单木生长模型与全林分模型或径阶分布模型的主要区别在于：全林分模型或径阶分布模型的预测变量是林分或径阶统计量，而单木生长模型中至少有些预测变量是单株树木的统计量。依据这类模型可以直接判定各单株木的生长状况和生长潜力，判定采用林分密度控制措施后各保留木的生长状况；并且，这些信息对于林分的集约经营很有价值。

单木生长模型是以模拟个体树木生长信息为基础的林分生长模型，可以模拟同龄林、异龄林、混交林及不同经营措施下林分未来的发展情况。其一般从林木竞争机制出发，用竞争指标揭示或控制单株树木在林分中所处的环境与位置。随着生理生态学理论和方法发展，以及计算模拟技术和算法优化在林分生长模型系统中的应用，单木生长模型的研究取得较大进展。截至2019年，全球许多学者分别以胸径生长量为因变量，以自身胸径大小和竞争强度为自变量，通过回归分析建立了多树种单木生长模型。

依据单木生长模型中所用的竞争指标是否含有林木之间的距离因子，将其分为与距离有关的单木生长模型及与距离无关的单木生长模型。

这类模型以与距离有关的竞争指标为基础来模拟林分内个体树木的生长，并认为林木的生长不仅取决于其自身的生长潜力，而且取决于其周围竞争木的竞争能力。因此，林木的生长可表示为林木的潜在生长量和竞争指数的函数，即：

…（1）

…（2）

式中为林分中第株林木（对象木）的直径生长量；为该林分中的单株木所能达到的直径潜在生长量，常以相同立地、年龄条件下自由树的直径生长量表示；为第株对象木的竞争指数；为第株对象木的直径；为第株对象木周围第株竞争木的直径；为第株对象木与第株竞争木之间的距离；为林分密度；为地位指数。

由于在构造竞争指标时，林木之间的距离是必要因子，因此与距离有关的单木生长要求输入各单株木的大小，以及它们在林地上的空间位置（可用平面直角坐标系表示，形成林木分布图）。

与距离有关的单木生长模型一般由竞争指标的构造和计算，胸径生长方程的建立，枯损木的判断，树高、材积方程，以及其他一些辅助方程组成。其共同的模型结构为：要输入初始的林木及林分特征因子，确定每株树的定位坐标；单木生长是林木大小、立地质量和受相邻木竞争压力大小的函数；竞争指标为竞争木大小及其距离的函数；林木的枯损概率是竞争或其他单木因子的函数。

与距离无关的单木模型是将林木生长量作为林分因子和林木现在大小的函数，对不同林木逐一或按径阶进行生长模拟，以预估林分未来结构和收获量的生长模型。这类模型假定林木的生长取决于其自身的生长潜力和自身的大小所反映的竞争能力，相同大小的林木具有一样的生长过程，并假设林分中林木是均匀分布，因此不需要考虑树木的空间分布对树木生长的影响。使用这类模型时，不再需要林木的空间位置为模型的输入变量，而仅需要反映每株林木大小的树木清单。

这类模型竞争指标一般由反映林木在林分中所承受的平均竞争指标（即林分密度指标）和反映不同林木在林分中所处的局部环境或竞争地位的单木水平竞争因子所组成。其竞争指标一般可表示为：

…（3）

式中为第株对象木的竞争指标；为林分状态（如平均直径、林分密度、地位指数等）的参数；为林分状态参数的个数。

林木枯损或存活模型是林木生长和收获预估模型系统的重要组成部分。按林木生长的三大类模型来划分，林木枯损或存活模型有林分、径阶和单木三个水平。为获取更为详细的林木生长数据，林木生长和收获预估研究更加关注单木水平上各种模型的建立，其中单木枯损（存活）模型得到广泛的研究。

关于径阶或单木的枯损量，通常作为概率函数来处理，即判断每株树木死亡的可能性，然后估计径阶或全林分的枯损量。由于林木枯损的分布是不确定过程，存在随机波动，因此这些变量只能通过大量实验和调查数据建立概率统计模型。统计模型范畴很广，包括线性模型、非线性模型、线性混合模型等，而大多数模型都是以处理定量数据为基础的。由于林业调查的因子在很大程度上是定性数据，因此因变量包含两个或更多个分类选择的模型，在林业调查数据分析中具有重要的应用价值。逻辑（logistic）回归模型是一种常见的处理含有定性自变量的方法，也是最流行的二分数据模型。一个林木枯损的分布可以用“是”或“不是”来表示，在选择可能影响林木枯损的因子后，运用Logistic回归模型来模拟林木枯损的分布是可行的。

典型的与距离无关的单木模型包括三个基本组成部分，即直径生长部分、树高生长部分（或用树高曲线由直径预估树高）和林木枯损率的预估（枯损率可以随机导出或用枯损概率函数预估）。普通的树高曲线以胸径为自变量，不适用于各种不同类型的林分，需要为每个林分建立不同的模型，因此普通树高曲线的应用范围非常有限；而标准树高曲线以胸径和树木及林分因子为自变量，应用区域更广。