Forstat軟件在《測樹學》實踐教學“樹干解析”中的應用

顧麗

摘要：《測樹學》作為一門操作性、應用性很強的課程，是整個林學學科的一門重要專業基礎課程，從其發展過程來看，其內容在不斷增加和拓寬，而且技術方法也在不斷的改進和提高。為了適應需求，在實踐與實習過程中，一些新方法與新技術要及時讓學生掌握。本文在實踐教學中引入數理統計軟件ForStat 2.2，以樹干解析內業工作為例，實現對實踐教學樹干解析的內業工作中樹干、材積、生長量、生長率及形數的計算，繪制各類生長曲線與樹干縱剖面圖，以此讓學生學會數理統計軟件的基本使用方法，并掌握其基本原理，為學生奠定堅實的科研基礎。

關鍵詞：測樹學；樹干解析；實踐教學；ForStat 2.2；

中圖分類號：G642.3 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）33-0231-02

一、前言

測樹學是整個林學學科的一門重要專業基礎課程，它是以森林生態系統為主要研究對象，研究林木、林分等木材產品的材積、蓄積、生長量及非林地自然資源的測算、分析和收獲預估的理論與技術。測樹學不僅是森林經理學、森林經營學、森林生態學的基礎課程，也是整個林業的一門重要專業基礎學科。國家各類森林調查的最主要核心工作都屬于測樹學內容范疇。當前，特別是信息技術的應用，逐步形成了以高新技術為支撐的先進的森林資源調查技術體系，滿足現代化林業發展的需要。因此，任何林業工作者都需要在不同程度上掌握一定的測樹學知識。

“測樹學”作為一門操作性、應用性很強的課程，從其發展過程來看，其內容在不斷增加和拓寬，而且技術方法也在不斷的改進和提高。隨著現代電子技術的發展及其在本領域的應用，其內涵和外延已經遠遠超出了傳統《測樹學》的領域，技術方法也不斷的由粗放走向精準，由主觀走向客觀。如何在測樹學理論教學和課程實踐上進行有機結合，使本科測樹學教學跟上林學科學技術日新月異的步伐，在國家重視林業發展的大背景下，培養林業實用性技術人才，以促進林業生產和森林調查事業的發展，是首當其沖的測樹學教改實踐。

現今學生對新知識的接受能力強，在實踐與實習過程中，一些新方法與新技術要及時讓學生掌握[1]。目前，數理統計方法在測樹學課程方面的應用更為廣泛，并出現了多元化趨勢，ForStat軟件是一個通用的統計和生物數學模型數值分析的軟件，包括數學工具、數理統計和統計模型、主要的數學規劃方法、以及林業、數量生態、數量遺傳等方面的常用分析模型和方法[2]。基于ForStat軟件的數理統計方法在測樹學實踐與實習范圍內的應用是本文研究的主要方向，即構建基于ForStat軟件在林學專業測樹學課程實踐性教學的應用，加速林學專業課程建設，提高課程教學質量。

二、存在問題

實踐教學是測樹學課程教學的重要環節，對林學專業本科生走上工作崗位后能否勝任工作有直接的影響。《測樹學》課程的實驗內容立足于傳統的測樹學內容，并主要以筆算為主，由于考慮計算效率問題，類似的實驗內容分散設置，如解析木的測定。隨著計算機的普及以及課時的縮減，實驗內容中涉及數學模型計算及參數估計的，可以采用數理統計軟件處理方法代替筆算估計。在《測樹學》實踐教學中“樹干解析”數據處理這一部分，一直是授課老師講解的重點，也是學生掌握的難點。除了學生要應用計算器進行機械化的分齡階去皮材積計算，還要在方格紙上選擇恰當的樹干直徑與高度的比例繪制樹干的縱斷面圖，特別是分齡階的梢頭底直徑與梢頭長度的確定是難點。

目前，隨著計算機的普及以及大量數理統計軟件的出現，課堂上掌握的這種方法不能夠滿足林業生產單位的需求，這就要求林業學科專業教育方面也應本著與時俱進的精神，積極開展教育實踐教學改革。在實踐教學中引入數理統計軟件，以樹干解析內業工作為例，讓學生學會數理統計軟件的基本使用方法，并掌握其基本原理，為學生奠定堅實的科研基礎。ForStat軟件用戶界面友好，通過菜單操作即可實現絕大部分統計分析功能。本文借助ForStat 2.2軟件，運用其“林業模型”模塊下的“樹干解析”功能，即可實現對實踐教學樹干解析的內業工作中如樹干、材積、生長量、生長率及形數的計算，繪制各類生長曲線與樹干縱剖面圖，為更好地開展測樹學實踐教學工作提供參考。

三、材料與方法

（一）材料

實驗材料來自于西北農林科技大學林學專業課程所選教材——孟憲宇主編的《測樹學》教材第七章的數據，所選解析木的年齡為28年，樹高7.4m，胸徑為8.6cm，選擇去皮直徑年齡間距為5年與解析木段長為0.5m[3]，則查定圓盤上的年輪個數與量測各齡階的直徑數據整理詳見表1。

（二）數據處理過程

依靠FORSTAT軟件計算的過程為依次單擊“林業模型”→“樹干解析1，2型”，同時選擇去皮直徑的年齡間距為5年，并選擇輸出繪圖數據，點擊確定則輸出運算結果，其運算過程對話框詳見表2。

（三）結果輸出與其分析

Forstat軟件采用平均斷面區分求積法計算所選解析木的帶皮材積，其結果為0.0255m3，計算形數為0.5944。通過此軟件可以計算的各齡階的胸徑、樹高與材積的總生長量、連年生長量和平均生長量與生長率，同時可以繪制樹干解析縱斷面圖。與傳統的計算與繪圖方法相比，減少了用筆計算的工作量，提高了工效。

四、建議與展望

樹干解析是研究樹木生長過程的基本方法，在林業生產和科研中經常采用。伴隨著計算機技術、信息技術和電子儀器技術的不斷發展，為了提高數據測算的效率，在查數各圓盤上的年輪個數與齡階直徑的量測過程中，樹木年輪分析儀可以對樹木生長錐樣芯或年輪盤片進行樹木年輪與密度的測定，然后將操作分析結果交由專業軟件統計、分析[4]；數理統計方法一直是測樹學的重要組成部分，但過去由于受計算速度慢的影響，其應用有很大的限制。隨著計算機的普及以及大量數理統計軟件的出現，這一問題目前已得到有效的解決，“樹干解析”內業數據處理過程正是數理統計軟件FORSTAT在《測樹學》實踐教學上的實例應用。教師在課程理論與實踐教學中，應該多介紹些新的測樹儀器和新方法的原理及其使用，及時跟蹤和分析測樹學的前沿和趨勢，培養出適合新形勢下的綜合型林業專門人才。

參考文獻：

[1]白晉華，郭晉平.“測樹學”課程教學環節改革初探[J].中國林業教育，2013，31（2）.

[2]唐守正，郎奎建，李海奎，等.統計和生物數學模型計算[M].北京：科學出版社，2009.

[3]孟憲宇.測樹學[M].北京：中國林業出版社，2011.

[4]吳文友.測樹學研究進展及教學對策[J].中國林業教育，2010，28（6）.