分析

殘差分析(SR):從圖11至圖14材積生長率檢驗殘差分布圖來

看，模型1、模型2在年齡小時為正偏，年齡大時為負偏，明顯不符

合要求。模型3、模型4的材積生長率殘差值基本上以橫軸為中心,

上下均勻分布，在各徑階表現為無偏估計。

30

年齡/a

圖9模型1柳杉材積生長率檢驗殘差分布圖

圖10模型2柳杉材積生長率檢驗殘差分布圖

25

20

15

10

於5

超0r

0515?20?2530

-5?

-10

-15

-20

年齡/a

圖11模型3柳杉材積生長率檢驗殘差分布圖

25

20

15

30

年齡/a

圖12模型4柳杉材積生長率檢驗殘差分布圖

模型行為分析：從圖15至圖18材積生長率檢驗行為分析可以看

出，模型1、模型2的材積生長率估計值與實際值的相對差異（估計

值為分母）隨年齡變小而增大，隨年齡增大而減少，因此可以判定模

型1、模型2為無效材積生長率數學模型。模型3、模型4的材積生

長率估計值與實際值的相對差異不因年齡變小而顯著增大，也不因年

齡增大而顯著增大，且年齡增減對擬合效果指標沒有顯著影響，即離

-14-

差平方和、相關指數、總相對誤差等指標沒有顯著變化，模型行為正

常合理，沒有出現異常情況。

圖13模型1柳杉材積生長率檢驗行為分析圖

1

8

6

6

4

O.62

0

O.

。2

O

30

。4

6

。

c

。

o

圖14模型2柳杉材積生長率檢驗行為分析圖

-15-

1

0.8

0.6

0.4

0.2

0

0

-0.2

-0.4

-0.6

圖15模型3柳杉材積生長率檢驗行為分析圖

1

0.8

0.6

0.4

0.2

0

（I

-0.2

-0.4

-0.6

年齡/a

圖16模型4柳杉材積生長率檢驗行為分析圖

4.最佳模型確定

根據以上對4個擬選模型比較分析，結合模型選擇的基本原貝L

當各項指標評價不一致時，選擇相對誤差絕對值平均值（REA4）最

小、總相對誤差CTRE）最小、參數穩定、殘差圖以橫軸為中心上下

一16一

分布均勻的模型。經綜合分析，確定模型4為最佳模型。

模型4：Pv=230.9X0(-01695)X4(-0.8318)

-17-

附件2天然楓香二元立木材積生長率表驗證分析報告（測試

報告）

一、二元立木材積生長率表編制主要內容

1.樣本數量的確定

根據賀東北等（2001）對通用性模型建模樣本構成的研究，認為

在建?？傮w可能出現的徑階分布范圍內，選取不少于5個取樣徑階

（其中最小和最大徑階必?。?，然后在每個取樣徑階范圍內，按高徑

比大、中、小取30株樣木，總樣本量不少于150株所構成的建模樣

本，是保證模型具有廣泛適用性的高效樣本。

根據這一原則，楓香二元立木材積生長率共設計19個取樣徑階,

調查樣木1074株，其中：用于建模樣本905株，檢驗樣本169株，

數量已經滿足廣泛適用性通用模型的編制。樣本抽取時，各個徑階組

內的樣本量按高徑比大、中、小均勻分布，樣本選取綜合考慮立地條

件、齡組結構、生長健康等因素，確保所采集的樣本滿足按徑階、樹

高等因子分布的要求。

2.擬選數學模型

根據樣木材積生長率散點圖分析變化趨勢，選擇與材積生長率關

系密切的胸徑、樹高、年齡為自變量，構建4種方程作為基礎模型。

模型1：P=C/C2

模型2：P=（:儼於

模型3：P=鑼2甲3產4

模型4：P=（：儼廣3

-1

式中：P-生長率；D-胸徑，單位為cm；1樹高，單位為m；T-

年齡，單位為年；R、C2、。3、C4-模型參數。

3.模型擬合效果評價指標

(1)標準差

'憶式片一見》

SEE=

n-p

式中：SEE-標準差；才廠第i個樣本的材積實際值；X-第i個樣

本的材積估計值；九-樣本數；p-預估精度。

(2)相關指數

2二12乙1（%一兄）2

■—%）2

式中：發2一相關指數；又一樣木材積的平均值。

(3)總相對誤差

摩通-2匕兄

TRE=x100%

式中：TRE-總相對誤差。

當TRE小于5%且大于-5%時，地徑立木材積數學模型有效，否則

應舍棄或重新構建模型，直至滿足TRE小于5%且大于-5%的要求。

(4)相對誤差平均值

n八

\1Xi-X[1

ASE=>八x-x100%

乙n

i=lk1

式中：力SE-相對誤差平均值。

(5)相對誤差絕對值平均值

-2-

REAA=￡一J'x，x100%

式中：松的-相對誤差絕對值平均值。

(6)預估精度

ta,'E(Xj-Xi

P=(1-z—)x100%

X-y/n(n—T)

式中：〃-檢驗模型的預估精度；4-置信水平a時的t分布值；T

-回歸模型參數個數；心材積平均預估值，可由/'(方給出。

(7)殘差分析

以胸徑為橫軸、殘差為縱軸建立直角坐標系，繪制殘差分布圖。

觀察殘差在橫軸兩側分布狀況。

SR=Xt-兄

式中：57?-殘差。

(8)模型行為分析

重點分析模型兩端殘差的變化情況，最小徑階模型估計值與實測

值的差異及變化趨勢；最大徑階模型估計值與實測值的差異及變化趨

勢；最大徑階和最小徑階樣本對擬合效果指標的影響。

(9)參數穩定性分析

參數穩定性通過參數變動系數來反映，參數變動系數過大會導致

因變量估計值存在很大的不確定性，從而降低模型預估的準確性。

參數變動系數=參數近似標準差-參數預估值

(10