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破解林业统计领域难题 为现代林业发展服务——中国林业科学研究院资源信息研究所符利勇副研究员

2014-12-24

符利勇,男,博士,湖南省耒阳市人,中国林业科学研究院资源信息研究所副研究员。2007年毕业于山西农业大学林学院林学专业,20097月获南京林业大学理学院概率论与数理统计研究方向硕士学位,20099月至20127月在中国林科院资源所攻读森林经理学博士学位,指导老师为唐守正院士。目前主要从事近代统计模型和森林生长模型模拟方面的工作,并作为核心成员对ForStat软件进行开发和维护。Methods in Ecology and EvolutionForest Ecology and ManagementInternational Journal of BiomathematicsJournal of Applied Statistics、《林业科学》等10余个期刊的审稿专家。2012年、2014年两次获梁希青年论文二等奖,2011年、2012年和2013年连续三年获中国林科院资源信息研究所青年论文奖二等奖,2010年和2012年获中国林学会青年科技优秀论文奖。2014年获第四届“中国林科院杰出青年”称号。

在创新中寻求突破

近年来,符利勇作为核心成员负责课题组自主研发的统计之林(ForStat)软件的开发和维护工作,解决了多个林业统计领域中难度较大且迫切需要解决的基础理论问题。先后取得了非线性混合效应模型及参数估计、高维数值积分的计算等理论创新,建立了林木空间结构和树干形态因子的建模方法和生物量相容性模型,这些研究成果已达到国际领先水平。

非线性混合效应模型是处理纵向数据和重复观测数据强有力工具。1980年,Sheiner Beal等教授提出单水平和嵌套多水平非线性混合效应模型,但主流软件SASR计算这些模型时经常出现计算不收敛的现象。为此,符利勇博士提出了一阶条件期望线性化——数学期望极大方法算法。该算法计算效率明显优于SASS-Plus,已用程序实现,并登记一项软件著作权。

SheinerBeal等教授提出单水平和嵌套多水平非线性混合效应模型未包括交互作用情形,不能满足实际应用。为此,符利勇与团队提出了非线性混合效应模型的统一标准形式,比传统的非线性混合效应模型表达式更为一般化,是至今最完善的正态非线性混合效应模型。

符利勇博士还提出线性逼近——逐步2次规划算法计算正态非线性混合效应模型的标准形式,该算法已在ForStat 2.2正式版本上创建“非线性混合模型”模块。首次提出用体积分割求解多重积分的龙贝格改进算法,并在ForStat软件上实现。该算法能实现任意维数的积分,优于国际主流统计软件MATLAB(最多能实现3维积分),解决了林业生长模型上计算高维积分的难点。

目前这些模块已推广到国内50多所高等院校和科研院所使用,国外一些知名院校例如德国哥廷根大学、美国佐治亚大学、加州大学伯克利分校等也正在使用。

在应用方面,符利勇博士首次系统利用近代统计方法构建冠幅、枝下高、冠长率模型,为森林空间结构研究和多目标规划提供技术支撑。在唐守正院士主持的课题研究成果基础上,以南方马尾松为例,系统地提出了相容性生物量模型构建方法,解决了生物量模型中多个科学问题。

求实求高,不断超越

近两年,符利勇博士先后主持国家自然科学基金项目“林业中含度量误差的非线性混合效应模型研究”、子课题“三维树干曲面的模拟与构建”,林业公益性行业科研专项子课题“太行山西侧生态公益林提质增效关键技术研究”,中央级公益性科研院所基本科研专项“随机效应的森林立地指数模型和应用研究”,中国林科院基本科研专项“气候变化下的落叶松地上生物量模型构建”,河南省省院合作项目“河南省主要人工用材林木材造材最优方案”,横向课题“三维激光扫描参数提取软件开发”等7项课题的研究。作为项目骨干参加 “十二五”国家科技支撑课题、科技部“863”重点项目子课题等省部级以上课题5项,参与其他项目7项。

2008年以来,符利勇博士在国际知名期刊Computational Statistics & Data AnalysisJournal of Applied StatisticsForest Ecology and ManagementInternational Journal of BiomathematicsJournal of Forest ScienceSouthern Forests上发表学术论文30余篇,获得软件著作权3项。发表的论文中包括以第一作者发表SCI源论文6篇、EI论文1篇、国内一级学报《林业科学》和《生态学报》10篇。

在积极开展科研攻关的同时,符利勇博士还负责中国林业科学研究院研究生部《森林生长收获预估》课程中的近代统计模型方面的教学。作为核心成员多次负责由中国林科院资源信息研究所举办ForStat软件培训班教学工作。2012年和2013年他受邀请参加了清华大学研究生课程《应用统计》、中国人民大学研究生课程《统计软件及SAS编程》关于非线性混合效应模型及参数估计方法的讲课。

于符利勇博士在相关学术领域所取得的突出成绩,不久前他作为特邀嘉宾赴美参加了第三届生物计量学和生物统计国际讨论会议,并在会上作了关于非线性混合效应模型统一标准形式及其应用专题报告,研究成果得到该领域国际专家的一致认可。此外,近年他还受邀参加了应用数学和统计国际学术会议(中国人民大学举办)、第三届生物统计国际研讨会、第二届和第三届对地观测与遥感应用国际研讨会等重要学术会议,并应邀做专题报告。

多年来,符利勇博士在科研路上经历了无数的不眠之夜,也取得了一个又一个令人瞩目的研究成果。回顾自己的成长之路,符利勇博士坦言,搞科研不能急功近利,必须耐得住寂寞,对他而言,已数不清多少次拖着疲惫的身躯披星戴月从实验室回到宿舍,多少次饥肠辘辘在工作台前坚守……“我相信辛勤付出总会有回报的。”符利勇博士表示,成绩已经属于过去,未来科研道路还很漫长,他必须加倍努力,不断提高自身的科研业务能力,再接再厉,力争创造更好的成绩。