«И. В. Никифорчин, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Л. С. Ветров, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент С. В. Вавилов, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент М. О. Гурьянов, кандидат ...»

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ имени С.М. Кирова»

Кафедра лесной таксации, лесоустройства и геоинформационных систем

И. В. Никифорчин, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент

Л. С. Ветров, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент С. В. Вавилов, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент М. О. Гурьянов, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент В. Н. Минаев, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент А. А. Селиванов, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент

ТАКСАЦИЯ ЛЕСА

Практикум для подготовки бакалавров по направлению 250100 «Лесное дело»

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

Рассмотрен и рекомендован к изданию научно-методическим советом Санкт-Петербургского государственного лесотехнического университета имени С. М. Кирова 21 мая 2013 г.

Рецензенты:

филиал Федерального государственного унитарного предприятия «Рослесинфорг» «Севзаплеспроект»

(кандидат сельскохозяйственных наук, заместитель начальника отдела развития новых технологий В. И. Березин), кандидат сельскохозяйственных наук Б. Д. Романюк, (заведующий научно-исследовательским отделом лесоустройства ФБУ СПбНИИЛХ) УДК 630* Никифорчин, И. В.

Таксация леса: практикум для подготовки бакалавров по направлению 250100 «Лесное дело» / И. В. Никифорчин [и др.]. – СПб.: СПбГЛТУ, 2013. – 160 с.

ISBN 978-5-9239-0605- Представлено кафедрой лесной таксации, лесоустройства и геоинформационных систем.

Практикум составлен в соответствии с положениями образовательных стандартов последнего поколения. Учтены действующие нормативные документы для таксации отдельного дерева, совокупности отдельных деревьев, лесных сортиментов, насаждений, лесосечного и лесного фонда. Рассмотрены основные темы лабораторных работ, дано их теоретическое обоснование и материальное обеспечение, приведены расчеты и образцы выходной отчетной документации, сформулированы вопросы для самоконтроля. Приведены необходимые рабочие таблицы и справочные материалы.

Издание необходимо для подготовки бакалавров и магистров по направлению 250100 «Лесное дело» по дневной и заочной форме обучения. Оно может быть использовано для подготовки бакалавров по другим направлениям, а также в самостоятельной и научно-исследовательской работе.

Библиогр. 18 назв. Прил. 1. Табл. 52. Ил. Темплан 2013 г. Изд. № 68.

СПбГЛТУ, ISBN 978-5-9239-0605-

ВВЕДЕНИЕ

При подготовке специалистов лесного хозяйства в области таксации леса важным является не только теоретическое обучение, но и освоение ими практических навыков работы с таксационными приборами и инструментами, умение выполнять квалифицированные таксационные расчеты применительно к различным объектам лесной таксации с использованием нормативно-справочных материалов.

В результате изучения дисциплины студент должен уметь:

- определять объемы и другие параметры растущих и срубленных деревьев и их частей различными методами;

- производить учет круглых деловых и пиленых лесоматериалов, а также дров;

- определять таксационные показатели элементов леса, ярусов и насаждения в целом;

- исследовать закономерности строения древостоев по основным таксационным показателям;

- анализировать ход роста отдельных деревьев и древостоев;

- использовать методы математической статистики и средств автоматизированной обработки для анализа данных таксации леса;

- отводить лесосеки, производить их таксацию различными способами и материально-денежную оценку;

- производить таксацию лесного фонда.

В практикуме для выполнения лабораторных работ по программе курса «Таксация леса» приведены примеры расчетов и заполнения таксационных бланков по каждой из рассматриваемых тем.

Авторами изложен материал с учетом перспектив развития тех областей лесной таксации, в которых произошли существенные изменения нормативно-правовых документов или возникли новые направления.

Разделы 1, 5, 10 разработаны И. В. Никифорчиным, разделы 9, 11, 13, приложения – Л. С. Ветровым, разделы 2, 3, 12 – С. В. Вавиловым, разделы 3, 4 и 8 – М. О. Гурьяновым, разделы 6, 7 – В. Н. Минаевым, приложения – А. А. Селивановым.

1. ОБЪЕКТЫ ТАКСАЦИИ. ТАКСАЦИОННЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ

Содержание работы:

ознакомиться с основными объектами лесной таксации и уяснить их определения;

изучить основные таксационные показатели, определяемые для каждого объекта, единицы учета, их степень округления при измерениях или вычислениях;

в натуре выполнить измерения таксационных показателей:

- отдельного дерева (возраст, толщина ствола, высота дерева);

- древостоя элемента леса (абсолютная полнота).

Необходимые приборы и инструменты: рулетка (20 м), возрастной бурав, мерная вилка, высотомер, полнотомер.

Объектами исследований в любой научной области являются классификационные единицы, сходные по набору общих признаков морфологической структуры и требующие однообразных методов измерения и оценки.

К объектам таксации леса относятся:

отдельное деревья и части его (ОД);

совокупность отдельных деревьев (СОД);

лесоматериалы, как совокупность частей отдельных деревьев (ЛМ);

древостой элемента леса (ДЭЛ), ярус древостоя и насаждение;

совокупность древостоев элементов леса;

лесосечный фонд (ЛСФ);

лесной фонд (ЛФ), Отдельное дерево – это многолетнее растение с деревянистым главным стеблем, ветвями (боковыми побегами, образующими крону) и корнями. Частями отдельного дерева являются его ствол, крона и корни.

Совокупность отдельных деревьев – это множество деревьев одной породы, растущих на какой-либо территории, в своем росте и развитии не влияющих друг на друга, но объединенных в одну совокупность по одному или нескольким таксационным или техническим признакам.

Древостой элемента леса – множество деревьев одной породы, одного возрастного поколения, одинаково возникших и развившихся в однородных лесорастительных условиях, в своем росте и развитии взаимно влияющих друг на друга и на окружающую среду.

Ярус древостоя – это сочетание элементов леса, произрастающих на данной территории (участке), различие средних высот которых не превышает 20 %.

Насаждение – это биогеофитоценоз, участок леса однородный по древесной, кустарниковой растительности, живому напочвенному покрову, почвенным условиям и микроклимату.

Совокупность элементов леса – это множество территориально разобщенных элементов леса, включенных в одну совокупность по одному или нескольким классификационным признакам.

Лесной фонд – земли покрытые лесной растительностью и не покрытые ею, а также находящиеся в их пределах нелесные земли, переданные в ведение гocyдapcтвeнныx органов управления лесным хозяйством или других ведомств, которыми осуществляется пользование лесом и ведение лесного хозяйства.

Лесосечный фонд – совокупность участков леса, отведенных в рубку на ближайший год или период.

К основным таксационным измерениям относятся:

- измерение длин линий и срубленных деревьев;

- определение возраста деревьев и величины прироста по диаметру;

- измерение толщины стволов и диаметров сортиментов;

- измерение высот растущих деревьев;

- определение сумм площадей сечений древостоев, растущих на участке.

Эти прямые измерения таксационных показателей объектов таксации могут быть выполнены контактным способом, когда исполнитель, рабочие органы и датчики таксационного прибора или инструмента вступают в контакт со стволом дерева, бревном, или дистанционным – параметры определяются без непосредственного контакта с объектом.

Длина срубленных деревьев и их частей, штабелей деловых сортиментов и поленниц дров, сторон делянок, квартальных просек и визиров, в зависимости от величины объекта, измеряется рулетками и дальномерами.

Для определения возраста дерева используется возрастной бурав.

Он состоит из трубчатого футляра-рукоятки с пластинчатым фиксатором, полого стального бура с конической внутренней полостью, одно- двухзаходной винтовой резьбой на рабочем конце конуса и квадратным сечением – на другом (рис. 1.1). При длине бура 40 см можно установить возраст деревьев, имеющих диаметр до 80 см.

Внутри бура помещается щуп – стальная «ложка», несколько сплюснутая, с насечкой «ершиком» в передней части и пробкой с винтовой резьбой и кольцом – в противоположной части. Бур и щуп изготавливаются из высоколегированной, нержавеющей стали, устойчивой против скручивания и изгибов.

Возрастным буравом высверливают столбик древесины (керн) на уровне корневой шейки длиной до сердцевины дерева. По числу годичных слоев на керне определяют возраст.

Для взятия кернов бур четырехгранником вставляют в рукоятку и фиксируют защелкой. Затем его ввинчивают в древесину перпендикулярно оси ствола на требуемую глубину (до сердцевины). Вставляется «ложка», бур выкручивается на один оборот. Извлекается щуп вместе с керном. На керне подсчитывается число годичных слоев. Прибавляют число лет, необходимое для достижения высоты, на которой он взят.

Диаметр деревьев (толщину) измеряют мерной вилкой. Мерная вилка (рис. 1.2) состоит из мерной линейки и двух ножек (неподвижной и подвижной).

На линейке с одной стороны нанесены деления с ценой 1 см (обозначения через 4 см), а с другой – с ценой делений 0,5 см (цифры – через см). Неподвижная ножка образует с мерной линейкой угол 90°. Подвижная ножка свободно перемещается вдоль мерной линейки.

При измерении диаметров мерная линейка должна касаться ствола дерева в трех точках, а ножки должны заходить за его середину (рис. 1.2).

Обычно диаметры отдельных деревьев определяют с дробностью до 0,1 см, а при массовых обмерах (при перечетах) – по ступеням толщины в 2 или 4 см. В древостоях со средним диаметром до 8 см перечет ведут по ступеням толщины 1 см, при среднем диаметре 8,1-16 см перечет производят по ступеням в 2 см, а при среднем диаметре более 16 см – по 4-х сантиметровым ступеням. При измерении диаметров по ступеням толщины доли меньше половины ступени отбрасывают, а больше половины округляют вверх до следующей ступени.

Пределы диаметров деревьев, входящих в различные ступени толщины приведены в табл. 1.1.

Пределы диаметров в ступенях толщины при интервалах, см Высоту дерева, как правило, измеряют в метрах с помощью высотомеров различных конструкций, а также мерной вилкой или эклиметром (в градусах).

При этом требуется измерять угол наклона на вершину дерева и базисное расстояние от исполнителя до дерева. Величина базиса зависит от конструкции высотомера (у большинства высотомеров – 15 или 20 м).

Высотомеры Suunto (рис. 1.3) предназначены для измерения высот и углов наклона. Являются достаточно удобными, надежными и компактными приборами. Угол наклона местности определяется по левой 20метровой шкале и переводится в градусы с помощью переводной таблицы, находящейся на боковой стороне высотомера. Точность измерений высоты составляет ±1-2%, при небольшом весе прибора – 115 г.

Диск со шкалой находится в герметичном прозрачном корпусе, заполненном специальной морозостойкой жидкостью, обеспечивающей плавное движение и быструю, стабилизацию диска. Наводка и взятие отсчета по шкале происходят одновременно. Регулирование или блокировка шкалы не требуются. На высотомере имеются шкалы для измерения, высоты с базисного расстояния 15 и 20 м (рис. 1.4).

Измерение высоты производится следующим образом:

- измеряют базис до дерева;

- производят наводку окуляра при обоих открытых глазах на вершину дерева. При этом в зоне видимости одновременно просматривается вершина дерева, шкалы высот и нить (рис. 1.4).

- при нахождении нити на вершине дерева по шкале соответствующей измеренному базису берут отсчет высоты.

Полученный отсчет представляет собой высоту дерева от уровня глаза до вершины (h1, рис. 1.5, а). Затем необходимо взять отсчет основания дерева (визируют на корневую шейку). Если основание дерева находится ниже уровня глаза, то высота дерева – это сумма отсчетов на вершину и на корневую шейку. Если же основание дерева находится выше уровня глаза, то высота дерева есть разность отсчетов. Обычно на ровной местности обходятся применением лишь одного отсчета, тогда высоту до уровня глаз измеряющего прибавляют к отсчету на вершину.

Высотомер-угломер лесной ВУЛ-1 предназначен для измерения высоты растущих деревьев, измерения расстояния до дерева (базиса) и определения угла наклона местности.

Он состоит из корпуса, внутри которого на оси подвешен барабан с балансиром, обеспечивающим постоянное положение шкал по отношению к горизонту. На барабане имеются шкалы для измерения высоты деревьев с базисного расстояния 15 и 20 м. На каждой шкале нанесены деления в метрах (с правой стороны) для измерения высоты и деления в градусах (с левой стороны) – для измерения угла наклона. Базисное расстояние определяют дальномером с использованием шкалы специальной ленты.

На крышке корпуса имеется шкала для определения базисного расстояния в метрах с учетом вертикального угла (шкала поправок) и тормозное устройство.

Для определения высоты дерева на ровной местности необходимо:

выбрать место, с которого хорошо видны основание и вершина дерева;

закрепить базисную ленту на стволе, чтобы первый штрих ленты находился на уровне глаз исполнителя;

визируя на базисную ленту через дальномер и перемещаясь к дереву или от дерева, добиться, чтобы первый штрих ленты совместился со штрихом 15 м или 20 м;

установить прибор кнопкой тормоза вверх, если измерения производятся с базисного расстояния 15 м, или кнопкой вниз, если базис – 20 м;

нажать кнопку тормозного устройства и навести визирную нить высотомера на вершину дерева;

когда визирная линия высотомера совпадет с вершиной дерева, снять палец с кнопки и произвести отсчет высоты дерева (от уровня глаза наблюдателя до вершины дерева).

Для получения всей высоты дерева необходимо к полученному отсчету прибавить расстояние до уровня глаза наблюдателя (рис. 1.5, а).

Рис. 1.5. Измерение высоты:

а - на ровном месте; б - на уклоне затем визировать на основание дерева;

высота дерева будет равна сумме отсчетов.

Если основание дерева будет находиться выше глаз наблюдателя, то высота дерева равна разности отсчетов на вершину и на основание.

Для определения абсолютной полноты древостоев применяется полнотомер Биттерлиха (рис. 1.6). Он служит для измерения суммы площадей сечений на высоте груди всех деревьев насаждения в квадратных метрах на 1 га без их перечета по ступеням толщины.

Он представляет собой деревянную или металлическую рейку (линейку) длиной 100 см с насадкой, имеющей вырез величиной 2 см (рис.

1.6, а). Полнотомер может быть и других размеров и конструкций (рис.

1.6, б), но во всех случаях отношение ширины выреза насадки к длине прибора должно быть равно 1:50, т. е. длина прибора больше ширины насадки в 50 раз. Это соотношение должно быть выверено до работы в лесу.

Определение суммы площадей сечения на 1 га сводится к следующему: в насаждении выбирают типичное место; приложив противоположный от насадки конец линейки к глазу, начиная от заметного ориентира, рассматривают через насадку поочередно все деревья на высоте груди, растущие на круговой площадке (360). Площадь сечения дерева, перекрывающего прорезь насадки составляет 1 м2/га, точно вписывающегося в прорезь – 0,5 м2/га (рис. 1.7).

а, б – принцип учета: 1 – деревья, подлежащие учету за 1 м ; 0,5 – то же за 0,5 м2;

0 – не учитываются; б – поперечный разрез древостоя на высоте 1,3 м (вид сверху) Остальные деревья учету не подлежат. Число учтенных таким образом деревьев дает сумму площадей сечений на 1 га в квадратных метрах при обороте на 360.

1. Перечислите основные объекты лесной таксации и дайте им определение.

2. Какие единицы измерения основных таксационных показателей используются при таксационных измерениях?

3. В чем отличие плотного и складочного кубических метров?

4. Как измеряется возраст дерева?

5. Изложите порядок измерения диаметра дерева мерной вилкой.

6. Как измерить диаметр дерева, если он больше раствора ножек мерной вилки?

7. На чем основан принцип измерения высоты с помощью высотомеров?

8. Порядок измерения высоты дерева высотомерами ВУЛ-1, Сууонто.

9. Техника определения абсолютной полноты (сумм площадей сечений) древостоя с помощью полнотомера Биттерлиха.

Содержание работы:

определить абсолютные и относительные ошибки при измерении высот деревьев;

вычислить систематическую и случайную ошибки измерений и ошибку всего результата;

выполнить анализ распределения ошибок и сравнить полученное распределение с нормальным.

Исходными материалами для расчетов служат:

- результаты измерения высот растущих деревьев;

- истинные данные о высотах измеряемых деревьев.

2.1. Ошибки измерений и их характеристика Точность или степень приближения результатов к истинному значению является качественной оценкой измерения. Истинным значением может быть результат, полученный с помощью гарантированно более точного метода или среднее значение по результатам достаточно большого числа измерений.

Количественно для одного измерения точность характеризуется погрешностью (отклонением), т.е. алгебраической разностью между измеряемым и истинным значением.

В таксационной литературе ошибки принято обозначать знаком (дельта) и буквы, обозначающей таксационный показатель: ошибка в высоте – h, в диаметре – d. Кроме величины устанавливают и знак ошибки – плюс (+) или минус (-) в зависимости от величины истинного (точного) значения и измеренного (опытного) показателя.

Абсолютные ошибки выражаются в тех же величинах, что и измеряемые показатели (м, см, м2, м3):

где Тизм – измеренное (опытное) значение таксационного показателя; Тист – истинное значение таксационного показателя.

Ошибки, выраженные в процентах от истинного значения измеряемого показателя, называются относительными (РT). Наиболее четкое представление о величине ошибки получают, когда она выражена в процентах:

Например, для дерева № 1 (табл. 2.1) ошибка определения высоты, выраженная в метрах по формуле 2.1 составит h = 24,0 – 21,6 = 2,4 м, а относительная по выражению 2.2 буде равна:

Относительные ошибки (в %) используются для сравнения результатов разных измерений, при определении их точности. В данной работе обозначение РT заменено на x1.

Различают три вида ошибок: грубые, систематические, случайные.

Грубые ошибки – следствие неквалифицированной работы исполнителя. Грубые ошибки обычно бывают значительными по величине. Эти ошибки могут быть как со знаком плюс, так и со знаком минус. При неявном характере, грубые ошибки превышают пределы тройной случайной ошибки (тройного значения нормы точности). Устраняют грубые ошибки повторным измерением. Если это невозможно или для расчетов допустимо меньшее число измерений, то данные с грубой ошибкой исключают.

Процедура обнаружения и устранения грубых ошибок обязательна при любых расчетах. Она осуществляется путем логического контроля – введения ограничений: lim xi 3. Число измерений после удаления грубых ошибок: n = nобщ – nгр.

Рассмотрим расчет ошибок на примере измерений высот 34 деревьев (табл. 2.1.). Из данных видно, что большинство результатов измерений (опытные значения) отличаются от истинных величин, причем отклонения имеют разные знаки. Только для деревьев № 13, 17, 24, 32 и 34 ошибки равны нулю.

За норму точности при измерении высоты деревьев принята ошибка ± 7 %. Следовательно, измерения у которых относительная величина отклонений равна или более 21 %, входят к категорию грубых. Из расчетов исключают измерения № 5, 12, 21 и 33. Число измерений для дальнейшего анализа составит: n = 34 – 4 = 30.

Систематические ошибки появляются из-за конструктивных недостатков инструментов (неточность шкалы, неправильно установлено начало шкалы высотомера, укороченные или более длинные рулетки из-за неправильного ремонта и т.д.), неточности таблиц, которыми пользуются при вычислениях, а также из-за индивидуальных особенностей исполнителя (плохое зрение, неправильная постановка глазомера).

Систематические ошибки имеют один знак: «+» или «-». Чем больше измерений будет сделано таким неточным инструментом, тем больше общая абсолютная ошибка, т.е. при увеличении числа измерений систематические ошибки накапливаются. Поэтому при массовых измерениях необходимо тщательно проверять приборы, инструменты, таблицы или способ измерений.

Вычисляют систематические ошибки по формуле:

x1 - алгебраическая сумма всех отклонений; n – число измерений.

где Систематическая ошибка при проведении таксационных измерений не должна быть больше 5 % (по модулю).

Устраняют систематическую ошибку путем прибавления ее к результату отклонения измерения с противоположным знаком.

где x – отклонения поправленные, %; x1 – отклонения отдельных измерений, %.

Например, для первого измерения (табл. 2.1) отклонение поправленное будет равно: x = 11,11 + (- 0,947) = 10,16. После исключения систематической ошибки алгебраическая сумма поправленных отклонений будет равна нулю.

Случайные ошибки вызываются различными причинами. Они непредсказуемы и неизбежны. Например, измеряя длину срубленного ствола исправной рулеткой получают разные значения, незначительно отличающиеся друг от друга в большую или меньшую сторону из-за плохого натяжения рулетки.

Установить конкретные причины возникновения случайной ошибки трудно, но ее величину можно уменьшить, так как известны их свойства:

- большие ошибки встречаются реже, чем малые;

- при большом числе измерений (n >100) встречаемость ошибок, равных по величине, и одинаковых по знаку равновелика;

- при увеличении числа измерений алгебраическая сумма всех ошибок стремится к нулю;

- рассредоточение отклонений подчиняется закону нормального распределения, и графически изображается кривой Лапласа-Гаусса (рис.

2.1, линия 1). В соответствии с законом нормального распределения 68 % измерений будет иметь ошибку величиной от 0 до ±1, 27 % измерений – ошибку в пределах от ±1 до ±2 и 5 % всех измерений будет иметь ошибку величиной от ±2 до ±3. Предельной ошибкой считается тройная случайная ошибка.

Случайная ошибка рассчитывается как среднеквадратическое отклонение, обозначаемое греческой буквой (сигма), которое определяется по следующей формуле:

где – средняя квадратическая ошибка измерений; х – поправленные отклонения отдельных измерений; n – число измерений.

Ошибка среднего арифметического значения величины определяется по формуле:

где m – ошибка среднеарифметической величины, %; – средняя квадратическая ошибка измерений, %; n – число измерений.

Таким образом, ошибка среднеарифметической величины меньше среднеквадратической ошибки в n раз. С увеличением числа измерений ошибка среднеарифметической величины уменьшается.

Для анализа ошибок отдельных измерений необходимо по данным табл. 2.1 произвести распределение частот по четырем диапазонам: 1) от до ± ; 2) от ± до ±2 ; 3) от ±2 до ±3 ; 4) > 3 и < -3. Число наблюдений по каждому диапазону ошибок в процентах рассчитывают от общего числа измерений, принимаемого за 100 %. Результаты распределения частот погрешностей представлены в табл. 2.2.

В рассматриваемом примере количество ошибок в интервале ±1 составляет 83,3%; в интервале ±2 – 93,3 %, а в интервале ±3 – 100 % (табл. 2.2, рис. 2.1, линия 2).

Выводы: Работа по измерению высот деревьев была выполнена удовлетворительно, т.к. по всем параметрам отклонения не превышают допустимые. Недостатком является значительное число грубых ошибок (деревья № 5, 12, 21 и 33).

1. Дайте характеристику основным видам ошибок.

2. Сформулируйте свойства случайных ошибок.

3. Приведите формулы для вычисления систематической и случайной ошибок, а также ошибки всего результата.

4. Расскажите об особенностях распределения случайных ошибок.

3. ТАКСАЦИЯ СРУБЛЕННОГО ДЕРЕВА

Содержание работы:

рассчитать объем ствола срубленного дерева математическими способами, произвести их сравнительный анализ;

установить показатели абсолютного и относительного сбега, оценить форму и полнодревесность ствола;

определить сортиментную структуру ствола.

Исходные данные:

- таксационные показатели отдельного дерева: порода, возраст (А, лет), высота (h, м), диаметры на высоте груди (d1,3, см) и на пне (d0, см), протяженность кроны и прирост по высоте за 10 лет ( Zh, м);

- данные замеров диаметров ствола дерева в коре, без коры и 10 лет назад на серединах секций и у основания вершинки.

3.1. Математические способы определения объема срубленного дерева Расчет объема ствола срубленного дерева математическими способами, в порядке уменьшения точности, производится по:

сложной формуле срединного сечения Губера (3.1);

простой формуле двух сечений Гаусс-Симони (3.8);

простой формуле срединного сечения – формула Губера (3.7).

При определении объема по формуле 3.1 ствол разделяют на секции:

длиной 2 м, если высота ствола превышает 15 м; длиной 1м – при высоте от 8 до 15 м; длиной 0,5 м – при высоте менее 8 м. Число секций должно быть не менее 10.

В примере расчета диаметры измерены на серединах двухметровых секций 1, 3, 5, 7…21 м, а также в основании вершины – 22 м (табл. 3.1, графы 4, 5, 6). Так как основание вершины приходится на конец последней двухметровой секции, оно будет на четном метре (21+1=22 м).

Объем ствола по сложной формуле Губера определяется как сумма объемов всех секций и объема вершины:

где V – объем ствола срубленного дерева, м3; Vi – объем секции, рассчитываемый, как объем цилиндра, м3; Vверш – объем вершины, вычисляемый, как объем конуса, м3; gi – площади поперечных сечений на середине i-той секции, м2; L – длина секции, м; gов – площадь поперечного сечения основания вершины, м2; Lверш – длина вершины, м.

Для нахождения объема ствола необходимо знать, таким образом, длину каждой секции и длину вершины (табл. 3.1, графа 2).

Длина вершины (Lверш) находится как разность между длиной ствола (h) и высотой основания вершины (hов):

Объем секции (Vi, м3) определяется по формуле объема цилиндра, как произведение длины секции (L, м) на площадь поперечного сечения на ее середине (gi, м2):

где di – диаметр ствола на середине i-той секции, см.

Площадь поперечного сечения может быть взята из прил. табл. 1, или рассчитана по формуле 3.4.

В расчетах необходимо обращать внимание на единицы измерения и порядок округления их значений. Объем ствола определяется в м3, а площадь поперечного сечения – в м2. Оба показателя рассчитываются с точностью до 0,0001.

Порода ………. сосна Возраст (А), лет………………… Высота (h), м…………………….24,4 Протяженность кроны, %……… на середине в 24,9 см площадь поперечного сечения будет равна:

Объем секции в коре по формуле 3.3 составит:

Объем вершины (Vверш) берут из прил. табл. 3, или рассчитывают по формуле конуса:

где dов – диаметр основания вершины, см.

Используя прил. табл. 2 по диаметрам (без коры или в коре) определяют объемы 2-метровых секций (без коры или в коре). Полученные значения объемов секций и вершины заносят в графы 9 и 10. Сумма этих значений дает общий объем ствола, который по данным табл. 3.1 в коре составил 0,4500, а без коры – 0,4244 м3.

В простых формулах определения объема ствола срубленного дерева используют меньше сечений. Так, по простой формуле срединного сечения объем (V) может быть определен умножением площади сечения на середине ствола (g0,5) на его высоту (h):

В простой формуле двух сечений используются площади сечений на 0,2 (g0,2) и 0,8 (g0,8) высоты ствола:

Таким образом, для того, чтобы вычислить объем ствола по формулам 3.7 и 3.8, сначала необходимо определить диаметры ствола на высотах 0,5h; 0,2h; 0,8h. С этой целью используется метод интерполяции – нахождение промежуточных значений величины по имеющемуся дискретному набору известных значений. Порядок вычислений следующий:

1) рассчитывают высоту (hx), для которой необходимо найти диаметр. Так, для рассматриваемого варианта середина длины ствола составит: 0,5 · 24,4 = 12,2 м, 0,2 и 0,8 высоты – соответственно на 0,2 · 24,4 = 4, м и 0,8 · 24,4 = 19,5 м;

2) по данным табл. 3.1 определяют пределы, внутри которых находится искомая высота. Середина ствола соответствует высоте hx = 12,2 м и находятся между высотой h0= 11м и h1 = 13 м. Этим высотам соответствуют диаметры в коре d0 = 15,2 см; d1 = 14,4 см;

3) искомый диаметр (dx) вычисляется по формуле:

где h0 и h1 – ближайшие пределы, внутри которых находится высота hх, м;

d0 и d1 – диаметры соответственно на высотах h0 и h1, см.

В нашем примере диаметр на середине длины будет равен:

Площадь сечения соответствующая диаметру (14,7 см) на середине длины ствола будет равна g0,5 = 0,0170 м2. Объем ствола в коре по простой формуле срединного сечения рассчитывают по выражению 3.7:

V = 0,0170 · 24,4 = 0,4141м3.

Вычисленные значения диаметров, площадей сечений, объемов в коре и без коры заносят в табл. 3.2.

Объем коры вычисляют, как разность между объемами ствола в коре и без коры:

где Vк – объем коры, м3; Vв/к _– объем ствола в коре, м3; Vб/к – объем ствола без коры, м3.

Для сравнения полученных объемов рассчитываются относительные отклонения по формуле 2.2. За истинное значение принимаются объемы (в коре и без коры), найденные по сложной формуле срединного сечения.

Например, ошибка в объеме ствола без коры по простой формуле двух сечений будет равна:

Исследование точности простых формул определения объема ствола Без коры Применение простых формул не учитывает различия в толщине коры в комлевой и вершинной части ствола. Поэтому, как правило, наблюдаются значительные расхождения в объемах коры (-78,1 % и -50,9 %, табл. 3.2).

3.2. Показатели формы и полнодревесности стволов Форму ствола характеризует сбег, т. е. уменьшение диаметра ствола от основания к вершине. Различают: абсолютный действительный, относительный и средний сбег.

Абсолютный действительный сбег – это два ряда чисел показывающих изменение диаметра ствола (di, см) с изменением высоты сечения (hi, м). Величины абсолютного действительного сбега приведены в графах 4-6 табл. 3.3. Это основной показатель древесного ствола.

Относительный сбег (qi) рассчитывается как отношение диаметров ствола на различных высотах (di, см) к диаметру на высоте груди (d1,3, см):

Определенные по данной формуле величины относительного сбега ствола в коре и без коры указаны в столбцах 7 и 8 табл. 3.3.

Уменьшение диаметра ствола от основания к вершине в абсолютных единицах (см) на единицу длины (м) называется средним сбегом (qср, см/м):

Средний сбег для стволов деревьев является усредненной оценкой и не имеет практического значения, так как не отражает объективно форму ствола. Для круглых лесоматериалов он рассчитывается по формуле:

где dно – диаметр в нижнем отрезе, см; dво – диаметр в верхнем отрезе, см;

l – длина круглого лесоматериала, м.

В примере средний сбег ствола равен:

Сбег ствола достаточно точно характеризуют коэффициенты формы q0, q1, q2, q3, которые представляют собой относительный сбег дерева на корневой шейке (d0), на 1/4 (d0,25h), 1/2 (d0,5h) и 3/4 (d0,75h) длины ствола:

Для вычисления коэффициентов формы необходимо методом интерполяции определить диаметры на относительных высотах.

Значения, полученные для рассматриваемого примера, приведены в табл. 3.3.

Проф. Н. В. Третьяковым были предложены классы формы, которые определяются отношением диаметра дерева на (d0,5) и 3/4 (d0,75) высоты к d1/4, т.е. к диаметру на «плавающей» высоте:

При оценке формы ствола также используются индексы сбега, равные отношению диаметров на относительных высотах (0,1; 0,2; 0,3….0,9) к диаметру на 0,1h:

Индексы сбега рассматриваемого в качестве примера дерева приведены в табл. 3.4.

Относительные Диаметры ствола Индексы сбега ствола di/d0.1h:

По величине коэффициентов формы q2 и классов формы q2/1 принято классифицировать стволы на сбежистые, средне- и малосбежистые (табл. 3.5).

При расхождениях в оценке формы ствола преимущество имеет класс формы q2/1.

Так, если коэффициент формы q2 = 14,7/24,6 = 0,60, а класс формы q2/1 = 14,7/18,1 = 0,81, то ствол – среднесбежистый.

Полнодревесность ствола оценивают старым видовым числом (fc), показывающим, какую часть объема равновеликого цилиндра составляет ствол:

где Vств – объем ствола в коре, м3; Vцил – объем равновеликого цилиндра, м3, имеющего высоту, равную высоте ствола (h) и площадь основания, равную площади сечения ствола на высоте груди (g1,3).

Нормальное видовое число (fN) отличается тем, что основание цилиндра берут не на высоте 1,3 м, а на относительной высоте дерева 0,1h:

Абсолютное видовое число (fA) рассчитывается по площади сечения на высоте груди (g1,3), но высота дерева уменьшается на 1,3 м:

Примерное соотношение видовых чисел: fc < fA < fN.

Исследованиями установлена связь коэффициента формы q2 и видового числа f. Наиболее применимы формулы:

где с – коэффициент, зависящий от породы, и равный: для сосны 0,20-0,21;

ели – 0,21-0,22; кедра – 0,21; березы, бука – 0,22; осины – 0,22-0,24; ольхи черной – 0,21;

где q0,1 - q0,9 – коэффициенты формы на относительных высотах 0,1h-0,9h.

Рассчитанные для рассматриваемого примера видовые числа приведены в табл. 3.6.

Сравнение величин старых видовых чисел, полученных различными способами, следует проводить по формуле 2.2. За истинное значение принимают старое видовое число, найденное из выражения 3.21. Объем ствола в расчетах – это объем, вычисленный по сложной формуле срединного сечения 3.1.

Ствол любого дерева можно разделить на сортименты (ликвидная часть) и отходы. Ликвидная древесина делится на дровяную, имеющую диаметр в верхнем отрезе в коре 3 см и более, и деловую, диаметр которой в верхнем отрезе без коры больше 6 см.

Из деловой части могут быть получены бревна и мелкотоварник, исходя из нормативов ГОСТов [1, 2], представленных в табл. 3.7.

В ходе выполнения работы необходимо разделить ствол на сортименты, найти их объемы и долю от общего объема ствола, а также определить долю коры в каждом из сортиментов. Допустимо для обучения пренебречь припусками круглых деловых лесоматериалов, а также взять градации по длине, равные 1 м.

Сортиментацию лучше начинать с вершинной части, следуя следующему алгоритму:

1. Определение длины ликвидной части (диаметр в коре от 3 см). В примере диаметр в коре у основания вершинки (на высоте 22 м) составляет 4,6 см. Если методом интерполяции найти диаметр на 23 м, то он получится равным 2,7 см, что меньше 3 см, следовательно, можно принять длину ликвидной части равной 22 м (рис. 3.1).

- - - 2. Установление длины отходов (вершинная часть дерева):

где Lотх – длина отходов, м; Lобщ – общая длина ствола, м; Lликв – длина ликвидной части, м.

3. Определение длины деловой части с диаметром в верхнем отрезе без коры большим, или равным 6 см. На высоте 22 м диаметр меньше данного значения (d22=4,6 cм), на высоте 21 м диаметр без коры составляет d21=8,0 см. Этот диаметр соответствует предъявляемым требованиям к деловой древесине. И поэтому длина деловой части составит 21 м.

4. Определение длины дровяной части:

где Lдр – длина дровяной части, м; Lдел – длина деловой части, м.

5. Определение длины бревенной части (Lбрев) с диаметром в верхнем отрезе без коры 14 см и более. Данный диаметр находится между 13 и м. Диаметр на 13 м (d13=14,2 cм) незначительно больше 14 см, поэтому следует определить его величину на высоте 14 м. Так как 14 м находится между 13 и 15, то диаметр на высоте 14 м можно найти, как среднее арифметическое значение – 13,5 см. Диаметр меньше 14 см, поэтому длину бревенной части нужно принять равной 13 м.

6. Разделение бревенной части на сортименты. Из данных табл. 3. следует, что длина бревен, в зависимости от назначения, варьирует от 3 до 6,5 м. Следовательно, имеющиеся 13 м бревенной части следует разделить на бревна, причем есть несколько вариантов длин. Так, можно получить два 4-метровых и 5-метровое, два 5-метровых одно 3-метровое и т.

д. Выбор варианта длин сортиментов остается на усмотрение студента. В производстве длина бревен определяется требованиями потребителя.

7. Определение длины мелкотоварника (сырье для производства целлюлозы – балансы, рудничная стойка и т. п., Lм/т):

В соответствии с требованиями ГОСТов [1, 2] мелкотоварник длиной 8 м необходимо разделить на отдельные сортименты – балансы длиной 3 и 5 м, или 4 и 4 м.

Результаты деления ствола на сортименты приведены на рис. 3.1. В табл. 3.8 указаны диаметры каждого сортимента в коре и без коры в верхнем отрезе. Сортименты располагаются один за другим: если верхний отрез первого бревна приходится на 4 м, то второго – на 8 м, следующего – на 13 м и т.д. Находить диаметры сортиментов в верхнем отрезе полагается методом интерполяции.

Определение объемов круглых лесоматериалов проводят различными способами [12, разд. 6.4, 6.6]. Рассмотрим основные:

2) по срединному сечению;

3) по таблицам ГОСТ 2708-75.

По двум последним способам в расчетной работе объемы определяются только без коры.

Способ по секциям аналогичен нахождению объема ствола по сложной формуле срединного сечения. Круглые лесоматериалы делятся на секции. Объем, каждой секции находится по формуле объема цилиндра (3.3).

секций (табл. 3.1). Так, первое бревно включает I и II секции, следовательно, его объем в коре будет равен: V1бр 0,0974 0,0610 0,1584 м3.

Второе бревно – III и IV секции: V2бр 0,0526 0,0503 0,1029 м3.

Третье бревно, длиной 5 м, образовано V и VI секциями и половиной VII секции: V3бр 0,0428 0,0363 0,5 0,0326 0,0953 м3.

Объемы балансов и дров находятся аналогично.

Общий объем деловой древесины – это объемы всех бревен и балансов. Объем ликвидной части ( Vликв, м3) равен:

где Vдбе/лк – объем деловой древесины без коры, м3; Vдр/ к – объем дровяной древесине в коре, м3.

Объем отходов – это сумма объемов вершинки и коры из деловой части, или разность общего объема ствола в коре и объема ликвидной части.

Процент сортиментов находится как доля от объема ствола в коре, принятого за 100 %.

Процент коры, в зависимости от поставленной задачи, может показывать ее долю: 1) от объема всего ствола:

где Рк – процент коры, %; V в / к – объем сортимента в коре, м3; V б / к – объем сортимента без коры, м3; V – объем ствола в коре по секциям, м3;

2) от объема данного сортимента:

Так для первого бревна эти значения будут равны соответственно:

Определение объема сортимента (Vc) по срединному диаметру аналогично рассмотренной выше формуле Губера (3.7):

где g0,5 – площадь сечения на середине длины сортимента, м2; l – длина сортимента, м.

При определении диаметра на середине сортиментов, необходимо учитывать его расположение. В частности, середина первого четырехметрового бревна приходится на 2 м, второго, идущего с 4 до 8 м – на 6, следующего пятиметрового – на 10,5 м и т.д.

Алгоритм вычисления объема по срединному диаметру:

1) определить высоту сечения, соответствующую середине сортимента;

2) вычислить диаметр без коры на этой высоте методом интерполяции;

3) найти по таблицам, или рассчитать по формуле 3.4 площадь сечения (до 0,0001 м2);

4) определить объем по формуле 3.34.

Середина первого бревна приходится на 2 м. Диаметр без коры на этой высоте равен 21,1 см. Площадь сечения (прил. табл. 1) составит 0,0350 м2, а объем – V1 бр. = 0,0350 · 4 = 0,1400 м3.

Объем по таблицам ГОСТ 2708-75 определяется исходя из длины сортиментов и их диаметров (без коры) в верхнем отрезе (прил. табл. 11).

Для первого бревна длина равна 4 м, диаметр – 18,6 см (ступень толщины 18 см), объем – 0,120 м3.

Объем мелкотоварника, получаемого из вершинной части ствола с повышенным сбегом определяется по ГОСТ 2708-75, используя прил.

табл. 12.

При сравнительной оценке различных способов за истинные значения следует принимать объемы сортиментов без коры, найденные по секциям.

1. Что лежит в основе математических способов определения объема срубленного дерева?

2. Назовите математические способы определения объема дерева.

3. Какой из способов дает наименьшую погрешность в определении объема ствола срубленного дерева?

4. Что такое абсолютный сбег ствола?

5. Показатели относительного сбега.

6. Чем характеризуется полнодревестность ствола?

7. Что такое видовое число?

8. Как изменяется значение видового числа с увеличением возраста дерева?

9. Назовите критерии разделки ствола на сортименты.

10. Какая часть ствола относится к деловой?

11. Что представляет собой ликвидная древесина?

12. Из чего образуется отходы древесного ствола?

4. ТАКСАЦИЯ ПРИРОСТОВ ОТДЕЛЬНОГО ДЕРЕВА

Содержание работы:

рассчитать абсолютную и относительную величины текущего и среднего приростов по различным таксационным показателям;

изучить способы определения процента прироста по запасу для растущего и срубленного дерева;

провести анализ соотношения приростов.

Исходные данные:

- таксационные показатели отдельного дерева: порода, возраст (А, лет), высота (h, м), диаметры на высоте груди (d1,3, см) и на пне (d0, см), протяженность кроны и прирост по высоте за 10 лет ( Z h.п., м);

- действительный абсолютный сбег – замеры диаметров ствола дерева без коры и 10 лет назад на серединах секций и у основания вершинки.

4.1. Абсолютный и относительный приросты по таксационным Прирост (ZT) – изменение таксационного показателя дерева (Т) с изменением его возраста (А).

Текущий прирост – разность абсолютных значений любого таксационного показателя (Т) за определенный промежуток времени. Различают три вида текущего прироста:

текущий общий ( ZТ ), показывающий изменение таксационного показателя за всю жизнь дерева:

где TA – значение таксационного показателя в настоящее время;

текущий периодический ( ZТ ), показывающий изменение таксационного показателя за определенный период времени :

где TA-n – значение таксационного показателя n лет назад;

текущий годичный ( ZТ ), определяемый за один год:

где TA-1 – значение таксационного показателя 1 год назад.

Средний прирост – среднее изменение таксационного показателя за наблюдаемый период. Различают следующие виды среднего прироста:

средний общий – средняя скорость изменения таксационного показателя за весь период жизни дерева:

где А – возраст дерева, лет;

средний периодический – средняя скорость изменения таксационного показателя за наблюдаемый период:

где n – величина периода наблюдений, лет.

Оценку прироста деревьев производят по относительной величине, выражаемой в процентах.

Процент среднего общего прироста:

Процент среднего периодического прироста ( Pс.п. ) определяют по формуле Пресслера:

В данной работе необходимо определить величины приростов по диаметру, площади сечения на высоте груди, объему и высоте по данным табл. 3.1. Результаты расчетов приведены в табл. 4.1.

Диаметр на высоте груди без коры (табл. 3.1) в момент наблюдений составляет 22,7 см, а 10 лет назад – 19, 5 см. Возраст дерева равен 90 лет.

Текущий общий прирост по диаметру на высоте груди по уравнению 4.1 равен Z d1,3 = 22,7 см, а текущий периодический по формуле 4.2 – т.п.

Z d1,3 = 22,7 – 19,5 = 3,2 см.

Средний общий прирост (формула 4.4) по диаметру на высоте груди с.о.

Z d1,3 0,25 см/год; средний периодический прирост по диаметру на а процент среднего периодического прироста по диаметру на высоте груди Прирост таксационных показателей отдельного дерева Объем, V, м3:

1. Сложная формула 2. Простая формула сред.

сечения По диаметрам на высоте груди находят площади сечений и по их значениям ведут расчет приростов.

При определении прироста по высоте необходимо использовать высоту в настоящее время и измеренный текущий периодический прирост по высоте ( Z h.п., м), которые составили 24,4 и 1,1 м.

Высота в начале периода, т.е. 10 лет назад из уравнения 4.2 будет равна: hАn 24,4 1,1 23,3 м.

При определении прироста по объему по простой формуле срединного сечения кроме высоты необходимы диаметры и площади сечений определенные на высоты. Для устранения явления «отрицательного прироста» при расчете объемов берется середина ствола на половине высоты в начале периода ( hАn ).

В рассматриваемом примере данные показатели составили:

- диаметры на срединном сечении 10 лет назад - площадь сечения - объем ствола - средний периодический прирост объема по уравнению 4.5:

- процент среднего периодического прироста по объему по формуле 4.7:

При расчете приростов по объему наиболее точный результат дает сложная формула Губера. Объем ствола без коры равен 0,4244 м3. Объем в начале периода находится на основании замеров диаметров на середине каждой из секций 10 лет назад. Следует учитывать, что высота ствола в начале периода была меньше, что находит отражение в меньшей длине вершины (табл. 4.2) и даже количестве секций.

Определение объема ствола по сложной формуле Губера № секдлина, м диаметр срединного сечения, см Зная объемы ствола без коры в настоящее время и 10 лет назад, можно определить каждый из рассмотренных видов приростов. Результаты заносят в табл. 4.1.

4.2. Приближенные способы определения процента прироста по Для определения процента прироста по объему у растущего дерева используют приближенные способы: по сумме процентов приростов, по числу слоев в последнем сантиметре радиуса, по относительному диаметру.

При определении процента среднего периодического прироста по объему ( Pс.п. ) по сумме процентов приростов по g, h и f используют формулу:

где Pс.п. – процент прироста по объему; Pg – процент прироста по плос.п.

щади поперечного сечения; Phс.п. – процент прироста по высоте; Pfс.п. – процент прироста по видовому числу.

Известно, что Pg 2 Pdс.п., а видовое число (fс) за десять лет практически не изменяется, тогда:

где Pdс.п. – процент среднего прироста по диаметру на высоте груди.

Определение процента прироста объема по числу слоев в последнем сантиметре радиуса ствола на высоте груди (способ Шнейдера). Для деревьев, прекративших рост в высоту, проценты текущего прироста по объему и площади сечения равны, т. е.

P т.п. Pgт.п. 2 Pdт.п.. Процент текущего периодического прироста по диаметру равен:

Тогда процент текущего периодического прироста по объему будет равен:

где Zr – текущий периодический прирост по радиусу; d1,3 – диаметр дерева на высоте груди, см; n – величина периода.

Отношение текущего периодического прироста по радиусу ( Zr ) к величине этого периода (n) дает среднюю ширину годичного слоя (i). Если среднюю ширину годичного слоя за последние 10 лет определить в 1 см радиуса ствола, тогда i, где с - число слоев в этом сантиметре.

Подставив это выражение в приведенную выше формулу, получим:

где i – ширина годичного слоя, см; c – число годичных слоев в 1 см радиуса дерева, шт.

У деревьев прирастающих по высоте, коэффициент 400 уравнения 4.12 имеет иные значения и формула примет вид:

где K – коэффициент, зависящий от интенсивности роста и протяженности кроны дерева, устанавливается по таблице (прил. табл. 10).

Интенсивность роста определяется по величине текущего периодического прироста по высоте ( Zh ), используя прил. табл. 10.

Текущий периодический прирост по высоте исследуемого дерева составляет 1,1 м. Интенсивность роста – умеренная, а протяженность кроны – 40 %, коэффициент К = 530.

Число слоев в последнем сантиметре радиуса (с) может быть определено на основании прироста по диаметру на высоте груди за 10 лет.

Zd = 3,2 см, тогда Zrт.п.= 1,6 см. При n = 10 лет число слоев (с) равно:

т.п.

процент прироста по объему по формуле 4.13 составит:

Для растущего дерева процент прироста по объему определяется по относительному диаметру (способ Пресслера):

x – показатель степени, характеризующий интенсивность роста дерева в высоту, %. Рассчитывается по формуле или подбирается по таблице [12, с.

65].

Процент прироста по объему растущего дерева может быть определен по прил. табл. 8, через относительный диаметр и номер варианта, который устанавливается по протяженности кроны и энергии роста в высоту. При протяженности кроны 40 % и умеренном росте дерева, выбирается второй вариант.

Относительный диаметр рассматриваемого в качестве примера дерева по уравнению 4.16 равен:

При R = 7,1 и втором варианте процент прироста за 10 лет (прил.

табл. 8) равен 40, т.е. Pс.п. = 4,0 %.

Для срубленного дерева процент прироста по объему находится по относительному диаметру на высоты дерева:

где d1/2 – диаметр на середине высоты ствола (hA-n) 10 лет назад, см; Zd1/ 2 – текущий периодический прирост по диаметру на той же высоте, см.

Относительному диаметру 4,6 соответствует прирост по объему за 10 лет 49,3% (прил. табл. 9), или 4,93 за 1 год.

Недостатком приближенных способов определения процента прироста по объему растущих деревьев является субъективная оценка энергии роста в высоту, снижающая точность результатов.

1. Что такое прирост дерева?

2. Назовите виды приростов для отдельного дерева.

3. С какой целью приросты рассчитывают в процентах?

4. Как определяется возраст количественной спелости?

5. Назовите способы определения процента среднего периодического прироста по объему?

6. В чем заключается приближение при определении процента среднего периодического прироста объема по простой формуле?

7. Как рассчитывается относительный диаметр для растущего и для срубленного дерева?

8. От чего зависит коэффициент К в формуле Шнейдера?

5. ТАКСАЦИЯ СОВОКУПНОСТИ ОТДЕЛЬНЫХ ДЕРЕВЬЕВ

Цель работы:

составить перечетную ведомость и выполнить перечет деревьев по ступеням толщины и разрядам (ступеням) высот;

определить запас совокупности отдельных деревьев (СОД) различными способами и оценить его расхождение.

Исходными материалами для расчетов служат: данные о высотах и диаметрах совокупности отдельных деревьев.

5.1. Порядок таксации совокупности отдельных деревьев Совокупность отдельных деревьев – это множество деревьев одной породы или группы пород, растущих на какой-либо территории, в своем росте и развитии не оказывающих влияния друг на друга, но объединенных в одну совокупность по одному или нескольким качественным признакам. Обычно это или состояние деревьев, или технические свойства древесины, или биологические особенности древесных пород.

С совокупностью отдельных деревьев в практике ведения лесного хозяйства приходится иметь дело при проведении выборочных рубок, рубок ухода за лесом, выборочных санитарных рубках, уборке семенников, а также при отборе деревьев для заготовки спецсортиментов (авиационной сосны, резонансной ели, фанерной березы, мачтового леса и т.д.).

Таксационными показателями совокупности отдельных деревьев являются: 1) число деревьев, (N, шт.); 2) запас стволовой древесины (V, м3);

3) товарная структура.

В процессе перечета отобранные деревья распределяют по 4-х сантиметровым ступеням толщины и по 2- или 3-метровым ступеням высот.

Результаты учета заносят в перечетную ведомость, форма и содержание которой приведена в табл. 5.1.

Ступени Число деревьев по градациям высот (м), шт.

В этой лабораторной работе будут использованы массовые таблицы объемов типа баварских (прил. табл. 4-7). В таких таблицах объем ствола для отдельных пород определяется по двум входам: на основании измерений диаметра на высоте груди (d1,3) и высоты (h). Вариант современных таблиц этого вида – региональные таблицы объемов стволов по разрядам высот (прил. табл. 15).

Используя прил. табл. 4, находят объем одного дерева сосны, перемножая который на их количество получают запас всех деревьев ступени толщины и ступени высоты. Результаты вычислений запаса совокупности отдельных деревьев по массовым таблицам объемов приведены в табл. 5.2.

Ведомость определения запаса совокупности отдельных деревьев по массовым Ступень толщины, Итого При отсутствии массовых таблиц для вычисления объема одного древесного ствола используют формулу:

где g1,3 – площадь поперечного сечения древесного ствола на высоте груди, которая определяется по таблице (прил. табл. 1) или по формуле 3.4;

HF – видовая высота, устанавливается по таблице сумм площадей сечений и запасов при полноте 1.0 (прил. табл. 16).

Результаты расчета запаса совокупности отдельных деревьев по формуле 5.1 и данным табл. 5.1 приведены в табл. 5.3.

Ведомость вычислений запаса совокупности отдельных деревьев по видовым Площадь сечения, 0, 0, 0, 0, 0, Итого Расхождение между результатами (V, %), полученными по массовым таблицам объемов (V1) и по формуле 5.1 (V2), можно считать незначительным:

2. В каких случаях при ведении лесного хозяйства имеют дело с СОД?

3. Порядок таксации совокупности отдельных деревьев.

4. Как учитываются отдельные деревья по диаметру и высоте?

5. Какие таксационные показатели характеризуют СОД?

6. Какие таблицы используются для определения запаса совокупности?

7. Как рассчитать объем одного растущего дерева при отсутствии таблиц?

6. ТАКСАЦИЯ КРУГЛЫХ ЛЕСОМАТЕРИАЛОВ

Содержание работы:

по данным задания учета круглых лесоматериалов на нижнем складе выполнить перечет сортиментов круглого леса по ступеням толщины и по градациям длин;

определить число сортиментов, общий объем круглых материалов и раздельно по категориям крупности.

Исходными материалами для расчетов служат:

- данные замеров длин круглых лесоматериалов и их диаметров в верхнем отрезе без коры.

6.1. Основные виды круглых лесоматериалов Лесными материалами или сортиментами называют отдельные отрезки древесного ствола, заготавливаемые и обрабатываемые для определенных хозяйственных целей. В зависимости от качественного состояния и характера использования древесина подразделяется на деловую и дровяную. Требования, предъявляемые к лесным сортиментам в отношении их назначения, древесной породы, размеров, качества древесины, характера обработки, способов учета и хранения определяются ГОСТами.

Видов лесоматериалов много, но все они по характеру обработки, способам учета и хранения объединяются в четыре группы [12, разд. 6].

Основные сортименты круглого леса заготавливаются в соответствии с ГОСТ 9462-88 «Лесоматериалы круглые лиственных пород. Технические условия» и ГОСТ 9463-88 «Лесоматериалы круглые хвойных пород. Технические условия». Сортировка, маркировка, пакетирование, правила приемки и учет лесоматериалов, измерение размеров и определение объема лесоматериалов – по ГОСТ 2292-88.

К круглым сортиментам относят:

1) круглые деловые лесоматериалы (пиловочные и строительные бревна, опоры ЛЭП и т. д.) боковая поверхность которых сохраняет форму древесного ствола. Характеризуются длиной и диаметром, хранятся в штабелях. В соответствии с ГОСТ 2292-88 [3] поштучному измерению и учёту в плотных кубометрах подлежат деловые сортименты длиной более 2 м, дрова длиной более 3 м и деловые сортименты длиной до 2 м, предназначенные для лущения, строгания и других ответственных изделий (лыжные, ложевые и авиазаготовки и др.).

2) дрова и короткие деловые лесоматериалы хранятся в поленницах и штабелях. В соответствии с ГОСТ 2292 деловые сортименты длиной до 2 м (кроме вышеуказанных) и дрова длиной до 3 м, независимо от толщины, подлежат измерению в складочной мере с последующим переводом в плотную.

Поштучный учет круглых лесоматериалов рассматривается ниже, а измерение лесоматериалов групповыми методами учета, в складочных кубометрах с последующим переводом в плотные кубометры – в лабораторной работе «Таксация дров» (разд. 7).

На основании ГОСТ 9462-88 и ГОСТ 9463-88 [1, 2] установлены три категории крупности деловой древесины: мелкие – с диаметром в верхнем отрезе 5,5-13,4 см, средние – 13,5-25,0 см, крупные – 25,1 см и более. Для учета крупных и средних лесоматериалов применяются 2-сантиметровые ступени толщины, для мелких – 1-сантиметровые (табл. 1.1).

6.2. Учет круглых сортиментов и определение их объема При учете круглых лесоматериалов на нижнем складе составляется перечетная ведомость – распределение количества сортиментов по ступеням толщины и по градациям длин. Как правило, в штабеле хранятся лесоматериалы одной длины. При учете их длину измеряют выборочно, обращая внимание на наличие припусков по длине (+3-5 см). У деловых лесоматериалов диаметр измеряется в верхнем торце сортимента (без коры) в двух направлениях с выводом среднего диаметра. Полученное значение округляют до целого для мелких лесоматериалов и – до целого четного для средних и крупных сортиментов.

Пример учета лесоматериалов приведен в табл. 6.1 (строки «N» – число сортиментов).

В соответствии с ГОСТ 2292-88 объем деловых сортиментов и дров длиной более 2 м определяют по таблице стандарта (ГОСТ 2708-75 «Лесоматериалы круглые. Таблицы объемов») по длине сортимента и диаметру в верхнем отрезе (прил. табл. 11).

ГОСТ 2708-75 («кубатурник») содержит следующие таблицы:

- объемы круглых лесоматериалов длиной 1,0-9,5 м, объемы круглых лесоматериалов длиной 0,5-0,9 м;

- объемы круглых лесоматериалов длиной 10,0-13,5 м;

- объемы круглых лесоматериалов длиной 2,0-7,0 м, получаемых из вершинной части хлыстов с повышенным сбегом (сбег более 1 см/м).

Пользуясь таблицей объемов круглых лесоматериалов по длине и диаметру в верхнем отрезе, определяют объем одного сортимента, перемножая который на количество сортиментов в ступени толщины получают объем той или иной ступени толщины. Тонкие лесоматериалы заготавливаются обычно из вершинной части ствола, поэтому их объемы берутся из таблицы объемов круглых лесоматериалов, получаемых из вершинной части хлыстов (прил. табл. 12).

Суммированием полученных произведений получается объем сортиментов по ступеням толщины и длины.

ПЕРЕЧЕТНАЯ ВЕДОМОСТЬ

КатеДли ности В табл. 6.2 приведены сводные данные учета круглых деловых сортиментов по данным табл. 6.1. Доля сортиментов по каждой категории крупности определяется от общего объема сортиментов на складе, принимаемого за 100 %.

НАЛИЧИЕ

Категория 1. Назовите основные виды круглых лесоматериалов.

2. Основные способы учета круглых лесоматериалов.

3. Какие лесоматериалы подлежат поштучному учету?

4. В каких единицах выполняется поштучный учет?

5. Категории крупности деловой древесины. Какие ступени толщины применяются при учете круглых лесоматериалов?

6. По каким таблицам определяется объем лесоматериалов при поштучном учете?

7. Какие параметры лесоматериалов при поштучном учете необходимо замерить, чтобы определить объем лесоматериала по таблице?

8. Основные правила замеров длины лесоматериалов при поштучном учете.

9. Что такое припуск по длине, основные значения припусков и как учитывается припуск по длине при замере длины лесоматериала?

10. Как учитывается длина лесоматериала, если припуск по длине не выдержан?

11. Что представляет собой маркировка деловых сортиментов?

12. Какой процент лесоматериалов, не удовлетворяющих требованиям ГОСТ, допускается при приемке партии сортиментов?

Содержание работы:

Вычислить складочный объем дров в поленницах.

Определить коэффициенты полнодревесности поленниц:

- методом «диагонали» по результатам обмеров.

Установить плотный объем дров в поленницах, используя найденные коэффициенты полнодревесности.

Определить изменение складочного объема дров, оценить расхождение в складочной мере в поленницах и в целом на складе после распиловки и расколки дров.

Выполнить учет дров на делянке и определить:

- общий запас растущего леса на делянке, запас дровяной древесины по породам и в целом на делянке;

- складочный объем 2-метровых дров по породам и общий;

- необходимую площадь для складирования дров при заданной оптимальной длине и высоте поленницы.

Исходными данными являются: 1) порода, вид дров, длина дров, диаметр дров, размеры поленниц – длина, ширина и высота, чертеж торца поленницы для определения длины диагоналей поленниц, и суммы длин торцов дров на диагоналях поленниц; 2) площадь делянки, запас растущего леса, состав древостоя, выход деловой древесины по породам и доля отходов.

Складочный объем поленницы определяется по формуле (Vскл):

где L – длина поленницы, м; B – ширина поленницы (равна длине дров), м;

H – высота поленницы, м.

При измерении высоты поленницы не учитывают надбавку на усушку и усадку – 8 % на каждый 1м высоты.

Общий складочный объем дров определяется как сумма объемов поленниц.

Для определения объема плотной древесной массы в поленницах используют коэффициент полнодревесности (К) – отношение объема поленницы в плотных м3 (V) к ее складочному объему (Vскл):

Коэффициент полнодревесности К определяется различными способами [2, разд. 8].

Значения коэффициентов полнодревесности для разных пород (хвойных, лиственных или смешанных), сочетаниях формы (круглые или колотые), длины и толщины поленьев определяются по ГОСТ 3243- (прил. табл. 13).

При массовой приемке дров (свыше 1000 скл. м3) применяют средние коэффициенты полнодревесности: для хвойных пород – 0,70 и лиственных – 0,68.

Коэффициент полнодревесности поленницы по методу диагонали определяют как отношение суммы длин торцов к сумме длин диагоналей (рис. 7.1):

где LT – сумма длин торцов, см; LД – сумма длин диагоналей, см.

Рис. 7.1. Определение коэффициента полнодревесности методом диагонали После установления коэффициентов полнодревесности разными способами определяется плотный объем каждой поленницы:

Затем определяется общий объем в плотных м3 как сумма объемов поленниц.

При распиловке длинных поленьев на более короткие и последующей укладке их в поленницу полнодревесность последней увеличивается, так как короткие поленья прилегают друг к другу более плотно. Уплотнение укладки в данном случае вызывает уменьшение складочного объема.

Это явление называют упилом дров.

Объем поленницы после распиловки ( Vскл ) рассчитывают по формуле:

где Vскл – складочный объем поленницы до распиловки; Кд – коэффициент полнодревесности до распиловки; Кп – коэффициент полнодревесности после распиловки.

Коэффициент полнодревесности поленницы после распиловки находят по таблице ГОСТ 3243-88 с учетом изменения длины дров.

Расхождение в складочных объемах до и после распиловки поленницы – процент упила (Р) рассчитывают по формуле:

При расколке дров уменьшается толщина и изменяется форма поленьев, а складочный объем новой поленницы увеличится, т. к. коэффициент полнодревесности укладки дров уменьшится. Такое увеличение складочного объема в практике называют прикол дров.

Коэффициент полнодревесности поленницы после расколки находят по таблице (прил. табл. 13) для расколотых дров. При этом другие параметры дров не изменяются.

Объем поленницы после расколки ( Vскл ) определяется по формуле 7.5, где Vскл – складочный объем поленницы до расколки; Кд – коэффициент полнодревесности до расколки; Кп – коэффициент полнодревесности после расколки.

Прикол в абсолютных единицах находят как разницу складочных объемов поленницы после расколки ( Vскл ) и до раскола ( Vскл ) V= Vскл Vскл, а в процентах – рассчитывается по формуле 7.6.

Рассмотрим пример:

1. Имеются дрова в поленницах (табл. 7.1):

2. Необходимо в поленницах № 1, 3, 4 дрова распилить до l = 0,5 м, затем дрова толстые и средние по толщине расколоть пополам.

3. Требуется определить:

а) объем дров в складочной мере (скл. м3) отдельно по поленницам и общий;

б) объем дров в плотной мере (м3), используя коэффициенты полнодревесности взятые из таблиц ГОСТ 3243-88 и средний коэффициент полнодревесности;

в) последовательное изменение складочного объема дров в поленницах и в целом на складе после распиловки и расколки дров.

Номер поХарактеристика дров 4. Оценить расхождение в складочной и плотной мере из-за расколки и распиловки дров, а также различных способов определения коэффициентов полнодревесности.

Решение задачи приведено в табл. 7.2:

По Складочпосле ни объем, Выводы: При распиловке дров происходит уменьшение складочного объема поленницы. При расколке складочный объем поленницы увеличивается. Итоговое изменение складочного объема поленниц составило 0,43 %.

1. Имеется делянка:

Площадь Sдел = 4,8 га.

Запас растущего леса Mга=260 м3/га.

Состав древостоя 9Б1Ос.

Выход деловой древесины (Рдел) по породам Б – 50 %, Ос – 5 %.

Доля отходов Ротх =10 %.

2. Требуется определить:

а) общий запас растущего леса на делянке (Мо), запас дровяной древесины (Мдр) по породам и в целом на делянке;

б) складочный объем 2-хметровых дров по породам и общий;

в) необходимую площадь для складирования дров при оптимальной длине поленницы L = 30 м и высоте H = 2 м.

3. Решение:

По данным табл. 7.3 и заданным условиям оптимальной длины и высоты поленницы вычерчивают схему склада в масштабе М 1:250 (рис. 7.2) 1. Какая часть ствола относится к дровяной?

2. Классификация дров по назначению, составу, размерам (длина, диаметр), влажности.

3. Какой ГОСТ регламентирует условия заготовки дров?

4. Правила определения объема поленницы или штабеля в складочной мере.

5. Основные правила замеров длины, высоты и ширины поленницы или штабеля при определении складочного объема.

6. Величина припуска по высоте поленницы?

7. Чему равен допуск по длине дров?

8. Что такое коэффициент полнодревесности. Для чего необходимо определять коэффициент полнодревесности?

9. Как коэффициент полнодревесности зависит от древесной породы, длины и толщины лесоматериалов, степени окорки их?

10. Как изменяется коэффициент полнодревесности при распиловке и расколке.

11. Назовите способы определения коэффициента полнодревесности.

12. По каким таблицам определяется коэффициент полнодревесности при определения объема поленницы или штабеля в складочной мере?

13. В каких случаях используются средние коэффициенты полнодревесности и их значения?

8. АНАЛИЗ ХОДА РОСТА СТВОЛА СРУБЛЕННОГО ДЕРЕВА

Цель работы:

изучить динамику основных таксационных показателей срубленного дерева;

исследовать изменение приростов дерева по диаметру, высоте, объему.

Исходные данные: результаты обмера диаметров по 10-летним периодам, а также подсчета годичных колец на высотах 0; 0,65; 1,3 м, на серединах секций длиной 2 м, а также в основании вершинки (табл. 8.1);

общая характеристика срубленного дерева: порода – сосна, высота – 15, м, диаметр на высоте груди в коре 17,0 см.

8.1. Ход роста ствола по диаметру, высоте, площади сечения, объему Таксационными показателями отдельного дерева, возрастная динамика которых изучается при анализе хода роста, являются диаметр на высоте груди, высота, объем, производящая поверхность ствола и видовое число. Данные собираются в ходе полевой части работ по стандартной методике [18, разд. 4].

В бланке лабораторной работы на первой странице указывают породу, высоту дерева. На второй странице записывают диаметры ствола в коре и без коры на всех вырезах, начиная с нулевого. Указываются диаметры в настоящее время (в коре и без коры), а также диаметры по десятилетиям с точностью до 0,1 см (без коры). Данные о диаметрах на каждом из вырезов приводятся по двум направлениям С-Ю и З-В, по которым рассчитываются средние значения диаметров на вырезах (табл. 8.1).

Важно также указать в соответствующих графах бланка число годичных слоев на каждом вырезе.

Высота ствола в зависимости от возраста определяется по результатам подсчета годичных слоев на каждом вырезе (табл. 8.1 и 8.2). Время, потребовавшееся на достижение каждой из высот, на которых проводились замеры, находится вычитанием из числа слоев на нулевом вырезе их количества на каждом из последующих. Так, для рассматриваемого примера ствол достиг высоты 0,65 м в возрасте 67 - 64 = 3 лет, высоты 1,3 м – в возрасте 67 - 56 = 11 лет и так далее.

Высота ствола по десятилетиям в дальнейшем может быть определена методом графической (рис. 8.1, б) или математической интерполяции.

Значения высот дерева в каждом из возрастов указываются в табл. 8.2.

Важным является установление размеров вершинок – диаметра их основания и длины по возрастным интервалам. За основание вершинки в каждом из 10-летий условно принимаем верхний торец предыдущей секции. Так, например, в 10 лет высота дерева была 1,2 м. За основание вершинки в этом возрасте принимается сечение у пня т.е. 0 м. Диаметр основания вершинки будет соответствовать диаметру дерева на этом сечении в 10 летнем возрасте, т.е. 1,4 см. Длина вершинки (Lверш) в каждом из возрастов может быть вычислена по формуле:

где H – высота дерева, м; hо.в – высота основания вершинки, м.

В нашем примере Lверш = 1,2 - 0 = 1,2 м.

№ и длина секНаправление вершинок, м вершинок, см Примечание: чертой отделены диаметры оснований вершинок, соответствующих верхнему отрезу предшествующих им секций.

В 20-летнем возрасте высота дерева была 2,5 м. Вершинка (точка роста) находится во второй секции. Значит, за основание вершинки в этом возрасте будет принят верхний торец первой секции, а это сечение 1,3 м.

Диаметр основания вершинки будет соответствовать диаметру дерева на этом сечении в 20-летнем возрасте, т.е. 2,5 см. Длина вершинки в этом возрасте составит Lверш = 2,5 - 1,3 = 1,2 м.

Показатели расте, лет Возраст по десятилетиям, лет Высота с графика, В 30-летнем возрасте высота дерева была 5,0 м, что соответствует третьей секции. За основание вершинки в этом возрасте принимается верхний торец второй секции, т.е. сечение 3,3 м. Диаметр основания вершинки будет соответствовать диаметру дерева на этом сечении (среднее из диаметров для сечений 2,3 и 4,3 м), т.е. 2,5 см. Длина вершинки в этом возрасте составит Lверш = 5,0 - 3,3 = 1,7 м. и т.д. Данные о параметрах вершинок в каждом из возрастов приведены в табл. 8.1.

Производящая поверхность ствола или площадь камбиального слоя (табл. 8.3) определяется как сумма боковых поверхностей цилиндров и конуса (для вершинки).

Следующей работой является определение площадей сечений (в см2) для каждой из секций с помощью соответствующих таблиц (прил. табл. 1) или по формуле площади круга (3.4). Для первой секции длиной 1,3 м используются средние арифметические значения диаметров на ее середине (0,65 м от пня). Для второй, третьей и т.д. секций используются средние значения диаметров на их серединах, т.е. на 2,3; 4,3; 6,3 м и т.д. Площади сечений определяются для возраста в настоящее время (в коре и без коры), а по 10-летним возрастным интервалам без коры (табл. 8.4).

Для каждого возраста производится суммирование площадей сечений всех двухметровых секций, которая умножаются на 2. Это дает объем всех двухметровых секций ствола по каждому из возрастов. Строкой ниже записываются объемы первой секции для каждого возраста, которые получаются умножением площадей сечений на 0,65 м на длину первой секции, т. е. на 1,3 м. Объем ствола, помимо объема секций, включает в себя также объем вершинки. Объем ее определяется как объем конуса. Общий объем ствола получают путем суммирования объемов двухметровых секций, первой секции длиной 1,3 м и объема вершинки.

Возрастная динамика производящей поверхности ствола поверхность первой секции длиной 0,7270 0,7106 0,6330 0,5432 0,3676 0,2246 0, поверхность всех 2-метровых секций 4,9449 4,7815 3,5060 2,1551 0,9111 0, поверхность вершины (конуса) 0,0094 0,0079 0,0352 0,0816 0,0121 0,0667 0,0471 0, Общая поверх- 5,6813 5,5000 4,1742 2,7799 1,2908 0,5427 0,1696 0, ность ствола Длина секВозраст ствола по 10-летиям № секций Сумма площадей сечений (м2) и объемы (м3) с точностью до 0, Площадь сечений 2-метровых сек- 0,0807 0,0762 0,0494 0,0269 0,0084 0,0013 0,0000 0, ций Объем двухмет- 0,1614 0,1524 0,0988 0,0538 0,0168 0,0026 0,0000 0, ровых секций длиной 1,3 м Объем вершинок 0,0000 0,0000 0,0001 0,0004 0,0000 0,0003 0,0002 0, ствола Зная объемы древесного ствола, его высоты и диаметры на высоте груди в разные периоды роста, можно проанализировать динамику старого видового числа, вычислив его по формуле 3.21. Изменение видового числа с возрастом, представлено графически на рис. 8.1, г.

d1,3, см Значительный научный и практический интерес представляет возрастная динамика не только рассмотренных выше таксационных показателей, но и приростов по ним, на основании которых можно, в частности, определить наступление возраста количественной спелости. С этой целью необходимо рассчитать величины среднего общего (формула 4.4) и среднего периодического (формула 4.5) приростов (табл. 8.5).

Данные этих изменений вписываются в таблицу 8.5. Здесь в первой левой графе пишутся возрасты дерева, начиная с десяти лет – 10, 20, 30 лет и т. д. до возраста в настоящий момент (в нашем примере – 67 лет). Диаметры на высоте груди выписываются из табл. 8.1, нынешний диаметр ствола на высоте груди берется без коры. Высота древесного ствола в различные возрастные периоды берется по данным табл. 8.2, а объем – табл.

8.3 (в последнем возрасте он указывается без коры).

Данные для графы средних общих приростов получаются путем деления значения таксационного показателя на соответствующий им возраст. Средние периодические приросты по таксационным показателям для каждого отдельного возраста устанавливаются делением на десять разницы между таксационным показателем в данном возрасте и таксационным показателем десять лет назад.

Средний периодический прирост в 10-летнем возрасте, очевидно, будет равен общему среднему приросту, так как получается, как и первый, делением таксационного показателя на десять. В примере (табл. 8.5) диаметр на высоте груди в 10 лет отсутствует, т.к. в 10 лет дерево еще не достигло высоты 1,3 м.

Для примера рассмотрим порядок вычисления прироста по высоте.

Средний общий прирост в возрасте 10 лет равен:

Средний периодический прирост по высоте за первый десятилетний период составил:

за второй период – Z h.п.

При вычислении среднего периодического прироста, соответствующего современному возрасту дерева, необходимо разность между диаметрами делить на количество лет в последнем периоде, составляющем, обычно, менее десяти лет. Так, при возрасте дерева 67 лет последний период будет paвен семи годам.

Аналогичным путем определяются средние общие и средние периодические приросты по диаметру на высоте груди, высоте и объему в различных возрастах. Последний из анализируемых таксационных показателей, видовое число, определяется для каждого отдельного возраста путем деления объема ствола на объем одномерного с ним цилиндра. Объем цилиндра для каждого отдельного случая вычисляется умножением площади сечения на высоте груди на соответствующую высоту.

Результаты расчетов приростов по диаметру на высоте груди, высоте ствола, объему заносят в табл. 8.5.

Графики изменения указанных таксационных показателей строятся на миллиметровой бумаге.

Возраст, лет Отдельно размещенными кривыми показываются ход роста древесного ствола по диаметру на высоте груди, высоте и объему (рис. 8.1).

Кривые общего среднего и среднего периодического приростов по каждому таксационному показателю помещаются в одних осях координат с целью их сравнения друг с другом ( рис. 8.2, а, б, в). При этом значения средних общих приростов наносятся в соответствии с концами десятилетних периодов: 10, 20, 30 и т.д. лет, а средних периодических – в соответствии с их серединами: 5, 15, 25 и т.д.

Наконец, вычерчивается график, наглядно показывающий изменение видового числа древесного ствола с возрастом ( рис. 8.1, г).

Для того, чтобы все эти графики уместились на листе размером 20 на см, наиболее подходящим масштабом следует считать: для диаметра в 2,5 мм см, для высот в 2,5 мм – 1 м; для объемов в 1 мм – 0,01 м3; для приростов по высоте в 1 мм – 0,01 см; для приростов по объему: в 1 мм – 0,0002, для видовых чисел в 1 мм – 0,01; при построении графика изменения формы ствола (продольного профиля) масштаб для диаметров берется в 1 мм – 0,5 см и для высот в Zd, cм Zh, м Zv, кбм Рис. 8.2. Соотношение между средним общим и средним периодическим приростом а – по диаметру на высоте груди; б – высоте; в – объему; г – профиль ствола по десятилетиям Для построения профиля ствола по десятилетиям по оси абсцисс откладывают диаметры ствола дерева на различных сечениях, а по оси ординат – высоты. Эту работу во избежание путаницы в точках лучше делать по десятилетиям, начиная с 10 лет. Соединяя последовательно точки можно получить графическое представление о форме ствола в конце каждого из десятилетних периодов (рис. 8.2, г). Для последнего возраста (в примере 67 лет) откладывают диаметры в коре и отдельно без коры, таким образом, получают профиль ствола в коре и без коры.

По результатам анализа хода роста и построения графиков динамики таксационных показателей ствола дерева делают выводы.

Из приведенных графиков видно, что в ходе роста по диаметру ствол достиг возраста количественной спелости в 53 года, по высоте – в 60 лет, а по объему еще не достиг.

1. Как определить площадь производящей поверхности древесного ствола?

2. Какие таксационные показатели отдельного дерева имеют положительную динамику с увеличением возраста, а какие уменьшаются?

3. Какие закономерности изменения среднего общего и среднего периодического приростов дерева с возрастом вы знаете?

4. Когда ствол достигает возраста количественной спелости?

9. ЗАКОНОМЕРНОСТИ СТРОЕНИЯ ДРЕВОСТОЕВ ЭЛЕМЕНТОВ

Содержание работы:

Построить гистограммы распределения деревьев древостоя элемента леса по ступеням толщины.

Вычислить статистики полученных рядов распределения деревьев.

Выполнить аппроксимацию рядов распределения деревьев по толщине стволов для древостоя элемента леса.

Вычислить редукционные числа и ранги рядов распределения деревьев по толщине.

Исходной информацией служат результаты измерений толщины, высоты и объемов деревьев по элементам леса для насаждения постоянной пробной площади и результаты картирования деревьев.

9.1. Основные понятия. Ряды распределения деревьев элементов леса Древостоем элементом леса (ДЭЛ) называется множество деревьев одной породы, одного возрастного поколения, одинаково возникших и развившихся в однородных лесорастительных условиях и в своем росте и развитии взаимно влияющих друг на друга и образующих специфическую лесную среду.

Под строением элемента леса понимают систему устойчивых признаков закономерного распределения деревьев и взаимосвязей их таксационных показателей в древостое. Закономерности строения элемента леса являются теоретической основой лесной таксации и разработки лесотаксационных нормативов.

Полную информацию о строении древостоя по какому-либо таксационному показателю дает ряд распределения по этому показателю.

Ряд распределения деревьев элемента леса по таксационному показателю представляет собой таблицу, состоящую из двух строк (столбцов), в первой из которых приводят упорядоченные по возрастанию (или убыванию) численные значения таксационного показателей (хi), а во второй – частоты (ni) или вероятности (pi) его встречаемости в древостое (табл.

9.1).

Ряд распределения деревьев ели по ступеням толщины толщины, ni, шт. встречаемости, В практике лесотаксационных исследований при составлении рядов распределения деревьев элемента леса по толщине стволов величину ступени толщины (разряда) устанавливают равной 4 см, если средний диаметр древостоя больше 16 см. При величине среднего диаметра от 8 до см размер ступени толщины принимают – 2 см, а при диаметре от 4 до см шаг ступени составляет 1 см.

Составленные ряды распределения для более наглядного представления изображают в виде гистограмм – многоугольников распределения частот в прямоугольной системе координат (рис. 9.1), когда по оси абсцисс откладывают значения середин разрядов, а по оси ординат частоты или вероятности встречаемости деревьев с такими значениями таксационного показателя в древостое.

ni,шт.

Рис. 9.1. Гистограмма распределения деревьев ели по диаметру Из графика (рис. 9.1) видно, что с увеличением ступени толщины (di) происходит также и увеличение числа деревьев (ni) в них. Число деревьев достигает максимума в центральных ступенях. В примере: ступень 24 – число деревьев 56. Затем число деревьев при увеличении ступеней толщины уменьшается – это является характерным для рядов распределения.

Наиболее распространенными графиками рядов распределения деревьев при изучении строения древостоев являются кумулята и огива. Кумулята – кривая, которая подобно гистограмме отражает характер изменения частот по разрядам (рис. 9.2). Накопленные значения частот по разрядам отображаются S-образной кривой – огивой распределения (рис. 9.3).

Гистограмма, кумулята и огива свидетельствуют о закономерном распределении деревьев по различным таксационным показателям. При этом видно, что характер распределения деревьев близок к закономерностям, присущим распределениям случайных величин в статистических совокупностях.

Количество деревьев, ni, шт.

9.3. Статистический анализ рядов распределения деревьев Математико-статистический анализ рядов распределений деревьев элемента леса по различным таксационным показателя (толщине, высоте, объемам стволов) проводится для выявления закономерностей и моделирования рядов. Расчетные формулы для определения основных статистических параметров рядов распределения приведены в [12, разд. 10.3].

Расчет показателей ведется с использованием пакетов прикладных программ (ППП) Excel, Statistica и др. При отсутствии ППП показатели можно рассчитать с помощью карманного калькулятора, используется метод произведений (табл. 9.2).

По данным табл. 9.2. производят расчет статистик:

среднее значение (математическое ожидание) среднее квадратическое значение среднеквадратическое отклонение коэффициент вариации (изменчивости) мера косости (коэффициент асимметрии) мера крутости (коэффициент эксцесса) Среднее значение ( х, математическое ожидание) наиболее часто используемый статистический показатель. Реальный смысл этого показателя заключается в том, что его значение на числовой оси определяет точку «равновесия», слева и справа, от которой располагаются все значения распределяемого таксационного показателя. Этот показатель, характеризующий положение ряда распределения.

Среднее квадратическое значение (хg) также характеризует положение ряда распределения и по своему значению равно среднему таксационному диаметру (dm). Среднее квадратическое значение можно рассчитать, используя формулу:

Сренеквадратическое отклонение и коэффициент вариации ряда распределения – это показатели, которые характеризуют его изменчивость. Они отражают степень концентрации распределяемого признака вокруг среднего. Показатели изменчивости, особенно коэффициент вариации, широко используются, в лесотаксационной практике, например, при планировании эксперимента (обоснование необходимого объема выборки), при оценке однородности таксационных признаков в различных совокупностях и т.д. Численные значения коэффициентов вариации таксационных показателей деревьев элементов леса отличаются стабильностью.

Для приспевающих и спелых древостоев по данным [11] коэффициенты изменчивости приведены в табл. 9.3.

Значения коэффициентов изменчивости основных таксационных показателей для приспевающих и спелых древостоев Диаметр на высоте Исследованиями кафедры лесной таксации, лесоустройства и ГИС СПбГЛТУ [7] установлены критические значения изменчивости диаметров деревьев в древостоях зеленой зоны г. Санкт-Петербурга (табл. 9.4).

Данные изменчивости диаметров используются как эталон. Если расчетные значения коэффициентов изменчивости меньше табличных, то древостои испытывают значительную антропогенную нагрузку, которая проводит к потере устойчивости и преждевременному старению насаждений.

Древостой сравнении с симметричным распределением Лапласа-Гаусса, асимметрия которой ровна нулю. Косость кривых распределения, у которых правая ветвь, начиная от вершины, больше левой положительна (А > 0). Косость кривых распределения, у которых левая ветвь больше правой имеет отрицательный знак (А 0), а если кривая плоская и низкая, то крутость отрицательная (Е150 м3/га Порода * Цена за 1 м3 с учетом поправочных коэффициентов.

По породе (сосна), классу товарности (II), среднему диаметру (24, см) и средней высоте (22,6 м) подбираем товарную таблицу (прил. табл.

19). В товарных таблицах указаны проценты выхода сортиментов от общего запаса древесины на делянке. Проценты выписывают в ведомость оценки в строку «Выход сортиментов из товарных таблиц».

С целью устранения различий между фактическим выходом деловой древесины и данными товарных таблиц – последние корректируются. Для этого делением процента выхода деловой древесины по данным реласкопических площадок (графа 9) на процент деловой по товарным таблицам (графа 15) вычисляется поправочный коэффициент (kп, графа 11):

Проценты выхода деловой древесины по категориям крупности умножают на поправочный коэффициент и записывают в строку «Исправленные %» ведомости материально-денежной оценки. Согласно этим процентам общий запас на лесосеке распределяется по категориям крупности. Запас отходов (Мотх, графа 17) вычисляется по данным товарных таблиц без их корректировки:

Запас дров (Мдр, графа 16) определяется по разности общего запаса и суммы запасов деловой древесины и отходов:

Определение стоимости леса на корню производится так же, как и при перечислительных методах таксации делянок (разд. 11.1).

Итоги по выходу сортиментов на делянке округляются до 1 м 3, денежная оценка древесины – до 1 руб.

1. Что такое материальная оценка делянки?

2. Какие таблицы используются для материальной оценки древесины на корню?

3. С помощью каких таблиц ведется оценка делянок протаксированных сплошным, ленточным перечетами или площадками постоянного радиуса?

4. Как рассчитать средний объем хлыста?

5. Какие таблицы используются для материальной оценки делянки протакированной реласкопическими круговыми площадками?

6. Что такое денежная оценка делянки?

7. Чем регламентируется цена 1 м3 древесины на корню?

8. От чего зависят ставки платы за единицу объема лесных ресурсов?

9. Для каких условий разработки делянки рассчитаны «Ставки платы за единицу объема лесных ресурсов»?

10. В каких случаях к ставкам применяются понижающие или повышающие их коэффициенты?

12. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОЩАДЕЙ ТАКСАЦИОННЫХ УЧАСТКОВ

Содержание работы:

с помощью универсальной палетки (планиметра, растровой палетки) определить площади участков;

устранить выявленные грубые ошибки (повторным измерением);

вычислить систематическую и случайную ошибки определения площади (разд. 2);

выполнить анализ ошибок измерения площадей.

Исходной информацией для выполнения лабораторной работы служит площадь полигонов – кварталов с границами выделов. Истинные значения площадей и размер допустимой ошибки (норм) представляются преподавателем.

В данной лабораторной работе студенты осваивают способы, применимые во многих биолого-экологических исследованиях.

Определение площади участков как фигур любых конфигураций по картографическим материалам, является повседневной, обыденной операцией в лесном и лесопарковом хозяйстве, в лесной таксации и ландшафтной архитектуре. Одной из важнейших задач, при которой необходимо точное определение границ и площадей участков, является кадастровая съемка – при создании системы кадастрового учета лесных участков.

На планшетах, планах и других картографических произведениях имеются участки трех типов:

- линии – для линейных объектов, имеющих значительную протяженность и малую ширину. Эти объекты (просеки, дороги, канавы, ЛЭП, трассы, ручьи, речки и др.) на картах масштаба 1: 5000 – 1: 25 000 изображаются условными знаками;

- замкнутые многоугольники с прямолинейными сторонами, образованные при буссольной, теодолитной и других съемках различных полигонов (лесосеки, усадьбы, спортивные площадки, питомники и др.);

- площади с естественными границами, выделенные с учетом особенностей ландшафта путем дешифрирования аэрокосмических снимков.

Доля таких границ по исследованиям проф. С.В. Белова (1972) составляет в лесном фонде тайги России 60-80 % всех контуров и зависит от разряда таксации и интенсивности ведения хозяйства.

Вычисление площадей производится следующими способами:

- геометрическим – разбивкой контура на правильные геометрические фигуры;

- планиметрическим – по соотношению длины периметра участка и его площади;

- математико-геодезическим (по координатам вершин многоугольника).

Последний способ – по координатам вершин, подробно рассматривался в учебной дисциплине «Геодезия». В практическом преломлении он входит в пакет прикладных программ ГИС. Но во многих ГИС расчет площадей сводится к определению площади многоугольника, образованного разбивкой периметра на элементарные отрезки.

1. Геометрический способ. Для определения площади участка его разбивают на правильные геометрические фигуры: треугольники (чаще всего), прямоугольники, трапеции.

Площадь треугольника (SABC, см2, мм2) вычисляется по формуле:

где l – длина основания треугольника (см, мм); h – высота треугольника (см, мм).

Площадь прямоугольника:

где l – длина основания прямоугольника (см, мм); h – высота прямоугольника (см, мм).

Площадь трапеции:

где SABCD – площадь трапеции (см2, мм2); a, b – длины параллельных сторон (см, мм); l1 – длина средней линии трапеции (см, мм).

Пример разбивки делянки на геометрические фигуры и формулы для определения площади даны на рис. 12.1.

Наиболее точные результаты получаются, если:

- размеры простейших фигур большие;