隨機(jī)狀態(tài)下林分密度調(diào)查精度分析

姚瑤 范成剛

摘要 從林木隨機(jī)分布的角度對(duì)林分密度的調(diào)查精度進(jìn)行了相關(guān)分析。分析指出，在天然的林分中，林木分布具有一定的隨機(jī)性，在一定面積的樣地中，林木株數(shù)服從泊松分布，并得出結(jié)論，林分密度調(diào)查精度的直接影響因子為調(diào)查的林木株數(shù)。

關(guān)鍵詞 隨機(jī)；林分密度；精度；泊松分布

中圖分類(lèi)號(hào) S757.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0517-6611（2014）27-09404-02

Stand Density Survey Precision Analysis under Random Condition

YAO Yao¹， FAN Chenggang²

（1. Forestry Station at Zhazuo Town， Guiyang， Guizhou 550201； 2. School of Forestry in Guizhou， Guiyang， Guizhou 550201）

Abstract The survey accuracy of the stand density was analyzed from angle of trees randomly distribution. The analysis pointed out that， in the natural forest， the forest is the random distribution， in a certain area of the plots， trees can be considered to obey a Poisson distribution， and draws the conclusion， the direct effect factors of stand density survey precision is the number of investigation on trees.

Key words Random； Stand density； Precision； Poisson distribution

在林分調(diào)查中，調(diào)查精度是一個(gè)重要的指標(biāo)。不同的調(diào)查方法得出的調(diào)查結(jié)果往往差異很大^[1]。我國(guó)的基層林業(yè)工作者為了提高林分調(diào)查的準(zhǔn)確性，提出了很多林業(yè)調(diào)查方法，但對(duì)林分調(diào)查的精度卻很難評(píng)價(jià)。

在林分調(diào)查中，林分密度是一個(gè)重要的因子，它不但影響森林經(jīng)營(yíng)所采用的措施對(duì)策，而且也影響林分蓄積量的大小^[2]。目前對(duì)于林分密度的調(diào)查精度難以評(píng)價(jià)。為此，筆者從林木隨機(jī)分布的角度對(duì)林分密度的調(diào)查精度進(jìn)行了相關(guān)分析。

1 我國(guó)常用的林分調(diào)查方法及其對(duì)林分密度的影響

目前，常用的林分調(diào)查方法主要有圓形樣地每木檢尺法、方形樣地每木檢尺法及角規(guī)調(diào)查法等，一般采用隨機(jī)樣地調(diào)查法或典型樣地調(diào)查法。在調(diào)查中，尤以典型樣地調(diào)查法為主。在衡量調(diào)查精度時(shí)，一般采用現(xiàn)地復(fù)測(cè)，以兩者差值作為計(jì)算精度的依據(jù)，然而通常衡量的是樣地的調(diào)查精度，而不是整個(gè)林分的調(diào)查精度。

以上方法對(duì)林分密度調(diào)查精度的影響主要有以下方面：

①樣地調(diào)查點(diǎn)過(guò)密或過(guò)稀。調(diào)查中采用隨機(jī)取樣容易發(fā)生樣地調(diào)查點(diǎn)過(guò)密或過(guò)稀的現(xiàn)象，直接導(dǎo)致調(diào)查結(jié)果偏大或偏小。

②樣地形狀事先確定。對(duì)株行距規(guī)則的人工林而言，在采用方形樣地調(diào)查時(shí)，容易產(chǎn)生樣地形狀與林木分布不匹配而出現(xiàn)誤差。為此，有些地方提倡設(shè)方形樣地或樣帶時(shí)，采用與帶向或等高線呈一定角度的方法減少這種誤差的影響。

③樣地調(diào)查株數(shù)過(guò)少。在林分調(diào)查時(shí)，不管林分密度大或小，相關(guān)技術(shù)規(guī)程中一般規(guī)定了樣地面積、樣地總面積所占的比例或角規(guī)點(diǎn)的數(shù)量，而很少規(guī)定調(diào)查株數(shù)。筆者在研究中發(fā)現(xiàn)，影響林分密度的主導(dǎo)因子是調(diào)查株數(shù)，而非調(diào)查面積。在采用角規(guī)調(diào)查時(shí)，普遍存在的問(wèn)題是調(diào)查株數(shù)偏少，因此我國(guó)許多地方不提倡角規(guī)調(diào)查。

2 林木在隨機(jī)狀態(tài)下的分布規(guī)律

在天然林分中，林木所在位置具有一定的隨機(jī)性，可近似認(rèn)為是隨機(jī)狀態(tài)下的分布。林木在一定面積樣地中的分布遵循泊松分布規(guī)律，即在一定面積（S）內(nèi)，林木株數(shù)（n）的多少具有如下的概率分布規(guī)律。

式中 ：P為樣地內(nèi)有n株林木的概率；n為樣地內(nèi)株數(shù)；s為樣地面積；k為林分密度。

根據(jù)泊松分布的規(guī)律，在樣地面積較大，樣地內(nèi)林木株數(shù)較多的情況下，林木株數(shù)的分布近似為平均值μ=sk，方差σ²=sk的正態(tài)分布N（sk，sk）^[3]。

3 隨機(jī)狀態(tài)下樣地林木株數(shù)對(duì)調(diào)查精度的影響

為方便分析，設(shè)定有一林分，密度為k，現(xiàn)對(duì)面積為s的樣地進(jìn)行林分密度調(diào)查，面積大小正好使株數(shù)平均值μ=50株，即：

s=μ/k

則樣地內(nèi)調(diào)查為n株時(shí)的概率分布情況如表1及圖1所示。

由表1可以看出，在樣地內(nèi)平均株數(shù)為50株時(shí)，樣地調(diào)查株數(shù)在36～64株之間的概率為P=95.2%，30～70株之間的概率為99.5%，如果要求可靠性為95%，株數(shù)誤差最大為14株，相對(duì)誤差為28%，株數(shù)調(diào)查精度為72%。

由表2數(shù)據(jù)分析可知，樣地調(diào)查時(shí)，林分密度的調(diào)查精度與調(diào)查株數(shù)關(guān)系緊密，調(diào)查株數(shù)多，精度提高，在可靠性為95%時(shí)，要達(dá)到90%以上的精度，調(diào)查株數(shù)必須達(dá)到400株以上，若要使調(diào)查精度達(dá)到95%以上，調(diào)查株數(shù)應(yīng)達(dá)到1 600株以上。

以上是針對(duì)林木分布完全隨機(jī)，且樣點(diǎn)選擇也隨機(jī)的情況。而進(jìn)行林分調(diào)查取樣時(shí)，一般采用典型取樣，對(duì)林分過(guò)密及過(guò)稀的地方不會(huì)設(shè)樣地進(jìn)行調(diào)查，這明顯能提高調(diào)查的

精度。林木分布在總體上一般不屬完全隨機(jī)的狀

態(tài)，常受人工經(jīng)營(yíng)措施的影響，如按設(shè)計(jì)的株行距造林，撫育中的間密留稀，人工封育中的間密補(bǔ)缺等。因此，假定樣地內(nèi)林木分布的誤差為隨機(jī)分布的1/2來(lái)衡量調(diào)查精度P1/2，在此前提下，樣地調(diào)查精度要求達(dá)到90%以上時(shí)，調(diào)查株數(shù)只要求為100株以上，調(diào)查精度要求達(dá)到95%以上時(shí)，調(diào)查株數(shù)只要求400株以上（表2）。

4 提高林分密度調(diào)查精度的建議

（1）對(duì)分布規(guī)則的人工林進(jìn)行調(diào)查時(shí)，建議不設(shè)圓形或方形樣地調(diào)查，可只設(shè)樣點(diǎn)，對(duì)樣點(diǎn)處的林木采取平均株距與平均行距的調(diào)查方法。如必須采用方形樣地，樣地邊界應(yīng)設(shè)在株行距中間，而不可事先確定其長(zhǎng)寬值，這樣可避免因設(shè)置不科學(xué)而造成的位置誤差。

（2）對(duì)沒(méi)有明顯株行距的林分，在進(jìn)行調(diào)查時(shí)，其影響精度的主要因子是樣地邊界位置誤差，這種誤差影響的大小與邊界長(zhǎng)度占樣地面積的比例有關(guān)。總體來(lái)說(shuō)，樣地面積越大，造成的誤差越小，因此設(shè)置圓形樣地調(diào)查比方形樣地調(diào)查效果好。同時(shí)，樣地面積應(yīng)大一些，因?yàn)樵谙嗤拿娣e前提下，1個(gè)樣地的調(diào)查精度高于分成2個(gè)樣地的調(diào)查精度。

（3）應(yīng)保證調(diào)查株數(shù)達(dá)到一定的數(shù)量。對(duì)林木分布不規(guī)則的林分，調(diào)查株數(shù)應(yīng)在100株以上，對(duì)分布較規(guī)則的林分，根據(jù)調(diào)查方法的不同采取不同的株數(shù)。并且以調(diào)查株數(shù)作為指導(dǎo)設(shè)置樣地總面積大小的依據(jù)，改變以往只根據(jù)面積指導(dǎo)調(diào)查量大小的方法。采用角規(guī)調(diào)查時(shí)，其原理類(lèi)似于圓形樣地，必須保證調(diào)查株數(shù)，同時(shí)，對(duì)林分密度過(guò)稀，1個(gè)角規(guī)點(diǎn)調(diào)查株數(shù)較少時(shí)，不宜采用角規(guī)調(diào)查方法。

參考文獻(xiàn)

[1] 張家和.伐區(qū)蓄積量調(diào)查方法的比較分析[J].林業(yè)科技開(kāi)發(fā)，2001（3）：45-46.

[2] 陳登. 貴州基層林業(yè)實(shí)用技術(shù)[M].哈爾濱：東北林業(yè)大學(xué)出版社，2004.

[3] 賈乃光. 數(shù)理統(tǒng)計(jì)[M].北京：中國(guó)林業(yè)出版社，1986.