Атрощенко_Лесная таксация_doc. Курс лекций Раздел Введение. Таксационные изменения, приборы и инструменты 1 Предмет, задачи и объекты лесной таксации
 Скачать 3.69 Mb.
|
|
Таблица Определение q 2 на растущих деревьях (Значение Высотам 74 15 63 65 66 68 69 70 72 73 75 76 78 17 66 68 69 70 72 73 75 76 77 79 80 19 67 69 71 72 74 75 77 78 79 81 82 21 70 71 13 74 76 77 78 80 81 83 Общая оценка массовых таблиц При оценке массовых таблиц необходимо исходить из удобства и простоты их применения, а также точности конечных результатов таксации. По первому признаку таблицы могут быть расположены в следующей последовательности а) по разрядам высот, б) типа баварских ив) по коэффициентам формы. При оценке точности они располагаются в обратном порядке. При этом нужно помнить, что массовые таблицы предназначены для определения объемов совокупностей деревьев в отношении единичных деревьев могут получаться недопустимые погрешности. При установлении точности таксации по таблицам того или иного типа нужно прежде всего исходить из формулы объема стоящего дерева = gHf, а в отношении запаса древостоя М = Как известно из теории погрешностей, точность произведения величин равна корню квадратному из суммы квадратов точности сомножителей Так, если допущены погрешности p g = 5%, р 4%, р 2%, то совместное их влияние на объем одного ствола ступени составит 45 2 4 5 2 Это и есть относительная ошибка в исчислении объема отдельного ствола. В отношении запаса древостоя ступени уменьшится в, где N число деревьев ступени, например, если то 16 7 , 6 Для установления относительной ошибки p m – запаса всего древостоя найдем предварительно его абсолютную ошибку ∑m, зная величины абсолютных ошибок по отдельным ступеням толщины, тет iпi. Для отдельных ступеней абсолютная ошибка m 1 = v 1 p 1 v , где рот запаса каждой ступени. В результате ошибка всего запаса ∑ + + + = 2 2 3 2 2 но откуда следовательно 1 1 1 p v m = ; 100 2 2 2 p v m = Подставляя полученные значения в формулу для определения ∑m, получим абсолютную погрешность определения запаса древостоя 2 2 3 2 3 2 2 2 2 2 1 1 2 100 Если располагать абсолютной погрешностью и величиной общего запаса, то относительная погрешность всего запаса составит 2 2 3 2 3 2 2 2 2 2 1 2 Имеем следующие запасы по ступеням толщины, мм по ступеням толщины 2,3; 1,7; 2,1; 3,1; 2,8; Подставляя приведенные величины в формулу, получим 7 , 138 2 , 188 7 , 138 Среднеарифметический р 2,25%, средневзвешенный по ступеням толщины р Таблицы по коэффициентам формы требую t непосредственного измерения трех величин объемов стволов (g, H и f через q 2 ) и обеспечивают высокую точность при таксации и совокупности деревьев, соответствующую точности определения объема по сложным стереометрическим формулам. В таблицах типа баварских объемы приводятся на основе непосредственного измерения двух величин объема d и H; третий компонент объема – видовое число – включено в процессе составления таблиц как некоторая средняя ве- личина. Следовательно, наконечные результаты даже приточном измерении и H окажет влияние степень соответствия средней формы таксируемой совокупности стволов, аналогичной табличной величине. По опытным исследованиям, проведенным в Баварии, при таксации групп стволов в количестве свыше 500 шт. ошибки не превышали 5%, при таксации 73 групп в количестве 101– 500 стволов каждая лишь для 16 случаев ошибки превышали 5%, следовательно, для 84% случаев ошибки составили менее 5%, таким образом, точность таблиц этого типа можно считать Особое положение занимают таблицы объемов по разрядам высот. При пользовании ими непосредственно измеряют лишь диаметры стволов на высоте 1,3 м, в отношении высот устанавливают разряд высотно не высоты по ступеням толщины непосредственно, так как в пределах данного разряда соотношения между d и H по ступеням толщины даются в таблицах средняя форма стволов также принимается по таблице Таким образом, погрешности от применения разрядных таблиц могут возникать от следующих причина) погрешности при измерении диаметров стволов б) неправильного установления разряда высот в) степени соответствия соотношений d ив таблицах характеру этих соотношений в таксируе- мом объекте г) степени соответствия средней формы таксируемых стволов аналогично табличной величине. Наибольшая погрешность, составляющая 10–15%, возникает от неверного установления разряда высот. Таблицы Союзлеспрома предусматривают от 5 до 8 разрядов высот и позволяют подобрать близкие показатели для разнообразных таксируемых объектов. Следовательно, на величину погрешности, помимо ошибок технического характера, будут оказывать влияние факторы конструктивного порядка таблиц. Вполне понятно, что разрядные таблицы являются менее совершенными по сравнению с другими типами таблиц, но зато они имеют несомненное преимущество по удобству и простоте их применения. Как известно, при составлении разрядных таблиц Союзлес-прома было предъявлено требование обеспечить точность таксации запаса древостоя в пределах до Определение объема сучьев и ветвей древесных стволов. Интенсификация лесного хозяйства и возросшие потребности в древесине приводят к необходимости производить учет ветвей и сучьев деревьев. В настоящее время древесина сучьев и ветвей приобретает экономическое значение как топливо в энергетических целях. Неправильная форма мелких ветвей и сучьев затрудняет использование математических способов для их учета. Наиболее точные результаты могут быть получены при использовании ксилометрического метода. Для учета ветвей и сучьев целесообразно использовать кси- лометрический способ вместе с весовым. Во всех случаях объем сучьев принято выражать в процентах от объема ствола на корню. Зарубежные исследователи (Баур, Шиффель и др) для определения объемов сучьев использовали способ видовых чисел сучьев (полученных по результатам опытных исследований по породам, ступеням толщины или высоты, протяженности кроны и связанным с ней коэффициентом формы А. Шиффель предложил следующую формулу видового числа сучьев теневыносливых пород 10 , 0 08 , 0 по которой объем сучьев v суч. для отдельного дерева может быть получен по известной формуле объема древесного ствола, а именно a gHf v = суч В качестве иллюстрации величины по формуле приводим ее значения для ели, принятые нами в таблицах стволов средней формы Союзлеспро- ма (табл. Таблица 25 Видовые числа сучьев у стволов ели в зависимости от высот Величина при классе высоты, м Источник 9 12 15 18 21 24 27 30 по Шиффе- лю 0,18 3 0,14 1 0,11 6 0,09 9 0,08 6 0,07 7 0,07 0 0,06 4 0,06 по Бауру 0,11 4 0,11 8 0,13 4 0,10 0 0,08 2 0,07 8 0,06 3 0,05 6 0,04 Изданных таблицы видно, что значения f a , определенные по Шиффе- лю и Бауру, почти совпадают. Уменьшение величины f a с увеличением H, а следовательно, и d 1,3 снижает процент сучьев в рамках разряда высот по мере увеличения ступеней толщины. При понижении разряда высот процент сучьев увеличивается при тех же ступенях толщины. Для стволов ели III разряда высот и ступеней толщины от 12 до 60 см процент сучьев уменьшается от до За процент сучьев стволов сосны, поданным проф. Товстолеса, приняты средние нормы, приведенные в белорусских таблицах объема и сбега (1928 г.). Для стволов дуба средней формы проф. Шустов принял одинаковым процент сучьев по ступеням толщины, изменяющийся лишь в зависимости от разряда высот: Разряд Н Процент сучьев Проф. А. В. Тюрин для осины процент сучьев вычислял лишь в зависимости от величины ступени толщины по формуле 3 , 1 суч 22 , 0 Поданной формуле р суч находится в прямой зависимости от ступени толщины, не зависит от H и, следовательно, одинаков для всех разрядов высот и изменяется при d 1,3 от 4 до 72 см в пределах 2–17%. Этот принцип принят ими для стволов березы р cуч изменяется для тех же ступеней от 1 до 14%. Ф. Корсунь (Чехословакия) выразил процент сучьев от объема ствола формулой 4 , 17 суч − = H D p Диаметр D дерева принимается в сантиметрах, H – в метрах. В нашем примере по формуле Корсуна p суч = Ю. М. Коцарев в 1964 г. определил средний объем ветвей (в коре) в кубометрах и процентах от объема стволов ореха грецкого по разрядам высот и ступеням толщины. Для вычисления объемов стволов были использованы нормальные видовые числа по формуле n Hf g v 1 , 0 = где: g 0,1 – площадь сечения на высоте 0,1 H; f n – нормальные видовые числа (средние – высота ствола Поскольку ветви ореха грецкого часто имеют диаметру основания 40– 50 см и длину 12–15 м, объем их определялся по метровым секциям. Связь объема ветвей с объемом ствола выражалась формулой a n a Hf g v , 1 , 0 = , где v a – объем ветвей площадь сечения ствола на высоте 0,1 H; H – высота ствола, a – нормальное видовое число ветвей ступени толщины. Было установлено, что между d 1,3 ствола и f n,a наблюдается криволинейная зависимость, выраженная логарифмическим уравнением 1761 , 0 по которому и составлена таблица по ступеням толщины от 16 до см. Значение по таблице изменяется от 0,039 (ступень 16 см) до ступень 80 см). Полученные результаты сведены в таблицу средних объемов сучьев (в м) по пяти разрядам высот и ступеням толщины. По всем разрядам дается процент объема сучьев только по ступеням толщины с увеличением d 1,3 этот процент увеличивается от 8,8% для ступени 16 см и достигает 36% для ступени см. Объем сучьев (в м) повышается с увеличением ступени толщины и снижается по разрядам высот от I до В. В. Голиков представил зависимость процента объема сучьев по породам от ступеней толщины, разрядов высот, степени сомкнутости полога насаждений (табл. 27). Различие в методике учета ветвей обусловливается как биологическими особенностями древесных пород, таки экономическими условиями состояния лесного хозяйства. По этим факторам исключается возможность использовать единый метод учета сучьев. Таблица Определение объема сучьев Объем живых сучьев, % от запаса насаждений, при сомкнутости полога Средний диаметр насаждения, см и выше – до 0,5 12 9 21 33 16 9 19 31 20 8 18 29 24 8 17 27 28 7 16 Для учета допустимы ксилометрический метод, использование математических способов, а также видовых чисел (старых и нормальных. Во всех случаях для запроса практики необходимо выражать объемы сучьев в процентах к объему стволов и запасам насаждений в последнем случае обязательным требованием является учет полноты насаждений. Методы составления таблиц объема и сбега древесных стволов При составлении таблиц могут быть поставлены две задачи составить таблицы только объемов древесных стволов и составить таблицы одновременно и объемов и сбега древесных стволов Рассмотрим порядок составления таблиц объема пои средней форме. Заполненные карточки обмера деревьев распределяют по породам, ступеням толщины и высотам с составлением сводной ведомости по форме, указанной ниже. Порода_____________________ Высота стволам Диаметр стволов на высоте 1,3 м, см h 1 h 2 h 3 … h n и т.д. Итого стволов d 1 d 2 d 3 … d n Итого… Таким образом, в таблице указано распределение собранных материалов пои, объединение их по однородным группам пои и установлено, в отношении каких сочетаний этих признаков необходимо составить таб- лицы. По данным обмеров моделей, вычисляют объемы стволов, а по ним видовые числа для каждого ствола, затем весь материал в пределах породы группируют по высотами вычисляют средние видовые числа по каждой высоте. Полученные средние видовые числа графически или аналитически сглаживают. Рекомендуется сглаживать видовые числа при помощи линейного уравнения. С этой целью по оси ординат откладывают произведения H, а по оси абсцисс – возрастающие высоты. Линейное уравнение имеет следующий вид: Hf=aH+b, где a и b – особые коэффициенты, полученные в процессе составления уравнения. Разделив обе части уравнения на Н, получим сглаженные значения видовых чисел по высотам H b a f + = Располагая данными видовых чисел по высотами зная количество сочетаний между d и Н, вычисление объемов стволов производят по общеизвестной формуле gHf Hf d v = = 4 π 2 , где g – последовательные площади сечений стволов всех диаметров приданной высоте Н. Полученные объемы заносят в графу, установленную для данного типа таблиц Для контроля и наглядности рекомендуется построить линейный график изменения объемов в зависимости от высот при различных d 1,3 (рис. Этот график иллюстрирует изменение объемов стволов ели при диаметре – 48 см и высоте 18 – 36 м (из таблиц Союзлеспрома поели, составленных автором). Составление таблиц объемов древесных стволов по разрядам высот. Первоначальные вопросы, подлежащие разрешению, это вопросы о числе разрядов, а также о том, для какой формы стволов должны быть составлены таблицы. Особое значение приобретают таблицы объемов стволов по средней форме, что убедительно подтверждается закономерным характером распределения числа стволов однородных насаждений поq 2 . Опыт применения на протяжении 40 лет первых русских временных массовых таблиц с тремя-четырьмя разрядами высот показал недостаточность такого числа разрядов. Основное требование при установлении числа разрядов – охватить таблицами наиболее продуктивные древостои с максимальными высотами, с одной стороны, и древостои низкой продуктивности с минимальными высотами, с другой. По практическим соображениям число разрядов не должно быть слишком велико, иначе амплитуда высот между разрядами будет незначительна и они практически не будут различаться. Установлено, что различие в высотах двух смежных разрядов не менее м легко распознается, и эта величина может служить придержкой при установлении разрядов высот. Приведенная величина находится также в пределах точности имеющихся высотомеров. Принято принимать число разрядов высот к числу бонитетов насаждений, которых пять основных (I, II, III, IV, V) и два дополнительных (аи б и Va и б. Таким образом, предельное число разрядов может быть равно девяти. В таблицах Союзлеспрома принято для сосны восемь разрядов высот, для ели шесть, для дуба семь, для осины пять и березы шесть. Ответственной задачей является построение кривых высот в каждом разряде, установленном на основе детального анализа собранного экспериментального материала, который может быть получен следующими способа- ми: а) путем использования пробных площадей и взятых на них моделей в спелых насаждениях в процессе лесоустройства; б) замерами высот по ступеням толщины в спелых насаждениях различных условий местопроизрастания с закладкой и без закладки пробных площадей. На закладываемых пробных площадях рекомендуется брать модельных деревьев в количестве 10% числа стволов основного элемента леса, ноне менее 10 шт. по способу пропорционального представительства числа деревьев каждой ступени. Выбор модельных деревьев производится путем предварительного обмера их высот и диаметров и согласования этих величин с заранее вычисленными средними данными пои Н Наконец, могут быть использованы литературные источники по исследованию хода роста насаждений и закономерные связи соотношений d и Н по этим материалам. Построение графика соотношений d и Н по принятым разрядам высот и их сглаживание производится следующими способами 1) точечным 2) построением кривой высот на основе экспериментальных данных по установленным предварительно разрядам высот 3) построением кривой высот на основе закономерностей строения древостоев; 4) по А. В. Тюрину; 5) по Н. В. Третьякову. Точечный способ применялся профессором Б. А. Шустовым для стволов дуба, а В. Владышевским для лиственницы сибирской. Сущность этого способа заключается в следующем. Используя многочисленный материал обмера моделей по соотношению d и Н в возрасте спелости и разных условий местопроизрастания, строят график. На оси абсцисс откладывают диаметры, на оси ординат точками отмечают все представленные высоты по каждому диаметру. В результате получаем точечный график, указывающий пределы высот, верхний и нижний для каждой ступени толщины, через которые проводят плавные кривые, отграничивающие сверху максимальные высоты, а снизу – минимальные. Установив затем число разрядов высот, разность ординат по ступеням толщины делят на число разрядов, в результате получают п полос по числу разрядов. Затем, проведя плавные кривые через середины полос, получаем кривые соотношений d и Н для каждого разряда границы полос являются пределами высот. Профессор Б. А. Шустов для стволов дуба внес некоторые уточнения в этот способ за основу была принята кривая III разряда высот как наиболее обоснованная опытным материалом. Затем, приняв высоту ступени 36 см за исходную, им были проведены кривые высот для остальных разрядов с интервалом м вверх и вниз. При всей простоте и наглядности этот метод имеет недостаток ненадежность проведения предельных высот, предопределяющих направление кривых для всех разрядов, в результате чего кривые могут не отражать фактических соотношений d и Н, что, в частности, установлено нами в отношении лиственницы сибирской (по таблице В. Владышевского). Вычислив по каждой ступени толщины средние высоты Низ числа п моделей для каждого разряда высот, получают необходимые соотношения между d и Н, которые затем сглаживают. Этот материал в дальнейшем используют для вычисления средних коэффициентов формы q 2 и видовых чисел по разрядами ступеням толщины. Указанным способом строили кривые высот для таблиц Союзлеспрома по сосне профессор Д. И. Товстолес и поели профессор В. К. Захаров. Оригинальный способ построения кривых высот по разрядам предложил профессор А. В. Тюрин для осины и березы. А. В. Тюрин построил кривые высот двух видов. По бонитетам насаждений, используя средние высоты насаждений в данном возрасте, а также их пределы (верхний и нижний) с учетом закономерности в строении древостоя. Для каждого бонитета была построена кривая высот для трех классов возраста для IV бонитета – два класса возраста, названные А. В. Тюриным классами высот. По разрядам высот посредством объединения в один ряд одинаковых классов высот для древостоев различных бонитетов и возрастов. Сопоставляя абсолютные значения d и Н для 14 кривых высот, А. В. Тюрин обнаружил, что кривые для более молодых классов возраста вышестоящих бонитетов почти совпадают с кривыми более старых возрастов нижестоящих бонитетов. В результате представилось возможным из 14 кривых высот образовать шесть классов высот, причем в каждом из вновь образованных классов высот объединены, как правило, древостой разных бонитетов и разных возрастов. Основанием такого объединения высот служит выдвигаемая профессором А. В. Тюриным гипотеза Насаждения разных бонитетов и возрастов, и, добавим, пород, при равных средних высотах и средних диаметрах, согласно учению о строении насаждений, будут иметь и действительно имеют одинаковые соотношения между диаметрами и высотами». Средние высоты по ступеням толщины каждого разряда высот, полученные по опытным материалам, подлежат сглаживанию, которое может быть произведено разными способами графически, по уравнениям го порядка, по уравнению логарифмической кривой, путем эмпирических и других уравнений и на основе использования закономерностей строения древостоев. Так, в применении ко II разряду высот сосны, по нашим данным, параметры уравнения имеют вид = 21,3 + 6,59 lg Проф. В. К. Захаровым при составлении таблиц объема стволов ели (таблицы Союзлеспрома) для построения и сглаживания высот по разрядам была использована формула Вебера Установив соотношения между d и H по разрядам высот, вычисляют средние видовые числа для получения объема ствола по формуле gHf Hf d v = = 4 π 2 Необходимо отметить, что некоторые исследователи устанавливают величину видовых чисел в зависимости от высоты или от диаметра ствола. Исследования Шиффеля, Мааса, М. Е. Ткаченко и других показали зависимость видовых чисел от Ни. Маас категорически отрицает влияние возраста и диаметра на высоте 1,3 м на видовые числа. По исследованиям кафедры лесной таксации Белорусского лесотехнического института (БЛТИ), для 1333 моделей ели древостоев разных боните- тов от а до V установлена тесная корреляционная связь между f и q 2 , причем коэффициент корреляции составил r = 0,81+0,012. В свою очередь формула А. Шиффеля характеризует связь видового числа с Ни Основанием для установления видовых чисел однородного древостоя с учетом диаметров нами высоты может служить лишь высокая корреляционная связь между диаметрами и высотами Поданным МГ. Здорика, коэффициент корреляции между d 1,3 и Н для еловых древостоев II бонитета составил r = 0,944. Изложенные ранее теоретические обоснования связи видовых чисел и коэффициентов формы с высотами дают основания выдвигать на первый план высоты стволов, а не их диаметры. Этого положения и будем придерживаться в дальнейшем изложении. С увеличением высоты деревьев наблюдается уменьшение q 2 . Обратная зависимость как коэффициентов форм, таки видовых чисел от высот была подробно освещена ранее. Примером могут служить следующие данные о средних видовых числах стволов ели, полученные В. К. Захаровым на основании использования обмеров 4689 моделей, взятых из разных условий место- произрастания и на разных высотах. Таблица Класс высоты, м 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 Среднее в 0,001 637 565 528 507 493 483 475 469 465 461 Средние видовые числа по высотам стволов могут быть вычислены непосредственно и сглажены способами, описанными при рассмотрении методики составления таблиц объемов пои Н. Однако проще и легче получить видовые числа через q 2 по высотам, если учитывать тесную связь междуf,Hиq 2 , которая нашла выражение в формуле Шиффеля: H q f 32 , 0 66 , 0 14 , 0 Сглаживание средних q 2 по высотам может быть проведено с использованием линейной зависимости произведений и высот по аналогии со сглаживанием f и Hf (см. рис. Для этого строят график по оси абсцисс откладывают высоты, а по ординатам – Hq n ; в результате получается слаболоманая линия, соединяющая вершины ординат сглаживание ее можно произвести графически или посредством вычисления линейного уравнения. Разделив обе части этого равенства на H, получаем выражение сглаженных значений q 2 по высотам. В работе профессора И. Е. Ткаченко Закон объемов древесных стволов и его значение для массовых и сортиментных таблиц, выпущенной вторым изданием в 1932 г, приведен список 16 авторов, проводивших проверку видовых чисел по высотами коэффициентам формы для девяти древесных пород в разных районах СССР [30]. Во всех случаях проверка полностью подтвердила указанные взаимосвязи между H, q 2 и f. (табл. Таблица Сопоставление видовых чисел стволов ели и коэффициентов |