關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際問題，分析了其產生的原因，并提出了解決辦法，以期為解決對此類問題提供參考。

關鍵詞：模型;樣本;采集

二元立木材積表是林業調查中最常用的數表，而且可由其推導衍生出其它一系列應用數表，如一元立木材積表、斷面積蓄積量標準表、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系到某一地區森林資源調查的整體準確性。二元立木材積模型的樣本采集直接關系到建模的質量、搜集樣本的難度和采集成本。

1 樣本采集目標

無論是何種模型，其主要用途就是預測，通過預測進行評估、評價、調整，建模的目標也就是樣本采集的目標。建國初期，生產木材支援國家建設是建立材積模型的目標，而現在，建模的目標應以合理經營森林，提高森林質量，保護森林資源為目標。

2 樣本組織

樣本采集目標確定后，要合理組織樣本，首先考慮樣本結構。就二元立木材積模型來說，最基礎的是胸徑和樹高的配置。根據相關研究，要滿足某一限定地區建模需要，應在胸徑和樹高分布范圍內均勻取5個點（必須包括胸徑最小、最大值其余均勻分布）每個點取30個樣本[1]。每個點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、土壤條件、氣候條件等。土壤和氣候條件在某一區域對樹木干形影響趨于一致，以遼寧東部地區為例，大致可分為東北部、東部、東南部3個部分。不能簡單的認為150株樣木分布在此3個區域就能滿足建模要求，應以每個區域作為取樣單元，分別取150株合格樣木，分別建模并檢驗樣本和模型是否可以合并。也就是說，樣本總量應為：氣候小區×150+檢驗樣本量，以遼寧東部日本落葉松為例，合理樣本量應為600～700株。

3 樣本采集

樣本采集應本著1次采集，多次產出的標準。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、經營條件因子，樣木位置信息等，為將來推算衍生表、驗證模型精度、揭示變化規律作出準備。遼寧采取的辦法是在小班內，按坡位設置2～3個樣地，每個樣地測標準木1～2株，并將其中1株進行樹干解析（僅在中、大徑階內選?。?。林分的選擇根據建模目的確定，在選擇時，小徑階選取幼齡林為主，標準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開展，同時為滿足徑高比的要求，選擇年齡稍大林分內的被壓木;中間徑階的，選擇中齡林標準地內平均木及優勢木;大徑階的，在近、成、過熟林內分別選取，以優勢木為主，平均木次之，以達到控制采伐面積的目標。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、樹種干形變化產生），小徑階（胸徑14以下）僅總體提高4%，不會對撫育限額使用造成影響。同時，有60株標準木同時有2套測量數據即標準木測量數據（十分法）和解析木測量數據，為后期分析林分及林木單株生長規律提供了完整的資料。

4 樣木權屬問題

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

由表1可知，回歸方程擬合性良好，用167株檢驗樣本進行對比檢驗，兩者估計總體偏差2%。由此表明，國有樣本整體較個人樣本可認為來自同一整體，可以合并樣本，但整體偏差出現一致性，國有約為+0.5，個人樣本為-1.5%。換言之，如果采樣全部采用國有林場樣本，采伐個人林木將過高估計2%，反之同理。研究其產生的原因，主要來自2個方面，一是國有林場經營水平較高，樹木生長更接近其立地條件上自然屬性，個人林分經營水平較低，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，病蟲害不易發生且防治及時，有利于形成較大的徑高比，個人林分位置靠近城鎮村屯，人為干擾明顯，病蟲害防治知識不足，影響樹木正常生長。為減少因權屬不同產生的建模偏差，在組織樣本時應根據該區域林分權屬的分布進行合理調整。

5 大徑階樣本不足問題

在實際工作中筆者發現，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山，工作難度和危險性大，而且這些高遠山，在遼寧基本位于各類保護區核心區，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林木不同，不具有代表性。如果建模中沒有大徑階樣本又會使模型失真，對未來20年的使用造成影響。因此，筆者采用了以現有采集到的最大徑階樣本解析木為基礎，分析其樹高、胸徑生長規律，推測其下2個徑階的樹干曲線，并分部位取樣。經試用效果良好。

6 討論

在實際工作中，采集樣本還會遇到許多其它問題，特別是地徑、根徑的測量，采用原有無論圍尺、卡尺、直尺其實都無法得到準確的直徑，是否可以使用先進的影像分析技術，通過采集照片用計算機分析得出結果，還需要進一步研究。

參考文獻

[1]駱期邦，曾生偉，賀東北.林業數表模型理論、方法與實踐[M].長沙：湖南科學技術出版社，2001.

（責編：王慧晴）