1.一种森林蓄积量的精确预估方法,其特征在于:包括以下步骤:
1)、收集对象地域最近连续的p期有林地面积与森林蓄积量实测时间序列成对数据,且p>3n+1,n为公式(1)中模型的阶;
2)、根据步骤1)的数据,基于自回归滑动平均模型与扩展最小二乘算法,计算森林蓄积量,具体步骤如下:a)森林蓄积量时间序列模型:设森林蓄积量时间序列模型为:其中:n为模型的阶;k、j均为常数且k>j;
y(k)为系统的输出,代表第k期的森林蓄积量;
y(k-j)为系统的历史输出,代表第k-j期的森林蓄积量;
u(k-j)为系统可确定性输入,代表第k-j期的有林地面积;
ε(k),ε(k-1),…,ε(k-n)为新息序列,即该序列的均值为零且互不相关;
aj为自回归系数,bj为输入传递系数,cj为新息系数,即aj、bj与cj为森林蓄积量时间序列模型的参数;
b)确定模型阶n:
令θ=(a1,a2,...,an,b0,b1...,bn),代表公式(1)式中森林蓄积量与有林地面积的参数向量;再令c1=c2=…=cn=0,用不同阶次的模型进行最小二乘拟合,计算拟合优度函数其中 是在某一阶次下模型参数θ的估计量;
当模型阶次增加时, 的值减小,在显著减小终止时,对应模型的阶次即为合适的模型阶次;
c)写出向量矩阵模型:
令 β=(a1,a2,...,an,b0,b1...,bn,c1,c2,…,cn);其中:为森林蓄积量的n期历史输出信息;
为有林地的n+1期输入信息;
为n期新息序列;
β为公式(1)所示模型的参数向量;
则公式(1)的另种表示形式为:y(k)=xT(k)βT+ε(k); (2)当k=n+1,n+2,...,n+p时,(2)式的向量矩阵模型为:Y=XβT+ε; (3)其中:YT=(y(n+1),y(n+2),...,y(n+p)),εT=(ε(n+1),ε(n+2),...,ε(n+p)),d)求参数θ的估计量 即扩展最小二乘首先需求的量:令c1=c2=…=cn=0,则公式(1)变为:再令 则公式(4)的矩阵形式为:当k=n+1,n+2,...,n+p时,其中:
e)求新息的估计值:
由公式(5)知, 则新息的估计值 为:f)求参数β估计值
由公式(7)得
其中 为第k-1期、第k-2期、…、第k-n期新息的估计值;
则
由公式(3)得 为:
其中: 为 的转置;
g)再求新息的估计值:
由公式(2)得ε(k)=y(k)-xT(k)βT,根据步骤f)得 则新息序列的估计值为:h)再求参数β的估计值
由步骤g)得 进而得 及 此时 为:i)参数β最终估计值:
用步骤h)中β的新估计值,代替步骤g)中β的估计值;再次进行步骤g)和步骤h),重新计算 及 后再得β的最新估计值;
如此循环,直到β的估计值稳定为止;
j)森林蓄积量的估计与预测:将步骤i)最终得到的 代入公式(1),得y(k)估计值或预测值,即得对象地域第k期森林蓄积量的估计值或预测值。