Атрощенко_Лесная таксация_doc. Курс лекций Раздел Введение. Таксационные изменения, приборы и инструменты 1 Предмет, задачи и объекты лесной таксации

• Название: Курс лекций Раздел Введение. Таксационные изменения, приборы и инструменты 1 Предмет, задачи и объекты лесной таксации
• Анкор: Атрощенко_Лесная таксация_doc.pdf
• Дата: 07.09.2018
• Размер: 3.69 Mb.
• Имя файла: Атрощенко_Лесная таксация_doc.pdf
• Тип: Курс лекций; #24228
• страница: 10 из 29

формы по высотам
Видовые числа
Вы-
сота,
м
Чис- ло моделей Средний iqi2поВ. К. Зазаро ву по
М. Е. Тка- ченко по
А. Шиф- фелю по
К. Массу 30 99 0,710 0,481 0,489 0,489 0,476
Итого
974
Отклонения от фактически измеренных видовых чисел по моделям в среднем составили по Ткаченко +0,8%; по Шиффелю +0,7%; по Маасу
+0,2%, что служит хорошим доказательством зависимости f от Ни, а не от диаметра на высоте 1,3 м.
Располагая сглаженными величинами по разрядам как средних высот,
так и видовых чисел и коэффициентов формы q
2
, объемы стволов вычисляют по формуле Ступени толщины могут быть приняты любые 1; 2; 4 см. Исходя из практической целесообразности в таблицах Союзлеспрома были приняты ступени до 20 см по 2 см, а далее по сантиметровым ступеням толщины.
Полученные по формуле v=gHf объемы вписывают в таблицу объемов стволов по разрядам высот (табл. 30). Порода сосна. Средний коэффициент формы q
2
= Таблица Таблица объемов стволов по разрядам высот разряд разряд разряд разряд разряд
Ступень толщены,
см
H
v
H
v
H
v
H
v
H
V
12 16 0,088 14 0,079 13 0,076 12 0,070 10 0,603 16 20 0,185 18 0,169 16 0,162 15 0,147 12 0,131 20 23 0,327 21 0,300 19 0,282 17 0,264 14 0,225 24 и т.д.
25 0,511 23 0,469 21 0,436 19 0,406 15 Составление таблиц сбега древесных стволов. Сбегом древесного
ствола называется изменение диаметра его на единицу длины, выраженное в абсолютных или относительных величинах. Знание сбега древесного ствола, характеризующего его форму, имеет весьма существенное значение для производства, так как позволяет проводить в камеральных условиях расчеты по выходу промышленных сортиментов изданного конкретного ствола.
Ввиду этого требования методов промышленной сортимен-тации леса на корню приводят к необходимости дополнить таблицы объемов древесных стволов данными об их сбеге. Однако высказывается и противоположная точка зрения о составлении сначала таблиц сбега, которые одновременно дают и таблицы объема.
Значительная изменчивость формы древесных стволов у каждой древесной породы даже при одинаковых d и Н естественно ставит перед составителем таких таблиц вопрос для какой формы составлять таблицы сбега индивидуальной, средней или по некоторым классам формы?
В практике широко применяют таблицы сбега по средней форме, реже потрем классам (среднего, сбежистого и полнодревесного) и еще реже по градациям классов формы, выраженной через q
2
по 0,02; 0,025; 0,05.

Сбег стволов в таблицах выражают в абсолютных мерах, указываю диаметры стволов в сантиметрах или миллиметрах через 1 или 2 м вдоль ствола, от комля к вершине, это абсолютный сбег; или диаметры ствола на тех же высотах выражают в процентах от диаметра на высоте 1,3 м, принимаемого за 100%; это относительный сбег.
Простейший способ построения сбега для отдельного ствола заключается в использовании коэффициентов формы q
0
, q
1
, q
2
, q
3
и графических построений. Приведем пример.
Высота ствола ели 30 м, диаметр на высоте 1,3 и 40 см, q
0
= 1,026, q
1
=
0,855, q
2
= 0,70, q
3
= 0,44; по свойству коэффициентов формы имеем Для нашего примера будем иметь d
0
= 40*1,026 = 41 см d
1/4
= 40*0,855 =
34,2слг; d
1/2
= 40*0,70 = 28 см d
3/4
= 40*0,44= 17,6 см. Построенный по этим данным график сбега показан на рис. Рис. 41. Построение графика сбега по коэффициентам формы
Проведя на таком графике, выполненном в масштабе, сечения, перпендикулярные оси дерева, через 1 или 2 м, отсчитывают диаметры на любых высотах, а через них определяют объемы секций длиной 1 или 2 м в коре и без коры. Сбег ствола без коры строится на этом же графике путем нанесения толщины коры по диаметрам, по четвертям высоты или другим измерениям.
При данной высоте Н ствола d
1,3
может быть различен, поэтому такие расчеты проводят для разных d
1,3
и одинаковых q
n

Рис. 42. График сглаживания средних величин коэффициентов формы в зависимости от высот
При составлении таблиц сбега по разрядам высот было бы крайне затруднительно строить вышеописанным способом такие индивидуальные графики для отдельных стволов, поэтому собранный экспериментальный материал в отношении d
1,3
, H и коэффициентов формы подвергается совместной счетной и графической обработке отдельно для каждого разряда высот.
Полученные таким образом средние значения коэффициентов формы сглаживают для каждого разряда высот с использованием графических линейных построений или жена основании соответствующих уравнений вида
b
aH
Hq
n
+
=
При построении графика на оси абсцисс откладывают высоты, а по ординатам – произведения Hq
n
, в результате получается веер слабо изломанных линий, подлежащих или графическому сглаживанию, или по уравнени- ям.
Для уточнения графических построений сбега для стволов высотой болеем, те. стволов, для которых длина выходила за пределы 4 м,
рекомендуется дополнительно вычислять еще три коэффициента формы на ,
3
/
8
и, что позволяет отразить выпуклый характер образующей ствола по отрезкам через. График по сглаживанию средних величин показан на рис. Для получения сглаженных коэффициентов формы по высотам следует величину соответствующей ординаты разделить на H. Полученные таким образом данные заносят в рабочую таблицу и используют для последующих вычислений сбега. Для стволов ели автором получены средние значения коэффициентов формы по высотам, приведенным в табл. 31. Наблюдается неуклонное, хотя и незначительное уменьшение величины всех коэффициентов формы по мере увеличения высоты стволов.
Таблица Средние значения стволов ели по высотам
Коэффициент формы в Высотам 12 980 895 822 718 604 450 15 962 883 810 709 588 444 18 951 877 802 703 578 439

21 942 871 796 698 571 На основании указанных данных строят таблицы сбега для всех сочетаний и H по всем разрядам высот (табл. 32). Пример имеем H = 24 м d l,3
=
32 см.
После этого для наглядности и контроля по каждому разряду высот строят сводный график сбега для всех встреченных соотношений диаметров и высот в коре и без коры.
Таблица Пример вычисления абсолютного сбега ствола по коэффициентам формы
Коэффициент формы
Показатели
q
0
q
1/3
q
1/4
q
3/8
q
1/2
q
5/8
q
3/4
Высота от нижнего сечениям Абсолютные значения q
n
в 121 0
937 867 792 695 565 Отвечающие диаметры ствола, см 30,
0 27,
7 25,
3 22,
2 18,
1 По графику обычно посредине метровых секций, те. на высотах 1;
3; 5; 7 ми т. д, проводят сечения, по которыми отсчитывают в масштабе диаметры стволов в коре и без коры, и на основании этого вычисляют объемы метровых секций. Полученные данные заносят в таблицу сбега стволов отдельно по разрядам высот. Сумма объемов метровых секций должна совпадать с объемом ствола по формуле
(
)
верш.
n
3 Профессор А. В. Тюрин при составлении таблиц среднего сбега у осины по разрядам высот принял для всех ступеней толщины одинаковый средний q
2
=0,695 и соответственно этому одинаковые q
1
= 0,867 и q
3
= несмотря на то, что анализ основного материала показывал изменение q
2
по высотам от 0,750 до 0,696; соответственно изменялись также и q
3
. Таким же способом были составлены таблицы сбега по березе. Этот прием приводит к некоторому искажению действительной средней формы стволов.
Составление массовых таблиц объема и сбега по методике проф.
В. К. Захарова. В основе предлагаемой методики лежат результаты по изучению формы древесных стволов по относительным высотами установленные закономерности изменения среднего относительного сбега отдельных древесных пород в зависимости от диаметра на 0,1 высоте стволов.
Необходимый для составления массовых таблиц опытный материал собирают в однородных по таксационным показателям древостоях данной породы, охватывая преимущественно спелые древостои разных условий ме- стопроизрастания; желательно часть материала собрать в средневозрастных насаждениях.
Общее число обмеренных стволов, представленных сантиметровыми ступенями толщины, ограничивается 150. Там же дается таксационная характеристика объекта, в которой проводятся обмеры деревьев.
Камеральная обработка материалов заключается в следующем. По материалам обмера строится кривая соотношений диаметров и высот по 4- сантиметровым ступеням толщины. В отношении каждого обмеренного дерева, принимая диаметр на 0,1 Н за 100%, вычисляют процент сбега на остальных относительных высотах.
В отношении разгруппированных по сантиметровым ступеням толщины деревьев вычисляют сначала их средний диаметр. Одновременно строят график (рис. 43) изменения абсолютных диаметров стволов по относительным высотам в зависимости от d
1,3
; при этом выявляется линейный характер изменений диаметров, которые сглаживаются по уравнению прямых линий. Затем вычисляют средний процент сбега по всем относительным высотами сопоставляют полученные средние величины по ступеням для того,
чтобы убедиться, что ни ступени толщины, ни высота не оказывают на них существенного влияния. После этого вычисляют средний процент сбега для каждой относительной высоты. В результате получается сводная характеристика сбега в процентах по относительным высотам, которая и является основным материалом для составления таблиц объема и сбега.
Рис. 43. График абсолютного сбега стволов по относительным высотам в зависимости от ступени толщины Следующим техническим приемом является установление соотношений между ступенями толщины пос одной стороны, и диаметрами на Ни Нс другой установленная линейная зависимость между ними должна быть выражена линейным уравнением.
Значительный интерес представляют корреляционные зависимости между диаметрами на высоте 1,3 ми диаметрами на относительных высотах в отношении однородных насаждений. Особое значение приобретает связь между диаметром на высоте 1,3 ми диаметрами на 0,1 Ни Н.
Для стволов сосны в сосняке-брусничнике (возраст 105 лет, бонитет II–
III) установлена тесная связь линейного характера для диаметров на высоте ми Н, причем коэффициент корреляции оказался равным v = а корреляционное отношение η=0,957±0,0078. Такая же высокая корреляционная связь оказалась и между диаметрами на других относительных высотах.
Вычисленные линейные уравнения для указанного выше объекта между диаметрами нам Ни Н имеют следующие коэффициенты 86
,
0 3
,
1 1
,
0
+
=
d
d
H
,

90
,
0 64
,
0 3
,
1 Подставляя в уравнения вместо d
1,3
абсолютные величины, получаем диаметры стволов на 0,1 Ни Н.
Располагая диаметрами нами Н, вычисляем коэффициент формы 2
/
1
/
1 На основании установленных по разрядам высот соотношений между и Н по каждой ступени толщины (а следовательно, и высоты) получаем по формуле Шиффеля или по имеющимся таблицам видовое число в зависимости от Ни Произведение по ступеням толщины определяет объемы стволов данной совокупности. Достоверность установленных f по Ни была проанализирована ранее.
Рассмотренные ранее исследования нормальных видовых чисел (независимость их ни от d
1,3
, ни от H деревьев и постоянство для отдельных древесных пород их средней величины упрощает определение объемов стволов по формуле
n
Hf
g
v
1
,
0
=
Тесная корреляционная связь между f
n
и q
0,5/0,1
позволяет определять объемы стволов индивидуальной формы.
Объемы срубленных деревьев могут определяться по предлагаемой формуле 2
9 9
3 2
9 где g
0,05
– площадь сечения на 0,05 H;
g
1
, g
2
, g
3
, …; g
9
– площади сечения на высоте соответственно 0,1; 0,2;
0,3; . . . 0,9 Н h – длина секции, h = 0,1 Н.
Таким образом, объем ствола получается как сумма объемов трех его частей комлевой секции, восьми центральных и вершинной длиной 0,1 Н.
Для составления таблиц сбега древесных стволов мы располагаем процентами среднего сбега, графиком изменения абсолютных величин диаметра по относительным высотам, а также соотношениями между диаметрами нами Н по ступеням толщины на высоте 1,3 м.
Умножая последовательно для каждой сантиметровой ступени толщины диаметры на 0,1 Н на сглаженные средние проценты сбега по относительным высотам, получаем сглаженные диаметры стволов по относительным высотам.
Для получения данных сбега по абсолютным высотам через интервалы м используем следующие графические построения для каждой ступени толщины. Зная d
1,3
, d
0,1
и диаметры на остальных относительных высотах,
строим график сбега в абсолютных величинах, при этом для лучшего контроля построений и наглядности строим сводный график по всем ступеням толщины, охваченным исследованием

На таком графике проводят сечения, перпендикулярные оси абсцисс,
посредине метровых секций, те. на нечетных высотах от земли 1; 3; 5; 7 ми т. д. Если брать по масштабу величину этих диаметров, получаем показатели сбега (в см, которые и вносятся в соответствующую таблицу сбега. На этом же графике наносят толщину коры по высотам, что дает возможность охарактеризовать сбег ствола в коре и без коры, а следовательно, получить в результате два объема ствола – в коре и без коры. Разность объемов дает объем коры (в м, который принято выражать также в процентах от объема ствола в коре. Располагая диаметрами стволов посредине метровых секций в коре и без коры, дополнительно устанавливают объем ствола по формуле
(
)
верш
3 где γ
1
, γ
2
, γ
3
, … γ
n
– площади сечения посредине метровых секций – длина секции.
Составленные по описанной методике таблицы объемов стволов сосны на основе 150 обмеренных деревьев в сосняке-черничнике были сопоставлены с объемами всех имеющихся массовых таблиц объемов сосны. Для вычислений запасов было взято 307 деревьев по ступеням толщины от 16 до см, объем которых составил 247,8 м (100%). Сопоставление запасов по различным таблицам приводится в табл. Наибольшее отклонение (6,3%) дали местные таблицы для Читинской области, в которых отсутствовали данные о методах их составления. Это тем более странно, что таблицы смежной Бурятской АССР имели отклонения всего 3,5%. Построенный по запасам 12 таблиц вариационный ряд дал следующие статистические показатели М ± m = 246,0 ± 2,04; σ – 7,4; v = 2,98%;
p = 0,83%. Незначительные отклонения (0,8–2,3%) показали германские и шведские таблицы.
Таблица Сопоставление запасов сосновых древостоев,
определенных по различным таблицам
Запас
Наименование таблиц объемов
м
3
%
По данным В. К. Захарова
247,8 По таблицам Союзлеспрома
250,4 По таблица Ленинградской, Вологодской и Архангельской обл Таблицы белорусские Таблицы украинские Таблицы германские (Шваппаха)
254,3 Таблицы шведские (А. Мааса) q
2
= 0,67 250,1 Среднее по 12 таблицам ± 2,04 Моделирование образующей древесного ствола с помощью
сплайн-функции. Математическое моделирование образующей древесного ствола с помощью полинома ой степени (Войнов), или сплайн-функций
(Д. В. Рябов, Образующую древесного ствола можно описать в виде кубического сплайна. Д. В. Рябов, (1999) использовал относительный счет стволов березы

по относительным высотам (0,0, 0,1, 0,2, … 0,9), профессора В. К. Захарова.
Для апроксимации одной образующей древесного ствола требуется 10 уравнений, для одного разряда высот – 20 уравнений в коре и без коры, а для шести разрядов высот необходимо 120 уравнений связи диаметров на относительных высотах в зависимости от базового диаметра на высоте 0,1. Например, для стволов березы а разряда высот (в коре) образующую ствола можно описать следующей кубической сплайн-функцией:
(
)
(
)
(
)
(
)
(
)
(
)
(
)
(
)
(
)
(
)
(
)
(
)
;
4
,
0 3
,
269 4
,
0 79
,
103 4
,
0 24
,
58 85
,
74
;
3
,
0 14
,
1985 3
,
0 75
,
491 3
,
0 04
,
97 62
,
81
;
2
,
0 9
,
6285
,
0 2
,
0 01
,
1394 2
,
0 81
,
6 9
,
89
;
1
,
0 39
,
23298 1
,
0 5
,
5595 1
,
0 96
,
426 100
;
18651 5
,
986 180 3
2 4
,
0 3
2 3
,
0 3
2 2
,
0 3
2 1
,
0 0
x
x
x
y
x
x
x
y
x
x
x
y
x
x
x
y
x
y
+
−
−
+
−
−
+
−
−
=
+
−
−
+
−
+
+
−
−
=
+
−
+
+
−
−
+
−
+
=
+
−
−
+
−
+
+
−
−
=
+
−
=
(
)
(
)
(
)
(
)
(
)
(
)
(
)
(
)
(
)
(
)
(
)
(
)
(
)
(
)
(
)
9
,
0 73
,
137 9
,
0 32
,
41 9
,
0 8
,
166 54
,
16
;
8
,
0 65
,
826 8
,
0 67
,
203 8
,
0 65
,
157 95
,
32
;
7
,
0 88
,
346 7
,
0 61
,
102 7
,
0 72
,
120 35
,
46
;
6
,
0 12
,
260 6
,
0 57
,
24 6
,
0 108 67
,
57
;
5
,
0 35
,
533 5
,
0 184 5
,
0 08
,
87 72
,
67 3
2 9
,
0 3
2 8
,
0 3
2 7
,
0 3
2 6
,
0 3
2 Полученная сплайн-функции из 10 уровнений отражает относительную форму стволов березы. На основе моделей сплайн-функций разработана имитационная модель и программа на ПЭВМ оценки относительного сбега древесных стволов сосны и березы для Ia V разрядов высот. Результаты расчетов по имитационной модели на ПЭВМ сравнивались сданными таблиц объема и сбега В. К. Захарова (табл. 35). В нижней части ствола (0 – 0,2h)
среднеквадратические ошибки моделей составляют 5–6%, что объясняется значительной вариацией диаметров деревьев в комлевой части ствола.
Таблица 32