Моделирование основных таксационных показателей пихтовых древостоев в условиях Красноярского лесничества

Министерство  образования и науки РФ

ФГБОУ ВПО «Сибирский государственный  технологический университет»

 

 

 

 

 

 

Лесохозяйственный факультет

Кафедра таксации лесоустройства и геодезии

 

 

 

 

 

 

 

Моделирование основных таксационных показателей пихтовых

древостоев в условиях Красноярского лесничества

 

 

 

 

 

Пояснительная записка

 

(ТЛГ.000000. 030 КП)

 

 

 

 

                                      Руководитель:

                                                                 _____________А. С. Смольянов

                                          (подпись)

                                                                 __________________________

                                                                  (дата, оценка)

                                                              Разработал: студент гр. 32-01

                                                                 ________________Ю.А. Васильева

                                         (подпись)

                                                                     ____________________________

                                                                   (дата)

 

Красноярск 2012

РЕФЕРАТ

 

Курсовая работа содержит_____страниц текста, _____иллюстрации, _____таблиц(-ы), ____литературных источника(-ов).

Ключевые слова: КРАСНОЯРСКОЕ ЛЕСНИЧЕСТВО, ПИХТОВЫЙ ДРЕВОСТОЙ, ХОД РОСТА, ТАКСАЦИОННЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ, КЛАСС БОНИТЕТА, ИЗМЕНЕНИЕ ЗАПАСА, СРЕДНЯЯ ВЫСОТА, СРЕДНИЙ ДИАМЕТР, ВОЗРАСТ РУБКИ, ТЕХНИЧЕСКАЯ СПЕЛОСТЬ, КОЛИЧЕСТВЕННАЯ СПЕЛОСТЬ.

Целью настоящей курсовой работы является выявление, изучение и  моделирование основных таксационных признаков пихтовых древостоев III класса бонитета Красноярского лесничества, а также определение возраста количественной и технической спелости этих древостоев.

Для выявления  динамики основных таксационных признаков  использовались материалы массовой глазомерной таксации, из которых выбирались выдела пихтовых древостоев с таксационными показателями, наиболее представленными в лесном фонде лесничества.

Основные статистические показатели были найдены с использованием ЭВМ. В результате применения статистического  анализа определен средний возраст, а по классам возраста - средняя  высота, средний диаметр, запас. Эти  данные послужили основой для  составления эскизов таблиц хода роста пихтовых древостоев III класса бонитета. По этим таксационным нормативам определен возраст количественной и технической спелостей пихтовых древостоев Красноярского лесничества. 

Составленные  таблицы хода роста могут быть использованы для назначения лесохозяйственных  мероприятий в Красноярском лесничестве, а также в других лесничествах с идентичными условиями местопроизрастания.

 

 

 

Содержание

Введение…………………………………………………………………..

1 Аналитический обзор…………………………………………………

2 Методика составления  таблиц динамики основных таксационных  показателей древостоев……………………………………………………….

3 Статистические показатели  основных таксационных признаков  древостоев……………………………………………………………………...

4 Математические модели роста  древостоев по диаметру, высоте 

и запасу и их графическая интерпретация………………………………….

5 Составление таблиц  динамики по основным таксационным  показателям……………………………………………………………………

6 Определение возрастов спелостей  древостоя……………………...

Заключение……………………………………………………………..

Библиографический список…………………………………………...

Приложение А Исходные данные для моделирования

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

В данной курсовой работе приведено  моделирование древостоев пихты третьего класса бонитета в условиях Красноярского лесничества. Моделирование древостоев это более усовершенствованный метод обработки и определения таксационных показателей древостоев, которое направлено на повышение точности определяемых показателей и ликвидации субъективных грубых ошибок. Такой подход обработки и определения таксационных показателей позволит выбрать наиболее оптимальные пути решения поставленных задач. Важным моментом является отказ от индивидуального подхода к описанию древостоев лесотаксационных выделов, когда производится простая констатация таксационных показателей (наземная или дешифрированием аэроснимков). При таком подходе не учитываются объективно существующие географические и таксационные закономерности. Субъективизм является источником грубых ошибок, сопровождающих производственную таксацию.

При изучении древостоев как системы, имеющей внутреннюю структуру и  организацию, появляется феномен целостности, когда становится понятна логика формирования модели, многообразные  внутренние связи между структурными составляющими. Организационным началом  таксации древостоев должна являться оценка каждого лесотаксационного  выдела с точки зрения его места в рамках общей модели. В этом случае таксационная характеристика будет дана, как минимум, в сравнении со средними значениями аналогичных участков леса.

Модели структурно могут основываться на общих типизирующих насаждения единицах, например, типах леса или типологических группах. Это позволит не только относить таксируемый участок леса к определенной страте, но и использовать для его  описания свой математический аппарат.1

 

1 Аналитический обзор

 

Моделирование древостоев - метод исследования структуры и динамики лесных объектов путем логического анализа, их упрощенного описания, учитывающего основные особенности реальных объектов, явлений, процессов. Модели записывают в виде математических выражений или операторов выбранного языка программирования. Различают аналитическое (использующее различные математические методы) и компьютерное (использующее средства современных языков программирования и вычислительный эксперимент) моделирование.

Моделирование древостоев позволяет решать следующие задачи: проверку гипотез об основных процессах динамики лесных объектов; косвенное вычисление трудноизмеримых характеристик; определение составляющих баланса элементов и их связь с условиями внешней среды; анализ возможных реакций системы на изменения внешних условий и определение пределов ее устойчивости; прогноз динамики лесных объектов на длительный период (десятки и сотни лет). С помощью моделирования среди множества имеющихся параметров выбирают наиболее значимые для решения конкретных проблем; выявляют нерешенные задачи, необходимость натурных обследований и получения новых данных. Прогноз динамики древостоев, разработанный на длительный период (вплоть до оборота рубки) с помощью моделей, позволяет оценить эффективность проектируемых лесохозяйственных мероприятий и лесопользования, влияние на изменение количественных и качественных характеристик лесных насаждений, на рациональное использование земель лесного фонда, а также дает возможность спрогнозировать вероятные изменения продуктивности и породного состава при изменении абиотических факторов среды.

В моделировании динамики лесных объектов можно выделить следующие направления. Регрессионные методы (полуэмпирические обобщения экспериментальных данных) являются основой моделирования краткосрочного характера (создание моделей актуализации таксационных данных в рамках непрерывного лесоустройства) и прогнозного типа (таблицы хода роста, целевые программы лесовыращивания и др.). Их главным недостатком является невысокая точность экстраполяции.

Для решения разных хозяйственных  задач очень важно знать, как  с увеличением возраста изменяются таксационные показатели в насаждениях  разных пород в различных условиях местопроизрастаний. Динамику изменений  таксационных показателей с возрастом  характеризуют таблицы хода роста  насаждений (ТХР). Таблицы хода роста  отображают всю историю развития и роста насаждений различных  пород и разной продуктивности. Сопоставляя  данные этих таблиц, можно представить, как будет выглядеть то или  иное насаждение к определенному  возрасту. Возможность определить историю развития насаждений по ТХР широко используется в лесном хозяйстве. Эти таблицы имеют большое значение при планировании лесного хозяйства, таксации лесных массивов, определении запаса. 

Таблицы хода роста насаждений могут  быть составлены различными методами:

Метод Н.П.Анучина

В нашей стране идеи моделирования  роста средних по производительности древостоев развивались в течение  двух десятилетий. Н.П.Анучин 1957, предложил  моделировать производительность древостоев по материалам таблиц классов возраста и таксационных описаний. Из итогов таблиц классов возраста выписывают данные о запасе и полноте, из таксационных описаний в случайном порядке  выбирают  данные о среднем диаметре и высоте. Данные по каждому признаку группируют по классам бонитета и  возраста, находят средние значения признаков и их ошибки. Полученные средние значения составляют содержание таблиц производительности модальных  древостоев.

Графические выравненные средние  суммы площадей сечений и запаса, увеличенные на двукратную величину стандартного отклонения, принимают  в качестве данных для моделей нормального древостоя. Методические разработки Н.П.Анучина, включающие использования массового материала таксации древостоев и статистический прием его обработки с получением средних и экстремальных значений таксационных признаков, дают новое количество таблиц, и их можно рассматривать как оригинальный метод составления таблиц. Однако основные задачи каждого метода составления таблиц хода роста древостоев, состоящие в построение естественных рядов развития, рассматриваемым методом не решаются. Метод даёт в качестве продукта таблицы средних статистических характеристик производительности древостоев по классам возраста и классам бонитета общей школы.

В.В.Антанайтис, 1958, развил метод, включив  в него получение натуральных  данных о текущем приросте и на их основе данных об общей производительности.

Метод, основанный на многократной таксации постоянных объектов.

Метод основан на материалах периодических  таксационных оценок  признаков  древостоев, получаемых в течение  всего периода их развития (за всю  историю). Каждый выбранный для наблюдений древостой должен быть наиболее совершенным  и в итоге многократных обмеров  репрезентировать один естественный род  развития. Однако вследствие субъективности подбора наблюдаемые древостои  могут оказаться не модельными и, кроме того, в ходе их развития стать  и не наиболее совершенными. Метод  отвечает требованиям построения отдельных  рядов развития, но не системы классов  производительности. Основной его недостаток – длительность срока получения  данных.

Метод Гейера

Гейер, стремясь сократить время сбора исходной информации, предложил ограничиться наблюдениями за ростом древостоев на постоянных пробных площадях периодом в 10-20 лет, повторяя таксацию древостоев через 5-летний или другой более краткий срок. Средние по каждому наблюдаемому признаку наносят на график: T/t, где T-наблюдаемый таксационный признак, t-возраст. Значения признака, полученные в одном насаждении, соединяют отрезками прямых линий. Отрезки, летящие близь некоторой общей для них кривой, представляют древостои, объединенные в один ряд развития. В методе Гейера содержатся все основные недостатки метода. Главный недостаток, состоящий в длительности наблюдений, уменьшен.

Метод Гартига

Метод основан на разовой таксации древостоев различных по возрасту. Древостои объединяют в ряды развития на основе единства. В ходе роста, которые  устанавливают по данным анализа  стволов древостоев. Данные сравнивают с показателями, характеризующие  рост деревьев в наиболее старом насаждении, получившие название указательное. Сходство в данных является основанием для  объединения насаждений в однородную совокупность или ряд развития.

Автор метода анализировал деревья  всех классов роста по Крафту.

Вагелер, 1875 (излагается по М.М.Орлову,1925), обосновал отбор для анализа самых толстых деревьев, а в качестве указательных несколько древостоев. Однако недостатки метода, состоящие в неопределенности отбора древостоев и деревьев, остались.

Большая часть исследователей, пользовавшихся методом Гартига, ограничивались анализом 1-4 наиболее толстых деревьев, подбираемых от неопределенной площади;  другие рекомендовали анализировать 8-10 деревьев средних размеров (Анучин,1972,Захаров,1961) или деревья определенного ранга (Машкалев,1957).

Отбор нескольких деревьев уменьшает  случайную ошибку метода. Однако без  регламентации площади, с которой  отбирают деревья, перечисленные методические решения не реализуют основную идею метода – брать для анализа  одни и те же по развитию деревья  в древостоях разных возрастов. Отбор  постоянного числа деревьев от неопределенной площади равноценен отбору произвольного числа деревьев с единицы площади. Среднее дерево, как и дерево любого постоянного ранга, изменяет свое положение в древостое с возрастом. Теоретически обоснованно брать для анализа определенное число самых крупных деревьев с единицы площади в древостоях всех возрастов, с тем, чтобы средние данные о ходе роста в высоту были эквивалентными характеристиками древостоев одного ряда развития.