基于竞争指数的马尾松冠幅模型构建

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作者 谭茜 谭伟 +2 位作者 田昕 梅本清 樊隆高 《中南林业科技大学学报》 北大核心 2025年第9期71-81,105,共12页

【目的】分析林木竞争与马尾松冠幅的相关关系,构建含竞争指数的马尾松冠幅广义模型、广义可加模型和非线性混合效应模型,对比分析不同模型的拟合效果,选出最优的马尾松冠幅预测模型,为更全面地表达马尾松树冠特征以及科学经营和管理马... 【目的】分析林木竞争与马尾松冠幅的相关关系,构建含竞争指数的马尾松冠幅广义模型、广义可加模型和非线性混合效应模型,对比分析不同模型的拟合效果,选出最优的马尾松冠幅预测模型,为更全面地表达马尾松树冠特征以及科学经营和管理马尾松人工林提供理论依据。【方法】以贵州省开阳县楠木渡镇的2259株马尾松为研究对象,利用八邻域平移法消除边缘效应,采用Voronoi图确定竞争单元。采用Pearson相关性分析法,结合Hegyi竞争指数(CI1)、以大小比数为权重的交角竞争指数(CI2)、综合竞争指数(CI3),分析竞争与马尾松冠幅的相关关系。对冠幅基础模型进行扩展,构建含上述3种竞争指数的广义模型、广义可加模型和非线性混合效应模型,对比模型的拟合精度,分析竞争指数对模型的影响,同时采用十折交叉验证对模型的预测能力进行检验。【结果】1)3种竞争指数均与马尾松冠幅呈极显著的负相关关系(P<0.001);3种竞争指数之间都呈极显著的正相关关系(P<0.001),其中CI1与CI3的相关性更强。2)在基础模型的拟合中,Logistic模型拟合精度最高(R2为0.6105,RMSE为0.7429 m,MAE为0.5851 m,AIC为5075.895),选定其为最优基础模型。3)不管是加入竞争指数之前还是之后,模型的拟合精度从高到低都依次为非线性混合效应模型、广义可加模型、广义模型。4)添加竞争指数能提高3种模型的精度,广义模型和广义可加模型中都是添加CI3时模型效果最佳,非线性混合效应模型中则是添加CI1时模型效果最佳且优于其他模型。【结论】竞争效应对冠幅的生长具有明显的抑制作用。协变量、随机效应以及竞争指数的加入能提高马尾松冠幅模型的预测精度,但不同竞争指数在不同模型中表现能力不同。包含CI1的非线性混合效应模型相较于其余3种模型具有更好的预测能力,是最优的马尾松冠幅预测模型。 展开更多

关键词 马尾松 冠幅模型 竞争指数 非线性混合效应模型 广义可加模型

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东大西洋热带金枪鱼FADs围网渔业大眼金枪鱼和黄鳍金枪鱼的时空动态

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作者 承昱航 林泓羽 张帆 《南方水产科学》 北大核心 2025年第5期31-42,共12页

人工集鱼装置(Fish aggregating devices,FADs)是热带金枪鱼围网渔业的重要辅助工具,其在提高捕捞效率的同时也会捕获大量的大眼金枪鱼(Thunnus obesus)和黄鳍金枪鱼(T.albacares)幼鱼,对其资源造成破坏。为科学管理FADs围网渔业并减缓... 人工集鱼装置(Fish aggregating devices,FADs)是热带金枪鱼围网渔业的重要辅助工具,其在提高捕捞效率的同时也会捕获大量的大眼金枪鱼(Thunnus obesus)和黄鳍金枪鱼(T.albacares)幼鱼,对其资源造成破坏。为科学管理FADs围网渔业并减缓其对热带金枪鱼资源的负面影响,本研究基于2011—2022年东大西洋欧洲围网船队的FADs作业数据,应用时空广义加性混合模型(Spatio-Temporal Generalized Additive Mixed Model,st-GAMM),对大眼金枪鱼和黄鳍金枪鱼的单位捕捞努力量渔获量(CPUE)进行标准化,估算了其丰度时空动态变化。结果显示:自2016年起大眼金枪鱼丰度持续下降,而黄鳍金枪鱼丰度则相对稳定;两者在赤道附近海域均呈集中分布,大眼金枪鱼主要分布于赤道西部海域,黄鳍金枪鱼则集中于赤道东部的几内亚湾海域。除赤道海域外,大眼金枪鱼在佛得角与圣赫勒拿海域、黄鳍金枪鱼在安哥拉沿海亦呈高丰度分布。两者CPUE对海表温度与溶解氧质量浓度的响应均呈拱形曲线,拐点分别为21℃和225 mg·L^(-1),大眼金枪鱼CPUE对混合层厚度呈“V”形响应(拐点约为30 m),而黄鳍金枪鱼则表现为负相关。 展开更多

关键词 人工集鱼装置 热带金枪鱼 CPUE标准化 时空广义加性混合模型

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福建省山美水库浮游植物丰度现状及其未来变化趋势预测

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作者 张珊珊 陈心萍 +3 位作者 崔瑾 汪佳锋 李峥 钟燕平 《厦门大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期484-491,共8页

[目的]基于福建省山美水库国家地表水考核断面水质自动监测站近3年连续监测数据,探究泉州这一重要饮用水源的水生态现状,并预测在未来全球变暖和人为影响下的浮游植物丰度变化趋势.[方法]通过收集2020—2023年山美水库国家地表水考核断... [目的]基于福建省山美水库国家地表水考核断面水质自动监测站近3年连续监测数据,探究泉州这一重要饮用水源的水生态现状,并预测在未来全球变暖和人为影响下的浮游植物丰度变化趋势.[方法]通过收集2020—2023年山美水库国家地表水考核断面水质自动监测站连续监测数据,对水温、pH、高锰酸盐指数、总磷和总氮质量浓度等指标进行分析,探究各环境因子的季节变化及其对浮游植物丰度的影响;进而基于广义加性混合模型预测在未来全球变暖和人为调控作用下山美水库浮游植物丰度的变化趋势.[结果]山美水库各环境因子呈较明显的季节变化,春、夏两季pH超标,氮污染严重,浮游植物丰度介于7.3×10^(4)~2.9×10^(7)L^(-1)(以细胞数目计)之间.基于随机森林和广义加性混合模型的分析表明水温、pH、高锰酸盐指数和营养盐质量浓度是影响浮游植物丰度变化的主要因子;未来随着水温上升及人为调控影响下总氮质量浓度、高锰酸盐指数和pH下降,浮游植物丰度呈明显下降趋势,而水温上升会减缓浮游植物丰度的下降趋势.[结论]综上结果表明山美水库水生态现状有待进一步改善,人为调控可明显控制山美水库浮游植物的大量繁殖,有助于更好地保护和管理山美水库水资源安全. 展开更多

关键词 浮游植物丰度 水温 PH 广义加性混合模型 山美水库

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基于空间聚类与GAMM模型的典型资源型城市滑坡易发性评估:以冷水江市为例

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作者 何峰 《中国矿业》 北大核心 2025年第8期112-121,共10页

本文针对现有滑坡易发性评估方法在处理空间异质性和非线性关系方面的局限性,以湖南省典型资源型城市冷水江市为研究对象,旨在构建一个融合空间异质性特征的滑坡易发性评估体系。本文通过实地调查与历史记录收集,获取了2015年5月至2024... 本文针对现有滑坡易发性评估方法在处理空间异质性和非线性关系方面的局限性,以湖南省典型资源型城市冷水江市为研究对象,旨在构建一个融合空间异质性特征的滑坡易发性评估体系。本文通过实地调查与历史记录收集,获取了2015年5月至2024年7月期间325起滑坡事件数据,并建立了包含12个因子的滑坡易发性评价指标体系,涵盖地形、植被覆盖、距离类及岩性等多维变量。在数据预处理阶段,进行了网格划分、数据投影转换、缺失值填补和标准化等操作。研究采用空间约束多元聚类(SCMC)方法分析滑坡事件的空间分布规律,并运用广义加性混合模型(GAMM)结合“解释偏差”评估变量重要性。同时,利用GIS技术和自然断点法实现了滑坡易发性的可视化与分级。研究结果表明,考虑空间随机效应的GAMM模型在AIC、BIC、伪R_2和对数似然等指标上均优于未考虑空间随机效应的模型,在识别高风险区域滑坡方面表现更为出色。研究发现,剖面曲率、距道路距离、地形湿度指数和距采矿区距离等变量在滑坡易发性评估中具有极高的重要性。此外,研究结果显示冷水江市滑坡易发区域呈现显著的聚集性,考虑空间效应的模型能更准确地反映这一规律,有效避免了低风险区域的误判。本研究构建的评估体系对冷水江市及类似资源型城市的滑坡灾害防治具有重要的应用价值。 展开更多

关键词 资源型城市 滑坡易发性 空间异质性 广义加性混合模型 冷水江市

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含竞争指标的广义可加混合效应树高-胸径模型 被引量：2

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作者 黄宏超 庞丽峰 +2 位作者 符利勇 卢军 雷渊才 《东北林业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期70-78,共9页

广义可加混合效应模型(GAMM)兼具参数模型与非参数模型的优点,同时适于处理多层次分组数据。通过运用广义可加混合效应模型模拟胸径及树高之间关系,加入竞争因子作为辅助变量,并与传统非线性混合效应模型进行比较,能够为建立树高曲线及... 广义可加混合效应模型(GAMM)兼具参数模型与非参数模型的优点,同时适于处理多层次分组数据。通过运用广义可加混合效应模型模拟胸径及树高之间关系,加入竞争因子作为辅助变量,并与传统非线性混合效应模型进行比较,能够为建立树高曲线及提高模型精度提供新方法。根据吉林省汪清林业局金沟岭林场2块100 m×100 m次生混交林样地中的实测单木数据,按照7∶3比例随机划分建模与验证数据。随机效应设定为林木分级,辅助变量选择大于对象木胸高断面积之和(B_(AL))或简单竞争指数(Hegyi指数,H_(EG)),根据随机效应的设定位置共构建15个广义可加混合效应模型,对照模型以Logistic及Richard方程为基础模型,共构建6个非线性混合效应树高-胸径模型。结果表明:所有广义可加混合效应模型均能较好地描述自变量与树高之间的关系,决定系数(R^(2))为0.8897~0.8998,相对均方根误差(R_(RMSE))为17.87%~18.74%,平均绝对误差(M_(AE))为1.7881~1.8745 m,赤池信息量(A_(IC))为4120.42~4162.23,均优于相同自变量下的非线性混合模型,R^(2)平均提高0.005,相对均方根误差、平均绝对误差、赤池信息量分别平均降低0.46%、0.0587 m、41.49。对于验证数据的预测可以看出,模型5具有最小的预测相对均方根误差,为20.28%,同时具有最小的预测平均绝对误差,为2.1038 m。但部分广义可加混合效应模型的预测表现略差于非线性混合模型。综合考虑参数与非参数估计显著性、模型估计精度及预测能力,所有模型中的最优模型为模型5,即以B_(AL)为辅助变量,考虑唯一全局平滑函数并以具有相同扭曲程度的分组水平平滑函数为基础添加随机效应。竞争因子选择B AL作为辅助变量能够提升树高模型的精度,而选择Hegyi指数为辅助变量的促进效果不明显。研究建立的广义可加混合效应树高胸径模型相较于传统非线性混合效应模型具有更高的估计精度及预测效果,B AL适宜作为树高模型的辅助变量来反映林木竞争状况的影响。 展开更多

关键词 广义可加混合效应模型 竞争因子 树高曲线 非线性混合效应模型

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基于广义加性混合模型(GAMM)的沙柳特征因子动态变化

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作者 王晓华 许昊 +1 位作者 锁岚 马俊杰 《中南林业科技大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第9期60-70,104,共12页

【目的】对沙柳特征因子的动态变化进行研究,分析环境因子影响下的地径、枝高动态变化过程。【方法】采用样地调查、样本采集、气象数据收集等手段,基于广义加性混合模型(GAMM),以灌丛、枝条以及二者的嵌套作为随机效应,探究灌木地径、... 【目的】对沙柳特征因子的动态变化进行研究,分析环境因子影响下的地径、枝高动态变化过程。【方法】采用样地调查、样本采集、气象数据收集等手段,基于广义加性混合模型(GAMM),以灌丛、枝条以及二者的嵌套作为随机效应,探究灌木地径、枝高与土壤水分(SM)、年平均降水量(MAP)、年平均气温(MAT)及年龄等影响因子的动态变化规律。【结果】1)对于不考虑随机效应的广义加性模型(GAM),灌木地径与影响因子呈较强的非线性关系(有效自由度E均大于8.20,且P<0.001),枝高仅与时间呈非线性关系,与其他影响因子均为线性关系。2)相较于GAM,GAMM在随机效应的影响下,地径与各影响因子之间非线性显著降低(E变小),但在以灌丛为随机效应的模型中,地径与年平均气温趋于线性关系(E为1),而枝高与时间的非线性关系更强,与其余影响因子仍呈线性关系。3)考虑随机效应的GAMM比GAM的拟合结果更优,且嵌套模式下的GAMM拟合效果最好。【结论】沙柳不同特征因子对环境因子的响应有差异,而相比枝高,地径的变化程度更大。研究结果有助于掌握沙柳特征因子的动态变化对环境因素的响应机制,为进一步探究沙地生境变化过程中植物种群变化、植被演替及植被管理提供科学依据。 展开更多

关键词 沙柳特征因子 环境因子 广义加性模型 广义加性混合模型 动态变化规律

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中国碳排放与经济发展存在倒U型关系吗?——考虑时间相关效应和异质性的研究 被引量：10

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作者 田成诗 刘怡 《运筹与管理》 CSSCI CSCD 北大核心 2021年第9期232-239,共8页

随着我国经济进入高质量发展阶段,经济发展与碳排放之间的关系日益受到关注。本文基于1997~2016年省级面板数据,运用非参数广义加性混合模型研究了中国碳排放与经济发展的关系。文中,不可观测的时间相关效应和残差自相关结构被作为独立... 随着我国经济进入高质量发展阶段,经济发展与碳排放之间的关系日益受到关注。本文基于1997~2016年省级面板数据,运用非参数广义加性混合模型研究了中国碳排放与经济发展的关系。文中,不可观测的时间相关效应和残差自相关结构被作为独立变量加入模型,收入效应和时间相关效应对碳排放的影响可能存在异质性也予以考虑。实证结果显示,东部和中部地区的最适模型中收入效应具有异质性,西部地区的最适模型中包含异质性时间相关效应;中国碳排放与经济发展之间不存在倒U型关系;在未来的节能减排工作中,应充分考虑中国经济发展阶段性、区域差异性及碳排放驱动因素的异质性。 展开更多

关键词 碳排放 广义加性混合模型 时间相关效应 异质性

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冬奥核心区华北落叶松和白桦单木冠幅预测模型——组级贝叶斯模型、加性模型和混合效应模型比较 被引量：8

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作者 张晓芳 郭旭展 +3 位作者 洪亮 陈涛 符利勇 张会儒 《林业科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期89-100,共12页

【目的】构建冬奥核心区华北落叶松和白桦单木冠幅预测模型,对比不同模型的优缺点,给出模型选择建议,为获取更多的单木和林分参数提供支撑,为华北落叶松和白桦科学经营决策提供理论依据。【方法】以冬奥核心区4 537株华北落叶松和2 603... 【目的】构建冬奥核心区华北落叶松和白桦单木冠幅预测模型,对比不同模型的优缺点,给出模型选择建议,为获取更多的单木和林分参数提供支撑,为华北落叶松和白桦科学经营决策提供理论依据。【方法】以冬奥核心区4 537株华北落叶松和2 603株白桦为研究对象,首先,选取10种常用冠幅-胸径模型作为备选模型分别拟合华北落叶松和白桦数据,从中选出AIC和BIC最小的模型作为基础模型;然后,在基础模型中进一步添加与冠幅相关系数大的变量作为协变量构建修正模型;最后,在修正模型基础上分别构建华北落叶松和白桦冠幅的非线性最小二乘模型、单水平非线性混合效应模型、加性模型和组级贝叶斯模型。【结果】4种华北落叶松冠幅模型中,加性模型的预测精度最高(R^(2)_mean=0.704 3,RMSE_mean=0.512 7),4种白桦冠幅模型中,非线性混合效应模型的预测精度最高(R^(2)_mean=0.664 3,RMSE_mean=0.794 4)。在变量方面,华北落叶松和白桦冠幅均随其胸径递增,华北落叶松冠幅随其树高缓慢递增、枝下高递减,白桦冠幅随其冠长率先减小后增大,并受林分密度影响波动较大,当林分密度为600~800 hm-2时,白桦冠幅随林分密度递减,此时应进行适当补植;当林分密度为800~1 000 hm-2时,白桦冠幅随林分密度递增,并在1 000 hm-2时出现拐点,如果经营目的是为了环境保护,可将林分密度控制在1 000 hm-2左右;当林分密度为1 000~1 200 hm-2时,白桦冠幅随林分密度递减,此时可对林分进行抚育间伐调整林分密度。【结论】冬奥核心区华北落叶松冠幅受胸径、树高和枝下高影响较大,白桦冠幅受胸径、冠长率和林分密度影响较大。无论是预测华北落叶松还是白桦冠幅,组级贝叶斯模型、加性模型和非线性混合效应模型效果均优于非线性最小二乘模型,在仅添加样地随机效应的情况下,首选加性模型和非线性混合效应模型,其次选择组级贝叶斯模型,但考虑到训练组级贝叶斯模型时间长、对表达式敏感等因素,可用别的模型替代时建议不使用组级贝叶斯模型。 展开更多

关键词 华北落叶松冠幅预测模型 白桦冠幅预测模型 非线性混合效应模型 组级贝叶斯模型 加性模型 冬奥核心区

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广义可加混合模型在婴幼儿生长发育研究中的应用 被引量：1

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作者 杨帆 程港 +7 位作者 沙婷婷 高晓 田倩伶 吴霞玲 吴夕红 唐偲 谢群辉 颜艳 《中国卫生统计》 CSCD 北大核心 2020年第2期186-189,共4页

目的使用广义可加混合模型,分析婴幼儿体重增长的影响因素,探讨广义可加混合模型在婴幼儿生长发育研究中的应用。方法采用出生队列随访资料,通过R语言软件mgcv包拟合广义可加混合模型。结果本研究共纳入儿童819名,儿童体重的影响因素包... 目的使用广义可加混合模型,分析婴幼儿体重增长的影响因素,探讨广义可加混合模型在婴幼儿生长发育研究中的应用。方法采用出生队列随访资料,通过R语言软件mgcv包拟合广义可加混合模型。结果本研究共纳入儿童819名,儿童体重的影响因素包括:月龄(F=516.17,P<0.001),出生体重(F=13.19,P<0.001),辅食添加频率得分(F=18.10,P<0.001),母亲产后体重(F=30.55,P<0.001),配方奶摄入量(F=11.28,P<0.001),月龄×配方奶摄入量(F=6.47,P<0.001),月龄×辅食添加频率得分(F=72.70,P<0.0001),月龄×睡眠总时长(F=2.63,P<0.05)。结论广义可加混合模型拟合效果较好,可探测变量间的复杂关系,适用于婴幼儿生长发育研究。 展开更多

关键词 生长发育 婴幼儿 广义可加混合模型

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基于GFM和GAMM模型分析对虾白斑综合征(WSSV)对黄海和东海北部水域虾类生物量的影响 被引量：1

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作者 徐婷婷 滕广亮 +4 位作者 李英瑕 吴强 单秀娟 张庆利 金显仕 《渔业科学进展》 CSCD 北大核心 2022年第1期46-55,共10页

虾类是海洋生态系统功能群的重要组成部分,其生物量变化受到多重因素的影响。本研究在开展黄海和东海北部水域虾类白斑综合征病毒(white spot syndrome virus,WSSV)流行病学调查的基础上,利用梯度随机森林模型(gradient random forest m... 虾类是海洋生态系统功能群的重要组成部分,其生物量变化受到多重因素的影响。本研究在开展黄海和东海北部水域虾类白斑综合征病毒(white spot syndrome virus,WSSV)流行病学调查的基础上,利用梯度随机森林模型(gradient random forest model,GFM)和广义加性混合模型(generalized additive mixed models,GAMM),分析了2016—2018年间黄海和东海北部水域WSSV流行对虾类生物量的影响。分子检测结果显示,调查所获取的26种虾类中,11种被检测为WSSV阳性;2016、2017和2018年WSSV阳性采样站点的比率分别为48.40%、38.75%和21.74%,虾类样品中WSSV阳性检出比率分别为16.86%、9.60%和4.80%。GFM模型分析显示,解释变量“阳性样品数的对数(ln_posi)”对响应变量“虾类生物量的对数(ln_Abu)”的重要性最高。GAMM分析中,根据赤池信息准则(Akaike information criterion,AIC)最小原则筛选出的最优模型为:ln_Abu~WSSV阳性率(P_rate)+ln_posi+经度(Long),该模型中ln_posi和P_rate是影响虾类生物量的极显著相关因子,ln_Abu随着P_rate的升高而降低。研究表明,WSSV在黄海和东海北部水域虾类中流行,推测对该海域的虾类生物量存在影响。 展开更多

关键词 对虾白斑综合征病毒 黄海和东海北部 虾类 GFM模型 GAMM模型

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东海二甲基硫时空变化特征及影响因素分析

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作者 李思雨 孙群 +1 位作者 姚洁 赵亮 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期2470-2479,共10页

基于已建立的DMS广义可加混合模型(GAMM),采用东海现场实测数据和卫星遥感海表温度(SST)和局地校正叶绿素a(Chl-a)v5.0(LMC v5.0)数据,获得1998-2020年共23年的东海表层DMS数据集,分析了东海表层海水DMS浓度时空特征和影响因素.结果表明... 基于已建立的DMS广义可加混合模型(GAMM),采用东海现场实测数据和卫星遥感海表温度(SST)和局地校正叶绿素a(Chl-a)v5.0(LMC v5.0)数据,获得1998-2020年共23年的东海表层DMS数据集,分析了东海表层海水DMS浓度时空特征和影响因素.结果表明:东海表层海水DMS年平均浓度为2.67nmol/L,呈现外海低、近岸高的空间分布特征,并具有显著的季节变化:春夏季浓度较高,秋冬季浓度偏低.根据所获得的23年的数据,东海表层海水DMS浓度年际变化具有明显空间差异性,近岸呈现明显先上升后降低的年际变化特征,而外海的年际变化不明显.春、夏两季东海表层海水DMS浓度空间分布差异主要受Chl-a影响,秋、冬两季其差异主要受Chl-a和SST协同作用的影响.Chl-a是影响长江口及邻近海域DMS年际变化的主要因素,SST是影响苏北沿岸DMS年际变化的主要因素.河流输入的营养盐可能是长江口DMS的影响因素.春季(冬季)海表风速和长江口DMS存在相似(相反)年际变化特征. 展开更多

关键词 二甲基硫 广义可加混合模型 东海 时空变化 影响因素

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