Статистический метод инвентаризации леса

Категория:
Лесоустройство


Статистический метод инвентаризации леса

Широко распространенная в практике лесоустройства глазомерная таксация леса имеет тот недостаток, что она несвободна от субъективных ошибок, вносимых отдельными исполнителями. Такие ошибки чаще всего носят односторонний (систематический) характер, и их величина не поддается определению.

Классический метод подеревной инвентаризации леса обеспечивает высокую точность, но весьма трудоемок. Он связан с большими затратами средств на таксацию леса.

Выходом из указанных затруднений является определение Целого по тщательно таксируемой части. Это решение таксационной задачи в последние десятилетия реализуется путем применения выборочно-статистического метода инвентаризации лесов. Выясним сущность этого метода.

Лес представляет собой своеобразную статистическую популяцию, удобную для инвентаризации выборочным методом, заключающимся в закладке пробных площадок, составляющих/небольшой процент от общей площади лесного массива. Статистический метод позволяет определить вероятную ощибку, характеризующую получаемые результаты инвентаризаций леса. При этом методе сокращаются затраты труда и средств на инвентаризацию леса. Принципиальная основа этого метода такова. В инвентаризуемом лесу по выбранному заранее метопу закладывают определенное количество площадок — образцов. Деревья тщательно таксируют (обмеряют) только на этих площадках.

На каждой из заложенных проб путем соответствующих перечислений определяют запас на 1 га и другие таксационные показатели (средняя высота, средний диаметр, возраст, полнота, сумма площадей сечений, класс бонитета).

Полученные таксационные показатели для определенной совокупности древостоев позволяют вывести среднеарифметические величины, их средние ошибки, стандартные отклонения и коэффициенты вариации. Последние являются хорошими показателями гетерогенности изучаемого леса. Чем они меньше, тем лес однороднее, и для его инвентаризации требуется меньший процент выборки.

При большом числе наблюдений можно допустить, что все таксационные средние подчиняются нормальному распределению. Соответственно этому при определенной вероятности представляется возможным найти ожидаемую ошибку в средних таксационных показателях.

При статистическом, или выборочном, методе большое значение придают типу выборки.

Чаще всего используют три типа:
1) строго случайная выборка; 2) выборка по стратам и 3) систематическая выборка.

Строго случайная выборка. Лесной массив, подлежащий инвентаризации, делится на ряд квадратов. Каждому из них присваивается отдельный номер. Каждый из этих номеров записывается на листке бумаги. Последние берутся строго одинаковых размеров. Листков должно быть такое же число, на которое поделен на квадраты таксируемый массив. Листки, получившие каждый свой номер, тщательно перемешиваются и после этого наудачу берется заданный процент листков. Номера этих листков, отобранных в качестве пробы, укажут те квадраты таксируемого леса, в которых надо заложить пробные площадки, подлежащие точной таксации в натуре. Такой способ отбора проб является строго объективным, так как при нем каждый квадрат имеет одинаковый шанс быть выбранным. Существуют специальные таблицы случайных чисел, по которым более удобно выбирать нужные номера проб.

Достоинством случайной выборки является то, что при ней применима “ожидаемая ошибка”.

Метод случайной выборки все же сложен. Нужные точки трудно находить в лесу, особенно когда процент выборки высок. Наряду с этим при таксации леса этим методом может оказаться, что целые части массива не будут представлены пробами.

Выборка по стратам. Стратами называют совокупности однородных участков леса. В пределах этих совокупностей таксационные показатели имеют меньшую изменчивость. Это свойство страт используется при размещении проб в пространстве. Распределение, или расслоение, древостоев на однородные категории (страты) называется стратификацией лесов.

Распределение древостоев на страты осуществляют по аэрофотоснимкам. На них накладывается сетка точек, равномерно расположенных на тонком прозрачном целлулоиде. Классификацию точек на однородные группы (страты) проводят с помощью стереоскопической обработки аэрофотоснимков.

В пределах определенных страт проводят случайную выборку проб, задаваясь тем или иным их процентом.

Выборка по стратам как нельзя лучше учитывает изменчивость древостоев. Она позволяет определить процент выборки в зависимости от коэффициентов вариации в стратах.

Необходимо отметить, что при делении леса на страты вычисление ожидаемой ошибки более сложно, чем при простой случайной выборке. Здесь необходимо применение дисперсионного анализа, который позволяет разделить общее варьирование на изменчивость между стратами и изменчивость внутри страт. Изменчивость между стратами служит основанием для вычисления ошибки таксации леса.

Сложность метода страт заключается в том, что имеются определенные затруднения для объективного деления леса на страты, особенно при отсутствии аэрофотоснимков. При наличии последних осуществить стратификацию легче, но закладка страт в пространстве все же сложна.

Систематическая выборка. Она сводится к автоматической закладке проб через постоянные расстояния по параллельным, равноотстоящим друг от друга линиям.

Систематическую выборку довольно просто осуществить в натуре. Она позволяет регулировать густоту распределения проб.

Методы инвентаризации леса, базирующиеся на разных выборках, подвергаются всестороннему изучению.

Инвентаризация по стратам дает лучшие результаты, чем при случайной выборке, а систематическая выборка дает еще лучший результат, чем инвентаризация по стратам.

Статистический метод дает худшие результаты, когда инвентаризируется незначительная площадь и при этом число площадок мало. Если лес разнороден (гетерогенен), то гарантия статистического учета иллюзорна.

Учет лесов выборочно-статистическим методом в ряде развитых стран Европы и Америки в последние годы стал основным способом выявления государственных лесных ресурсов. Результаты его применения используются при долгосрочном планировании пользования лесом и решении ряда вопросов государственной лесной политики.

В странах Западной Европы и в Америке в зависимости от экономических и природных условий разработаны различные технические приемы и способы, основывающиеся на систематической и стратификационной выборках. Общим для всех стран является размещение первичных учетных единиц выборки по определенным группам и отказ от равномерного единичного размещения площадок как менее экономичного.

Мировая практика еще не выработала общепринятой системы проведения полевых работ при статистическом методе учета лесов. Нет единого мнения о размерах и способах группировки и размещения в пространстве учетных площадок.

В целях экономии затрат на инвентаризацию леса в большинстве стран группируют пробы в своего рода кусты-гнезда и вместе с этим укрупняют первичные площадки.

Однако пока не найдено строго научного обоснования наиболее экономичных размеров и концентраций учетных площадок.

Изучение статистического метода учета лесов в течение ряда лет проводилось ВНИИЛМом. Объектом исследования служили леса всей Ивановской области, подвергнутые трехкратной инвентаризации статистическим методом. В итоге обширного производственного опыта было установлено, что глазомерный метод таксации леса, широко применяемый в лесоустройстве, ведет к некоторому преуменьшению древесных запасов. Наибольшие преуменьшения наблюдаются в древостоях более высокого возраста, являющихся объектом эксплуатации в ближайшие годы. Возраст древостоев при их глазомерной таксации также преуменьшается. Это преуменьшение оказалось в среднем равным почти половине класса возраста (9 годам).

Проф. В. В. Антанайтис и И. Н. Репшис провели “Опыт инвентаризации лесов Литвы математико-статистическим методом”. Названные авторы прежде всего подтвердили выводы ВНИИЛМа в отношении погрешностей глазомерной таксации леса.

Древесный запас при его определении глазомерным методом в 18 лесхозах Литвы оказался преуменьшенным на 11,5% . Анализируя целый ряд литературных источников, названные авторы констатируют, что большим недостатком глазомерного метода является систематическое уменьшение запасов на 5—25% , а в некоторых случаях и до 45% . Поэтому они рекомендуют при проведении лесоустройства шире применять выборочный метод.

Проф. В. В. Антанайтис и И. Н. Репшис пришли к важному выводу о том, что для достижения одинаковой точности в определении запасов и в установлении отдельных видов площадей (покрытых и не покрытых лесом и т.д.) требуется разное число выборочных пробных наблюдений, чтобы площади были найдены с той же точностью, число выборочных пробных площадей должно быть увеличено в 6 раз.

На основании опытов ВНИИЛМа и проф. В. В. Антанайтиса и И. Н. Репшиса можно сделать следующие выводы:
1. Статистический метод является наиболее объективным методом контроля запасов при лесоустройстве и периодических переучетах лесного фонда в период между ревизиями лесоустройства. Однако этот метод не заменяет лесоустройства, так как не дает пространственного размещения лесов и таксационной характеристики отдельных таксационных участков (выделов древостоев). Статистический метод должен применяться в дополнение к лесоустройству для контроля итоговых результатов по однородным совокупностям древостоев (стратам) и в целом по всему лесоустраиваемому объекту.
2. Для контроля объектов с общей площадью до 100 тыс. га при наличии планово-картографических материалов допустимо равномерное размещение площадок в пределах однородных совокупностей древостоев. При таком размещении возможны контроль площадей и запасов этих совокупностей, оценка качества лесоустроительных работ и изменений, происшедших в лесном фонде после лесоустройства.
3. В объектах статистического учета со сходными лесорастительными и экономическими условиями различие в изменении запасов и сумм площадей сечений по одноименным стратам несущественно, поэтому в таких объектах для достижения одной и той же точности работ необходимо одинаковое число площадок, т. е. к таким объектам при расчетах полевых работ допустим одинаковый подход.
4. При статистическом учете применение разных по трудоемкости измерительных методов на общую затрату труда практически не влияет, поэтому целесообразнее пользоваться методами, обеспечивающими получение большего количества информации о лесном фонде, а также большее число учитываемых на площадке стволов, в связи с этим большую точность получаемых данных.
5. Статистический метод обеспечивает возможность получения при инвентаризации данных о размерах, качестве, числе стволов, запасах и возрасте для всех составляющих пород в страте, что облегчает планирование рубок ухода и рубок главного пользования лесом.
6. В итоге учета лесов статистическим методом получают распределение площадей и запасов древостоев по преобладающим породам, классам возраста и классам бонитета.
7. Данные о товарной структуре, получаемые при статистическом методе учета, позволяют выявить различия в товарности отдельных древесных пород и отдельных классов возраста.

При кустовом или групповом размещении учетных площадок последние размещают по квадратам, именуемым трактами.

Для этого сначала на топографические карты наносят основные площадки, являющиеся центрами квадратов. Эти точки с топографических карт переносят на аэрофотоснимки. С помощью специальной радиальной палетки, центр которой совмещают с местонахождением основной пробы на пересечениях радиусов со сторонами квадрата, проектируют все остальные площадки. В соответствии с намеченным проектом площадки находят в натуре. На основе заложенных площадок путем их классификации устанавливается распределение изучаемрй территории по категориям земель. По сумме площадок, закладываемых в центре и по сторонам квадратов (трактов), определяют все таксационные данные, характеризующие лесной фонд всего учитываемого объекта и отдельных его частей, значительных по площади.

Все получаемые при этом материалы обрабатывают на ЭВМ. Их обработка выполняется в соответствии с разработанным алгоритмом и программой. В результате получают итоговые данные о состоянии лесного фонда, на основе которых можно разработать соответствующие лесохозяйственные мероприятия.

Статистический метод инвентаризации лесов в последние годы в нашей стране применяется в отдаленных, таежных районах для уточнения имеющихся там древесных запасов. Дальнейшая разработка этого метода ведется в направлении комплексного использования данных аэрофотосъемки с натурными, наземными материалами. Итоговые данные о площадях и запасах, полученные выборочно-статистическим методом, восполняются путем дешифрирования аэрофотоснимков, картографическими показателями размещения площадей и запасов в учитываемом объекте.

В нашей стране ежегодно отводят в рубку площадь лесов, близкую к 2,5 млн га. На такой огромной территории нет возможности осуществить нодеревную таксацию.

Приведенный краткий анализ статистического (выборочного) метода учета лесов позволяет заключить, что этот метод, базирующийся на теории вероятностей и законах математической статистики, позволяет с заданной точностью находить древесные запасы и другие данные, характеризующие наши леса. Этот метод находит все большее признание и внедряется в практику устройства наших лесов.


Реклама:



Читать далее:



Статьи по теме:


Главная → Справочник → Статьи → Блог → Форум