森林動態(tài)預測與生長收獲模型研究中,來自非控制條件下部分觀測過程的信息往往需要作為統計推斷的基礎,諸多不可控的環(huán)境或機理因素都會導致森林調查數據與林分動態(tài)預測之間形成復雜的信息交互體系,并最終使得模型模擬與生態(tài)學推論的可靠性無法被量化評價。本研究基于貝葉斯框架下的模型構建方法將模型校正和預測中的所有要素以概率分布的方式進行處理,從而兼顧不同數據源所具有的不同觀測誤差和外部環(huán)境因素的隨機效應,既對模型預測不確定性進行量化,又使得模擬與推論得以隨信息收集而循環(huán)更新。論文分別圍繞森林動態(tài)預測中的經驗全林模型、經驗單木模型、基于機理的生態(tài)系統碳水通量模型,在貝葉斯統計學框架下探討數據與模型的交互關系,主要研究內容及結果如下:（1）以全林模型隨數據更新為例,測試貝葉斯框架下不斷循環(huán)、更新、融合的數據-模型邏輯框架,比較多源數據（不同時期不同類型林分調查數據）對林分動態(tài)預測的影響,分析模型參數與預測不確定性的變化模式。研究收集了秦嶺油松林三期調查（1990、2005、2012）和三種信息類型（臨時樣地、固定樣地、解析木）的建模數據,選取設計了一組數據信息要求較低的可變密度全林模型,基于貝葉斯信息動態(tài)... 

【文章來源】：西北農林科技大學陜西省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數】：183 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

基于貝葉斯框架的模型構建與更新

西北農林科技大學博士學位論文12圖2-1基于貝葉斯框架的模型構建與更新Fig.2-1ModeconstructionandupdateunderaBayesianframework圖2-2基于貝葉斯框架的復雜模型逆向建模（以PRELES為例Tianetal.2020）Fig.2-2InversemodellingofcomplexsystemsunderaBayesianframework(anexampleofPRELESfromTianetal.2020)生態(tài)系統的研究是一個漸進的過程，意味著不斷積累新的信息和知識。模型在此過程中至關重要，將已知的信息作為先驗與未來可能得到的數據相結合，從而得到后驗和預測分布（WestandHarrison1997），隨著信息的積累而逐漸更新認識，這一過程即更新/預測循環(huán)（update/forecastcycle），其目的是不斷吸收新的信息（Clark2007）。森林資源連續(xù)調查中，每一次調查分析結果都是下一次調查分析的最合理先驗（張雄清等2014）。每當新數據獲取時，模型對于未來的預測都會進行對應調整（圖2-1），人們對于生態(tài)系統內部過程的理解也隨機獲得更新。模型更新過程中，對預測調整的幅度則與數據量的大孝數據中不確定性的高低直接相關。對于復雜過程機理模型而言，許多參數本身是基于生理學理論且在現實世界中無法或很難被觀測的，且不同參數間存在相關性，模型參數估計問題是高維且不存在單一最優(yōu)解。貝葉斯框架下的逆向建�？梢愿咝f調這一復雜過程，綜合利用有限數據、生理生態(tài)學先驗知識，以循

?謊?嗇誆煌?鎏寮淶?聯系。實際上森林調查中的觀測記錄，由于調查設計和環(huán)境異質性等原因，觀測值之間是無法保證相互獨立的。第二種方法是假定每個樣地都是不同的，繼而每個樣地都可以計算出自身的均值μp與方差σp2。這種方法是基于樣地間彼此獨立的假設，其缺陷在于當新的數據加入模型擬合或者預測時，以往樣地的數據無法提供任何參照信息。貝葉斯層次模型的目的即為解決數據與模型的這類沖突。層次模型被設計用于描述模型參數（而非誤差）的結構性變異，但實際上類似的結構也可以用于似然函數中誤差分布模型的設計。圖2-3模型與數據的三種結構關系。注：層次模型是介于合并和區(qū)分數據的一種折中策略。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]秦嶺林區(qū)天然次生林與人工林立地質量評價[J]. 吳恒,黨坤良,田相林,孫帥超,陳書軍,趙鵬祥,曹田健.  林業(yè)科學. 2015(04)
[2]基于貝葉斯法估計杉木人工林樹高生長模型[J]. 張雄清,張建國,段愛國.  林業(yè)科學. 2014(03)
[3]不同林分起源的相容性生物量模型構建[J]. 符利勇,雷淵才,孫偉,唐守正,曾偉生.  生態(tài)學報. 2014(06)
[4]蒙古櫟林全林整體生長模型及其應用[J]. 洪玲霞,雷相東,李永慈.  林業(yè)科學研究. 2012(02)
[5]利用樹冠競爭因子確定同齡間伐林分的斷面積生長過程[J]. 唐守正,杜紀山.  林業(yè)科學. 1999(06)
[6]度量誤差模型及其應用[J]. 唐守正,張淑梅.  生物數學學報. 1998(02)
[7]濕地松人工林間伐效果初步研究[J]. 吳際友,龍應忠,童方平,余格非,胡蝶夢.  林業(yè)科學研究. 1995(06)
[8]用全林整體模型計算林分純生長量的方法及精度分析[J]. 唐守正,李希菲.  林業(yè)科學研究. 1995(05)
[9]由全林整體生長模型推導林分密度控制圖的方法[J]. 洪玲霞.  林業(yè)科學研究. 1993(05)
[10]火地塘教學實驗林場森林資源的數據分析及經營對策[J]. 李悅黎,杜紀山.  西北林學院學報. 1993(03)



本文編號：3514687