關(guān)于采集二元立木材積模型建模樣本問題的探討

蘇振海

摘 要：該文主要就建立二元立木材積模型建中遇到的實(shí)際問題，分析了其產(chǎn)生的原因，并提出了解決辦法，以期為解決對(duì)此類問題提供參考。

關(guān)鍵詞：模型;樣本;采集

二元立木材積表是林業(yè)調(diào)查中最常用的數(shù)表，而且可由其推導(dǎo)衍生出其它一系列應(yīng)用數(shù)表，如一元立木材積表、斷面積蓄積量標(biāo)準(zhǔn)表、出材率表等。因此，二元立木材積表的精度和可適用范圍直接關(guān)系到某一地區(qū)森林資源調(diào)查的整體準(zhǔn)確性。二元立木材積模型的樣本采集直接關(guān)系到建模的質(zhì)量、搜集樣本的難度和采集成本。

1 樣本采集目標(biāo)

無論是何種模型，其主要用途就是預(yù)測，通過預(yù)測進(jìn)行評(píng)估、評(píng)價(jià)、調(diào)整，建模的目標(biāo)也就是樣本采集的目標(biāo)。建國初期，生產(chǎn)木材支援國家建設(shè)是建立材積模型的目標(biāo)，而現(xiàn)在，建模的目標(biāo)應(yīng)以合理經(jīng)營森林，提高森林質(zhì)量，保護(hù)森林資源為目標(biāo)。

2 樣本組織

樣本采集目標(biāo)確定后，要合理組織樣本，首先考慮樣本結(jié)構(gòu)。就二元立木材積模型來說，最基礎(chǔ)的是胸徑和樹高的配置。根據(jù)相關(guān)研究，要滿足某一限定地區(qū)建模需要，應(yīng)在胸徑和樹高分布范圍內(nèi)均勻取5個(gè)點(diǎn)（必須包括胸徑最小、最大值其余均勻分布）每個(gè)點(diǎn)取30個(gè)樣本[1]。每個(gè)點(diǎn)的樣本分布需按照徑高比均勻分布。影響徑高比的因素很多，如年齡、坡位、生長狀態(tài)、土壤條件、氣候條件等。土壤和氣候條件在某一區(qū)域?qū)淠靖尚斡绊戁呌谝恢?，以遼寧東部地區(qū)為例，大致可分為東北部、東部、東南部3個(gè)部分。不能簡單的認(rèn)為150株樣木分布在此3個(gè)區(qū)域就能滿足建模要求，應(yīng)以每個(gè)區(qū)域作為取樣單元，分別取150株合格樣木，分別建模并檢驗(yàn)樣本和模型是否可以合并。也就是說，樣本總量應(yīng)為：氣候小區(qū)×150+檢驗(yàn)樣本量，以遼寧東部日本落葉松為例，合理樣本量應(yīng)為600～700株。

3 樣本采集

樣本采集應(yīng)本著1次采集，多次產(chǎn)出的標(biāo)準(zhǔn)。在1次采集過程中，更多的記錄林分信息，包括立地條件因子、林分屬性因子、經(jīng)營條件因子，樣木位置信息等，為將來推算衍生表、驗(yàn)證模型精度、揭示變化規(guī)律作出準(zhǔn)備。遼寧采取的辦法是在小班內(nèi)，按坡位設(shè)置2～3個(gè)樣地，每個(gè)樣地測標(biāo)準(zhǔn)木1～2株，并將其中1株進(jìn)行樹干解析（僅在中、大徑階內(nèi)選?。Ａ址值倪x擇根據(jù)建模目的確定，在選擇時(shí)，小徑階選取幼齡林為主，標(biāo)準(zhǔn)木選擇平均木及干形良好的，可能要在撫育中要伐除的2、3級(jí)木，有利于滿足每年撫育的面積，避免因采伐蓄積估算偏大而造成撫育不能及時(shí)開展，同時(shí)為滿足徑高比的要求，選擇年齡稍大林分內(nèi)的被壓木;中間徑階的，選擇中齡林標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)平均木及優(yōu)勢木;大徑階的，在近、成、過熟林內(nèi)分別選取，以優(yōu)勢木為主，平均木次之，以達(dá)到控制采伐面積的目標(biāo)。通過以上方法，以遼寧東部日本落葉松為例，新建模型與原有模型相比，總體估算值提高約15%（主要由測量位置、測量精度、樹種干形變化產(chǎn)生），小徑階（胸徑14以下）僅總體提高4%，不會(huì)對(duì)撫育限額使用造成影響。同時(shí)，有60株標(biāo)準(zhǔn)木同時(shí)有2套測量數(shù)據(jù)即標(biāo)準(zhǔn)木測量數(shù)據(jù)（十分法）和解析木測量數(shù)據(jù)，為后期分析林分及林木單株生長規(guī)律提供了完整的資料。

4 樣木權(quán)屬問題

權(quán)屬問題看似與樣木的屬性不直接相關(guān)，開始選擇樣木時(shí)僅考慮到林分郁閉度，而忽略了林分的經(jīng)營管理水平。遼寧省林權(quán)制度改革后，集體所有林分權(quán)屬劃歸農(nóng)民個(gè)人經(jīng)營，其對(duì)林分的經(jīng)營水平參差不齊，撫育時(shí)機(jī)和撫育強(qiáng)度選擇不好，造成與國有林場林分在經(jīng)營水平上存在較大差異。仍以日本落葉松為例，按照權(quán)屬分別建立山本式（V=c1Dc2Hc3）回歸模型進(jìn)行回歸，得到以下結(jié)果（表1）。

由表1可知，回歸方程擬合性良好，用167株檢驗(yàn)樣本進(jìn)行對(duì)比檢驗(yàn)，兩者估計(jì)總體偏差2%。由此表明，國有樣本整體較個(gè)人樣本可認(rèn)為來自同一整體，可以合并樣本，但整體偏差出現(xiàn)一致性，國有約為+0.5，個(gè)人樣本為-1.5%。換言之，如果采樣全部采用國有林場樣本，采伐個(gè)人林木將過高估計(jì)2%，反之同理。研究其產(chǎn)生的原因，主要來自2個(gè)方面，一是國有林場經(jīng)營水平較高，樹木生長更接近其立地條件上自然屬性，個(gè)人林分經(jīng)營水平較低，林木生長受限，干形較差;二是國有林場地理位置多為深山，人為干擾較少，病蟲害不易發(fā)生且防治及時(shí)，有利于形成較大的徑高比，個(gè)人林分位置靠近城鎮(zhèn)村屯，人為干擾明顯，病蟲害防治知識(shí)不足，影響樹木正常生長。為減少因權(quán)屬不同產(chǎn)生的建模偏差，在組織樣本時(shí)應(yīng)根據(jù)該區(qū)域林分權(quán)屬的分布進(jìn)行合理調(diào)整。

5 大徑階樣本不足問題

在實(shí)際工作中筆者發(fā)現(xiàn)，由于之前的采伐利用，大徑階的樣地（樣木）的獲取十分困難，僅有的大徑階樣本基本分布在高遠(yuǎn)山，工作難度和危險(xiǎn)性大，而且這些高遠(yuǎn)山，在遼寧基本位于各類保護(hù)區(qū)核心區(qū)，根本不能采伐。也不能采伐普通林分的霸王木、孤立木、林緣木，它們的生長過程與林分內(nèi)林木不同，不具有代表性。如果建模中沒有大徑階樣本又會(huì)使模型失真，對(duì)未來20年的使用造成影響。因此，筆者采用了以現(xiàn)有采集到的最大徑階樣本解析木為基礎(chǔ)，分析其樹高、胸徑生長規(guī)律，推測其下2個(gè)徑階的樹干曲線，并分部位取樣。經(jīng)試用效果良好。

6 討論

在實(shí)際工作中，采集樣本還會(huì)遇到許多其它問題，特別是地徑、根徑的測量，采用原有無論圍尺、卡尺、直尺其實(shí)都無法得到準(zhǔn)確的直徑，是否可以使用先進(jìn)的影像分析技術(shù)，通過采集照片用計(jì)算機(jī)分析得出結(jié)果，還需要進(jìn)一步研究。

參考文獻(xiàn)

[1]駱期邦，曾生偉，賀東北.林業(yè)數(shù)表模型理論、方法與實(shí)踐[M].長沙：湖南科學(xué)技術(shù)出版社，2001.

（責(zé)編：王慧晴）