СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СУММ ПЛОЩАДЕЙ СЕЧЕНИЯ ДРЕВОСТОЯ Российский патент 2015 года по МПК A01G23/00 

Изобретение относится к лесному хозяйству и может быть использовано при лесоустройстве и при таксации лесосечного фонда.

Известен способ определения сумм площадей сечений с использованием полнотометра В. Биттерлиха (Анучин Лесная таксация. М., Лесная промышленность, 1982, стр.45-46, 316-317). Способ заключается в определении сумм площадей сечений деревьев на высоте 1,3 м по определенному правилу полнотомером Биттерлиха.

Недостатком этого способа, как и других, основанных на «угловом» визировании, является снижение точности определения сумм площадей сечений при наличии мешающих объектов, например подлеска и (или) подроста высотой более 1,5 м. Развитые подрост и (или) подлесок закрывают (делают недоступными для визирования прибором) часть деревьев древостоя. Из-за этого при большом количестве подроста и (или) подлеска использование полнотомера Биттерлиха практически невозможно.

Задача предлагаемого способа состоит в повышении точности определения сумм площадей сечения деревьев при наличии существенных помех в виде подлеска или подроста, а также в связи с низкоопущенными кронами взрослых деревьев.

Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в способе определени сумм площадей сечений древостоя, включающем определение сумм площадей сечений видимой части деревьев полнотомером Биттерлиха, дополнительно определяют площадь сечений мешающих объектов, по которой определяют сумму площадей сечений невидимой части деревьев, а общую сумму площадей сечений древостоя находят сложением измеренной суммы площадей сечений видимой части древостоя и суммы площадей сечений невидимой части деревьев, которая устанавливается по зависимости, полученной на основании уравнения регрессии

$${\displaystyle \sum g_{дер.общ.}=a+b}{\displaystyle \sum g_{дер.меш.объектов}}\left(1\right)$$

где $${\displaystyle \sum g_{дер.общ.}}$$ - среднее значение общей суммы площадей сечений древостоя, полученное по совокупности измерений, м² на один га;

$$a$$ - постоянный коэффициент, отражающий максимально возможную, для данных условий, сумму площадей сечений при отсутствии мешающих объектов;

b - коэффициент регрессии, который показывает величину сумм площадей сечений деревьев, закрытых мешающими объектами, в расчете на 1 м² мешающих объектов.

$${\displaystyle \sum g_{меш.объектов}}$$ - среднее значение суммы площадей сечений мешающих объектов на один гектар, м², измеренная величина;

тогда, используя коэффициент b, общую сумму площадей сечений древостоя определяют по формуле

$${\displaystyle \sum g_{дер.общ.}={\displaystyle \sum g_{дер.вид.}}+b}{\displaystyle \sum g_{дер.меш.объектов.},}\left(2\right)$$

где $${\displaystyle \sum g_{дер.общ.}}$$ - среднее значение общей суммы площадей сечений древостоя, м² на га;

$${\displaystyle \sum g_{дер.вид.}}$$ - среднее значение суммы площадей сечений видимой (визуально измеряемой полнотомером) части древостоя, м² на 1 га.

Изобретение осуществляется следующим образом.

Этап первый. Полнотомером Биттерлиха определяют сумму площадей сечений для деревьев, которые хорошо просматриваются. Ее обозначают $${\displaystyle \sum g_{дер.вид.}}$$ - сумма площадей сечений видимой (визуально измеряемой полнотомером) части древостоя, м² на 1 га. Полнотомером Биттерлиха измеряется сумма площадей сечений мешающих объектов (кусты, подлесок). Ее обозначают $${\displaystyle \sum g_{меш.объектов}}$$ - сумма площадей сечений мешающих объектов на один гектар, м².

И первый, и второй замеры делают из одной точки. Общее число точек (количество реласкопических площадок) должно составлять 20-50 шт. Такой, достаточно большой объем измерений, необходим для надежной оценки коэффициента регрессии b.

По результатам измерений составляют уравнение прямолинейной регрессии, коэффициент регрессии которого устанавливает количественную зависимость сумм площадей сечений ненаблюдаемых (закрытых мешающими объектами) деревьев от суммы площадей сечений мешающих объектов.

$${\displaystyle \sum g_{дер.общ.}=a+b}{\displaystyle \sum g_{дер.меш.объектов}}\left(3\right)$$

где $${\displaystyle \sum g_{дер.общ.}}$$ - среднее значение общей суммы площадей сечений древостоя (среднее значение, полученное по результатам измерений), м² на га;

$$a$$ - постоянный коэффициент, отражающий максимально возможную, для данных условий, сумму площадей сечений при отсутствии мешающих объектов;

b - коэффициент регрессии, который показывает величину сумм площадей сечений деревьев, закрытых мешающими объектами, в расчете на 1 м² мешающих объектов.

Этап второй. Из любых точек таксируемого древостоя делают 5-7 замеров сумм площадей сечений видимой части деревьев и сумм площадей сечений мешающих объектов (кусты, подлесок). Общая сумма площадей сечений таксируемого насаждения получается из уравнения

$${\displaystyle \sum g_{дер.общ.}={\displaystyle \sum g_{дер.вид.}}+b}{\displaystyle \sum g_{дер.меш.объектов.}},\left(4\right)$$

Где $${\displaystyle \sum g_{дер.общ.}}$$ - общая сумма площадей сечений древостоя, м² на га;

$${\displaystyle \sum g_{дер.вид.}}$$ - сумма площадей сечений видимой (визуально измеряемой полнотомером) части древостоя, м² на 1 га.

$${\displaystyle \sum g_{меш.объектов}}$$ - сумма площадей сечений мешающих объектов на один гектар, м² на 1 га, измеряемая величина.

b - коэффициент регрессии, который показывает величину сумм площадей сечений деревьев, закрытых мешающими объектами в расчете на 1 м² мешающих объектов.

Изобретение поясняется следующим примером.

На фиг.1 приведена схема определения сумм площадей сечений деревьев древостоя при отсутствии мешающих объектов (вертикальная проекция).

В древостоях с неразвитым подлеском или подростом (до 1.0 м высотой) нет проблем с определением суммы площадей поперечных сечений деревьев. Их сумму устанавливают с помощью полнотомера Биттерлиха или пользуясь призмой Анучина (Фиг.1).

Визируя, поворачиваясь на 360°, на деревья и подсчитывая число деревьев по определенному правилу, получают сумму их площадей поперечного сечения на 1 га.

Но ситуация, когда подлесок или подрост неразвит или их высота ниже 1,5 м в реальной жизни встречается довольно редко. Как правило, наличие подлеска и подроста мешает точному визированию на деревья, т.к. закрывает нижнюю часть их ствола (на высоте 1,3 м). Поэтому некоторая часть деревьев остается неучтенной. Если заслоненных деревьев немного, то, обычно, помощник таксатора отгибает мешающий объект и дерево учитывается полнотомером. Но когда подрост и подлесок хорошо развит, допустим площадь его проективного покрытия составляет 50 и более процентов, один человек (помощник таксатора) физически не в состоянии отклонить все мешающие объекты на линии визирования, особенно в том случае, если она достаточно длинна. На Фиг.2 приведена схема определения сумм площадей сечения деревьев древостоя при наличии мешающих объектов.

По схеме видно, что из 23 деревьев только 6 визуально доступны. Разумеется, в этом случае определение сумм площадей сечений полнотомером Биттерлиха невозможно.

Предлагаемый нами способ состоит в следующем, полнотомером Биттерлиха из нескольких точек (из 20, а лучше из 50) производится учет сумм площадей деревьев и сумм площадей сечений кустов для каждой точки. По данным измерений составляется уравнение регрессии вида

$${\displaystyle \sum g_{дер.общ.}=a+b}{\displaystyle \sum g_{дер.меш.объектов}}\left(5\right)$$

где $${\displaystyle \sum g_{дер.общ.}}$$ - сумма площадей сечений общая на один гектар, м²

$${\displaystyle \sum g_{меш.объектов}}$$ - сумма площадей сечений мешающих объектов на один гектар, м²

b - коэффициент регрессии, который показывает усредненную величину сумм площадей сечений деревьев, закрытых мешающими объектами, в расчете на 1 м² мешающих объектов.

$$a$$ - коэффициент, показывающий максимальную сумму площадей сечений деревьев при отсутствии мешающих объектов, м²

Коэффициент b устанавливается расчетным путем из уравнения регрессии для конкретного насаждения, показывая сколько м кв. сечений деревьев визуально недоступны из-за мешающих объектов, в расчете на 1 м² мешающих объектов.

Тогда, придя в любую точку древостоя и получив сумму площадей сечений видимой части деревьев и, зная сумму площадей сечений кустов, мы простым умножением $${\displaystyle \sum g_{меш.объектов}}$$ на коэффициент b устанавливаем сумму площадей сечений скрытых от визуального наблюдения деревьев

$${\displaystyle \sum g_{дер.скр.}}=b{\displaystyle \sum g_{меш.объектов}}\left(6\right)$$

Тогда общая сумма площадей сечений будет

$${{\displaystyle \sum g}}_{древост.общ.}={\displaystyle \sum g_{дер.вид.}+{\displaystyle \sum g_{дер.скр.}}}\left(7\right)$$

Таким образом, изобретение позволяет устанавливать важнейший объемообразующий показатель древостоя независимо от условий видимости в древостое (от помех, создаваемых подлеском и подростом).

Предположим, что произведено 13 парных измерений сумм площадей сечений деревьев видимой части древостоя, $${\displaystyle \sum g_{дер.вид.}}$$ , и сумм площадей сечений мешающих объектов, $${\displaystyle \sum g_{меш.объектов}}$$ (Таблица 1).

Результаты измерений сумм площадей сечений

Таблица 1 Точки замеров 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 $${\displaystyle \sum g_{дер.вид.}}$$ 6,0 5,0 6,0 6,0 6,0 9,5 9,5 11,5 13,0 12,5 13,5 14,0 14,0 $${\displaystyle \sum g_{меш.об}}$$ 29,0 27,0 25,0 23,0 21,0 19,0 17,0 15,0 13,0 11,0 9,0 7,0 3,0

Применяя для построения уравнения регрессии метод наименьших квадратов получаем следующее уравнение прямолинейной связи:

$$y=17.5-0.5x\left(8\right)$$

где y - общее значение сумм площадей сечений древостоя $$\left({\displaystyle \sum g_{дер.общ.}}\right)$$ м² на га;

x - случайные, соответствующие $${\displaystyle \sum g_{дер.вид.}}$$ значения сумм площадей сечений мешающих объектов (g_{меш.объектов}) м² на га, измеренные.

17,5=a, коэффициент, отражающий значений сумм площадей сечений деревьев древостоя при отсутствии мешающих объектов, м² на га;

0,5=b, коэффициент, отражающий сумму площадей сечений деревьев невидимой части древостоя из расчета 0,5 м² площади сечений деревьев невидимой части на 1 м² мешающих объектов.

Приведенный расчет дает тем более точное значение коэффициента b, чем больше пар измерений выполнено. Обычно их достаточное количество 50 пар.

Рассматриваемое уравнение носит вспомогательный характер и имеет своей целью только установление значения коэффициента b.

После расчета коэффициента b определение сумм площадей сечений деревьев аналогичного древостоя лучше производить по формуле

$${{\displaystyle \sum g}}_{древ.общ.}={\displaystyle \sum g_{дер.вид.}+{\displaystyle \sum g_{дер.скрыт.}}},\left(7\right)$$

где $${\displaystyle \sum g_{дер.скрыт.}}=b{\displaystyle \sum g_{меш.объектов}}$$

Тогда измеренные в любых 3-5 точках пары величин $${\displaystyle \sum g_{дер.вид.}}$$ и $${\displaystyle \sum g_{меш.объектов}}$$ после их суммирования и использования ранее установленного значения коэффициента b дают искомое значение сумм площадей сечений древостоя.

Допустим, среднее из трех пар измерений $${\displaystyle \sum g_{дер.вид.}}$$ и $${\displaystyle \sum g_{меш.объектов}}$$ равны соответственно 10 м² и 20 м².

Тогда сумма площадей сечения древостоя определяется по формуле

$${\displaystyle \sum g}=10+0,5\cdot 20=20,0{м}^2/га\left(9\right)$$

Таким образом, изобретение позволяет по установленной зависимости площадей сечений видимой части древостоя и мешающих объектов определять общую сумму площадей сечений древостоя.

Изобретение относится к лесному хозяйству и может быть использовано при лесоустройстве и таксации лесосечного фонда. Способ определения сумм площадей сечений древостоя включает определение сумм площадей сечений видимой части деревьев полнотомером Биттерлиха. Дополнительно определяют сумму площадей сечений мешающих объектов, по которой определяют сумму площадей сечений невидимой части деревьев, а общую сумму площадей сечений древостоя находят сложением измеренной суммы площадей сечений видимой части древостоя и суммы площадей сечений невидимой части деревьев, которая устанавливается по зависимости, полученной на основании уравнения регрессии. Способ обеспечивает повышение точности определения сумм площадей сечения деревьев при наличии существенных помех в виде подлеска или подроста, а также в связи с низкоопущенными кронами взрослых деревьев. 2 ил., 1 табл.

Способ определения сумм площадей сечений древостоя, включающий определение сумм площадей сечений видимой части деревьев полнотомером Биттерлиха, отличающийся тем, что дополнительно определяют сумму площадей сечений мешающих объектов, по которой определяют сумму площадей сечений невидимой части деревьев, а общую сумму площадей сечений древостоя находят сложением измеренной суммы площадей сечений видимой части древостоя и суммы площадей сечений невидимой части деревьев, которая устанавливается по зависимости, полученной на основании уравнения регрессии

где - среднее значение общей суммы площадей сечений древостоя, полученное по совокупности измерений, м² на один га;
a - постоянный коэффициент, отражающий максимально возможную для данных условий сумму площадей сечений, при отсутствии мешающих объектов;
b - коэффициент регрессии, который показывает величину сумм площадей сечений деревьев, закрытых мешающими объектами в расчете на 1 м² мешающих объектов;
- среднее значение суммы площадей сечений мешающих объектов на один гектар, м², измеренная величина,
тогда, используя коэффициент b, общую сумму площадей сечений древостоя определяют по формуле

где - среднее значение общей суммы площадей сечений древостоя;
- среднее значение суммы площадей сечений видимой (визуально измеряемой полнотомером) части древостоя, м² на 1 га.