Modeling the relationship between stump diameter and diameter at breast height for stone pine (Pinus pinea L.) stands at Izmir Regional Directorate of Forestry

Abstract

In this study, the models estimating diameter at breast height (d1,3), using by stump diameter (d0,3) were built for stone pine (Pinus pinea L.), which is an important forest tree species, to be used within administrative boundaries of İzmir Forestry Regional Directorate (İzmir RDF). The equations describing the relationship were obtained by regression analysis method. The dataset was generated with measurement values obtained from 266 sample trees. Simply least squares, weighted least squares and generalized least squares methods were used during the regression analysis. The division of the data into training and test groups was carried out with the "repeated k-fold cross validation" method. The optimal model was chosen by using the succes criteria set including AIC, bias, percent bias, MAE, MAPE, RMSE and adjusted R2. It was determined that the model formulated as “d1,30= -2,205816 + 0,935139 x d0,30” in wich adequacy and validity were tested, was suitable for use at a significance level of α=0,05 for stone pine trees.

Keywords

• Stone pine tree
• stump diameter
• diameter at breast height
• k-fold cross-validation
• weighted least squares
• success criteria

İzmir Orman Bölge Müdürlüğü fıstıkçamı (Pinus pinea L.) meşcerelerinde kütük çapı–göğüs çapı ilişkisinin modellenmesi

Abstract

Bu çalışmada İzmir Orman Bölge Müdürlüğü (İzmir OBM) idari sınırları içinde kullanılmak üzere, önemli bir orman ağacı türü olan fıstıkçamı (Pinus pinea L.)’nın kütük çapı (d0,3) değeri kullanılarak göğüs çapını (d1,3) tahmin eden modeller geliştirilmiştir. İlişkiyi tanımlayan denklemler regresyon analizi yöntemi kullanılarak elde edilmiştir. Veri setini 266 adet örnek ağaçtan elde edilen ölçüm değerleri oluşturmaktadır. Regresyon çözümlemesi sürecinde, sıradan en küçük kareler, ağırlıklı en küçük kareler ve genelleştirilmiş en küçük kareler yöntemlerinden yararlanılmıştır. Verilerin eğitim ve test gruplarına bölünmesi işlemleri “tekrarlanan k-kat çapraz doğrulama” yöntemi ile gerçekleştirilmiştir. En uygun modelin seçilmesinde AIC, bias, percent bias, MAE, MAPE, RMSE ve düzeltilmiş R2 ile kurgulanan başarı ölçüt setinden yararlanılmıştır. Yeterliği ve geçerliği test edilen “d1,30= -2,205816 + 0,935139 x d0,30” biçiminde düzenlenmiş modelin, α=0,05 anlam düzeyinde fıstıkçamı ağaçları için kullanımının uygun olduğu belirlenmiştir.

Keywords

• Fıstıkçamı
• kütük çapı
• göğüs çapı
• k-kat çapraz doğrulama
• ağırlıklı en küçük kareler
• başarı ölçütleri

References

1. Alemdağ, Ş., 1962. Türkiye'deki Kızılçam Ormanlarının Gelişimi, Hasılat ve Amenajman Esasları. Ormancılık Araştırma Enstitüsü, Teknik Bülten No: 11, Ankara.
2. Allen II, G.M., Anton-Fernandez, C., Astrup, R. 2020. A stand-level growth and yield model for thinned and unthinned managed Norway spruce forests in Norway. Scandinavian Journal of Forest Research, 35(5-6): 238-251.
3. Alpar, R. 2017. Uygulamalı Çok Değişkenli İstatistik Yöntemler. Detay Yayıncılık, Ankara.
4. Aydın, D., 2014. Uygulamalı Regresyon Analizi/Kavramlar ve R hesaplamaları. Nobel Akademik Yayıncılık, Ankara.
5. Bektaş, E., 2012. Fıstıkçamı (Pinus pinea L.) odun dışı ürün envanterinin yapılması ve hasılat bileşenleri yönünden irdelenmesi. Rapor, İzmir OBM, 17. Orman Amenajman Başmühendisliği. İzmir.
6. Bayburtlu, Ş., 2007. Titrek Kavak (Populus tremula L.) Hacim ve Bonitet Endeks Tablolarının Düzenlenmesi. Karadeniz Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Orman Mühendisliği Anabilim Dalı, Yüksek Lisans Tezi.
7. Cawley, Gavin C. ve Talbot, Nicola L. C., 2010. On Over-fitting in Model Selection and Subsequent Selection Bias in Performance Evaluation 11. Journal of Machine Learning Research: 2079–2107.
8. Chapman, H.H. ve Meyer, W.H., 1949. Forest Mensuration. McGraw-Hill Book Company, Inc., New York.

9. Çatal, Y., Gürlevik, N., Karatepe, Y., Carus, S., 2005. Isparta-Gölcük Yöresi Yalancı Akasya (Robinia pseudoacacia L.) Meşcereleri İçin Tek ve Çift Girişli Ağaç Hacim Tablosu. Süleyman Demirel Üniversitesi Orman Fakültesi Dergisi A(2):78-90.
10. Durkaya, B. ve Durkaya, A., 2011. Zonguldak-Ulus Orman İşletme Müdürlüğü göknar, kayın ve karaçam ağaç türleri için kütük çapı ve boyu ile göğüs çapı ilişkisi. Kastamonu Üniversitesi, Orman Fakültesi Dergisi, 11(1): 9-17.
11. Ercanlı, İ., Günlü, A., Başkent, E.Z., 2015. Mixed effect models for predicting breast height diameter from stump diameter of Oriental beech in Göldağ. Scientia Agricola, 72(3): 245-251
12. Ercanlı, İ., Güvendi, E., Güney, D., Günlü, A., Altun, L., 2008. Sinop yöresi Sahilçamı (Pinus pinaster Ait.) ağaçlandırmalarına ilişkin tek ve çift girişli ağaç hacim tablolarının düzenlenmesi. Kastamonu Üniversitesi Orman Fakültesi Dergisi 8(1): 14-25.
13. Gelfand A.E., Dey D.K, Chang H., 1992. Model Determination Using Predictive Distributions with Implementation via Sampling Based Methods. Department of Statistics, Stanford University, Stanford, California 38 Technical Report No. 462
14. Giray, N., 1982. Ağaçlarda kütük çapı, ortaçap, göğüs çapı ilişkileri. Ormancılık Araştırma Enstitüsü Dergisi, 28(56):69-79.
15. Goodfellow, I., Bengio, Y., Courville A., 2018. Derin Öğrenme. Buzdağı Yayınevi, Ankara.
16. Gürsakal, N.; 2018. Makine Öğrenmesi. Dora Basım-Yayın Dağıtım Ltd. Şti. Bursa.
17. James, G., Witten D., Hastie, T., Tibshirani, R., 2013. An introduction to statistical learning. Sipringer-Verlag, New York..
18. Kalıpsız, A., 1981. İstatistik Yöntemler. İstanbul Üniversitesi Orman Fakültesi, Yayın No: 2837/294, İstanbul.
19. Kalıpsız, A., 1984. Dendrometri. İstanbul Üniversitesi Orman Fakültesi, Yayın No: 3149/354, İstanbul.
20. Kozak, A. ve Kozak, R. 2003. Does cross validation provide additional information in the evaluation of regression models?. Canadian Journal. Of Forest Research, 33(6): 976–987.
21. Kumaş, G. ve Kahriman, A., 2016. Antalya Orman Bölge Müdürlüğü’nde yayılış gösteren kızılçam meşcereleri için uyumlu gövde profili denklem sistemlerinin geliştirilmesi. Artvin Çoruh Üniversitesi Orman Fakültesi Dergisi, 17(1): 21-31.
22. Larson, S.C., 1931. The shrinkage of the coefficient of multiple correlation. Journal of Educational Psychology, 22(1): 44-55.
23. Mauya, E., Mugasha, W.A., Zahabu, E., Bollandsas, O.M., Eid, T., 2014. Models for estimation of tree volume in the miombo woodlands of Tanzania. Southern Forests: a Journal of Forest Science, 76(4): 1-11.
24. Mosteller, F. ve Turkey, J.W., 1968. Data Analysis, Including Statistics Handbook of Social Psychology. Addison-Wesley Reading, MA.
25. Özçankaya, N., Batur, M., Kiracıoğlu, Ö., 2021. İzmir Orman Bölge Müdürlüğü fıstıkçamı (Pinus pinea L.) meşcereleri için gövde hacim tablolarının düzenlenmesi. Ormancılık Araştırma Dergisi, 8(2): 125-145.
26. Özçelik, R., 2005. Mut Orman İşletmesinde karaçam, sedir ve kızılçam ağaç türleri için dip çap–göğüs çapı ilişkileri. Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 9(3): 83-91
27. Özçelik, R., 2010. Bucak yöresi kızılçam, sedir ve Toros göknarı türleri için hacim denklemleri. Süleyman Demirel Üniversitesi Orman Fakültesi Dergisi Seri A, 2: 1-15.
28. Özdemir, E., Şahin, A., Özdemir, G.A. 2020. Kuzey Marmara Yöresi sapsız meşe (Quercus patrea (Matt.) Liebl) meşcereleri için kütük çapı-göğüs çapı ilişkisinin belirlenmesi. Turkish Journal of Forestry, 21(1), 25-34.
29. Özer, E., 1981. Sarıçamlarda kütük çapından yararlanarak göğüs çapının bulunması. Ormancılık Araştırma Enstitüsü Dergisi, 27(53):20-23.
30. Pehlivan, S., 2010. Sarıçam (Pinus sylvestris L.) ağaç hacim tablolarının düzenlenmesi. Yüksek Lisans Tezi, Karadeniz Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Trabzon.
31. Robinson, A.P. and Wykoff, W.R. 2004 Imputing missing height measures using a mixed-effects modeling strategy. Canadian Journal of Forest Research, 34(12): 2492–2500
32. Sağlam, F., Sakıcı, O.E., Seki, M., 2016. Stump diameter and diameter at breast height relationship for Chestnut (Csatanea sativa Mill.) stands in Kastamonu coastal region. International Forestry Symposium (IFS 2016), 7-10 December, Kastamonu, Turkey, pp. 514-520.
33. Sakıcı, O.E. ve Yavuz, H., 2016. The relationship between diameter at stump height and diameter at breast height in red pine-black pine mixed stands. Scientific Research Symposium in Turkish Word, 21-31 May, Celalabat, Kırgızistan, pp.679-686.
34. Sakıcı, O.E. ve Özdemir, G., 2017. Stump diameter and diameter breast height relationships for oriental beech and Kazdağı fir at mixed stands in Karabük. Kastamonu Üniversitesi Orman Fakültesi Dergisi, 17(2): 298-306.
35. Sakıcı, O.E., Sağlam, F., Seki, M., 2018. Kastamonu Orman Bölge Müdürlüğü karaçam meşcereleri için tek ve çift girişli ağaç hacim denklemleri. Turkish Journal of Forestry 19(1): 20-29.
36. Shao, J. 1993. Linear Model Selection by Cross-validation. Journal of the American Statistical Association, 88: 486-494.
37. Spurr, S.H., 1952. Forest Inventory. The Ronald Press Company, New York.
38. Stone M., 1974. Cross-validatory choice and the assessment of statistical predictions. Journal of the Royal Statistical Society, 36(2): 111-133
39. Şenyurt, M., 2012. Batı Karadeniz yöresi sarıçam (Pinus sylvestris L.) meşcerelerinde kütük çapı-göğüs çapı ilişkileri. Artvin Çoruh Üniversitesi Orman Fakültesi Dergisi, 13(1): 79-87.
40. Uğurlu, S. ve Özer, E., 1977. Kızılçamlarda kütük çapından yararlanarak göğüs çapının hesaplanması. Ormancılık Araştırma Enstitüsü Dergisi, 23(1):71-77.
41. Vanclay, J.K., 1994. Modelling Forest Growth and Yield:Applications to Mixed Tropical Forests. CAB International, Wallingford.
42. Yang, Y. ve Huang, S., 2014. Suitability of five cross validation methods for performance evaluation of nonlinear mixed-effects forest models – a case study. Forestry: An International Journal of Forest Research, 87(5): 654-662.
43. Yavuz, H., 1996. Taşköprü orman işletmesinde sarıçam ve karaçam ağaç türlerimize ilişkin dip çap-göğüs çapı-orta çap ilişkileri ile kabuk hacminin hesaplanması. Karadeniz Teknik Üniversitesi Orman Fakültesi Bahar Yarı Yılı Seminerleri, Seminer No:2:67-75.
44. Yavuz, H., 1999. Taşköprü Yöresinde karaçam için hacim fonksiyonları ve hacim tabloları. Turkish Journal of Agriculture and Forestry 23(5): 1181-1188.
45. Yavuz, H., 2000. Dişbudak ağaç türü için dip kütük çapı ile göğüs çapı arasındaki ilişkinin belirlenmesi. Karadeniz Teknik Üniversitesi Orman Fakültesi Güz Yarı Yılı Seminerleri, Seminer No:7: 10.
46. Zhang, L. 1997. Cross-validation of non-linear growth functions for modelling tree height–diameter relationships. Annals of Botany, 79(3): 251–257.