【doc】关于材种出材率表的编制方法

【doc】关于材种出材率 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 的编制方法 关于材种出材率表的编制方法 曾伟生 (林业部中南院长沙市410014) S,{?《 摘要利用削度方程编制出材率表已经成为未来的发展方向.本文对编制材 种出材率表的全过程,从资料的收集到削度方程的选择,拙台,评价,以及利用削 度方程进行理论造材,计算出材率等各个殊节进行1系兢阐述,对林业生产实践 具有拍导意义在建模样本的组织,削度方程的建立等方面融八1作者的新思 想,有重要参考价值. 关键词削度方程出材率表可变参敷模型加权回归 1国内外发展概况 出材率表起源于19世纪初叶的德国.已 经历了一个半世纪的漫长历程.从其发展来 看.可明显分为两个阶段:第一个阶段主要是 利用图解法编表,第二阶段的特点是利用削度 方程.电子计算机技术的飞速发展是促进编表 技术大发展的重要转折点.在我国,从50年代 中期到70年代末属第一阶段,主要是按前苏 联的图解修匀法编制了全国各大林区主要树 种的材种数表.从80年代初到现在属第二阶 段.主要是学习,引进和消化西方国家的编表 技术如孟宪宇(1982),李炳铁(1990),蒋伊尹 和陈雪峰(1991),张铁砚等(1992),吴富祯和 严若海(1992)以及林业部规划院(1993)等对 削度方程和出材率表的编制技术都进行过较 深入的研究.由于利用削度方程可以预估任一 材种的出材量(率),解决了过去图解法所造成 的"死"材种问题,可以预料,今后编表技术的 发展趋势将是依据削度方程建立一套完整的 动态预测系统. 2样本资料的收集 ?牧稿日期{1995—03—31 铖 2.1资料收集的一般原则 出材率表与立木材积表一样,在一般意义 上都是指通用性数表.建立通用性间接估测模 型的样本资料,除了必须注意具有平均水平的 代表性外,还必须着重强调按不同控制因子 (解释变量)分级取样时的数量应大致相等(或 精度大致相同)的要求.如建立削度方程的样 本,样木按不同径阶和相同径阶不同树高级应 有相等或近似相等的数量分配,而且要尽可能 包含建模单元内正常出现的所有径阶和树高 级.由于削度方程的建立一般是在材积表基础 上进行的,样木选择可以通过直径,树高和材 积三个因子控制,其变异程度与材积模型相比 要小,因此.每个径阶的样本数量无须达到30 ,50株,一般有l0株左右就够了.即每个径 阶分3,5个树高级,再在每个树高级内选取2 ,3株实际材积与理论材积(根据直径,树高 从材积表查得)相差最小的样木来组成建模样 本. 2.2编制出材率表资料的收集 2.2.1样木调查记载内容 1995牛#4靳中南林生调查规划总第54期 选作建模的样木,在伐倒后应作详细调查 记载,具体内容请参见《林业专业调查主要技 术规定》中的有关章节.要强调的一点是,为了 更好控制树干形状,除了相对树高0.0,0.1, 0.2,…,0.9处外.还可量测0.02,0.04,0.06, 0.08,0.15,0.25,0.75等处的直径,而且要同 时量测带,去皮直径. 2.2.2样本的收集 首先.将总体分布区内所有取自林分且有 林分测树因子和立地环境因子记载的伐倒木 (尤其是用于编制立木材积表的伐倒术)实测 资料全部收集起来,然后根据森林生态原理, 按大地貌的地域分异(例如,一般可分为丘陵 区,山区),或其它对林木生长有显着影响的自 然地理因子的地域分异,将样木资料进行归 类,并分别径阶和树高级进行统计.根据样木 分配情况,按照每个径阶样木株数不少于10 株,且径阶内按高,中,低树高级均匀分布的原 则,找出实删材积与理论材积相差最小的样木 作为建模样本.选中的伐倒术如果没有量测各 相对树高处带皮,去皮直径,则可根据图解法 或内插法由区分求积的直径测量值导出.如果 可以收集到足够多的样木,则各径阶样木株数 可以不受10株左右的限制,但应尽量保证按 径阶和树高级均匀分布.如果有些径阶或树高 级的样木达不到所需数量 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 ,则应补充收集 样木.外业补充采集的样木,量测记载内容应 齐全. 2.3编表单元的确定 是否需要划分编表单元,.应通过对分类收 集的样本资料进行差异显着性检验来确定一 般可采用两种方法:其一是选择同一削度方程 对分类样本分别建模,然后检验其参数是否同 质;其二是以其中一个样本建模,再用其它样 本检验其适用性.若检验结果不存在显着差 异,则可将样本资料合并建立一个削度方程, 否则应分别划分成不同的编表单元一般而 言,编制出材率表的单元应与编制二元立木材 ?2? 积表的单元保持一致. 3削度方程的建立 3.1削度方程的概念 所谓削度是指直径随高度的增加而变细 的缓急程度,其数学表达式称削度方程在林 业上,通常把削度一词也理解为描述树干形状 之意.因此,削度方程亦常称干曲线方程 削度方程可分为一致性和非一致性两大 类.一致性削度方程是指由削度方程的定积分 球得的树干材积与由指定材积方程求得的树 干材积相一致f非一致性削度方程则不满足材 .积相一致的要求.因为所有其有显式定积分表 达式的削度方程都有其相应的全树干材积方 程,所以定义中的所谓指定材积方程"应是现 行材积表的材积方程. 由上述定义可知,一致性削度方程的优点 是其全树干积分材积与编表地区现行二元材 积式的材积相一致,但是该削度方程对干形曲 线的拟合灵敏度要依赖于材积式.即缺乏伸缩 性.而且材积方程的改变会导致削度方程也要 改变;非一致性削度方程则可以不受一致性 的约束而随意选择任何一种高灵敏度的削度 方程,应用时只采用出材率这一相对值,与所 用材积式相互独立,因而具有灵活精度高,应 用方便等特点 3.2削度方程的选择 3.2.1有关定义 用削度方程编制出材率表时,需要依次推 导累积材长方程,全树干材积方程和削度材积 比方程. 累积材长方程:由削度方程变换而成的计 算白伐根至上部任--jj,头直径以下长度的方 程.导出累积材长方程的目的是用来进行理论 造材,但有些削度方程不能转换为累积材长方 程,即导不出显式的h—f(D.H,d)的函数,这 时只能用迭代法来求算累积村长. 全树干材积方程:对削度方程进行从0到 1995牛第4期中南非生调查规斟总苇54期 全树高H的定积分所得出的材积方程.有些 削度方程因不能直接积分,需采用数值积分方 法实际计算时,是对树干进行区分近似求积. 削度材积比方程:对削度方程求定积分所 得的商品材积与全树干材积之比.削度材积比 方程能否写成显式,完全取决于全树干材积方 程 3.2.2供选削度方程 到目前为止,国内外所发表的削度方程已 经不下数十个.在致可归纳为几个类型:?简 单削度方程,它用一个简单函数来描述干形的 变化;?分段削度方程,如Demearchalk和 Kozak(1977)提出在拐点处将树干分成上下两 段分别拟台模型I?可变参数削度方程,是在 某些简单削度方程的基础上,将模型参数值再 设置成相对树高与径高比等变量的函数,如 Newnham(1988)和Kotak(1988)分别提出的 可变参数削度方程. 根据已有韵试验和研究材料,现将有代表 性的或者拟合效果较好的一些削度方程列于 表l.按照前面的归类,表l中I一?号方程为 简单削度方程,?,x号方程为分段削度方程, ?,?号方程为可变参数方程.表l中所用符 }含义如下t 表1供选削度方程 方程号作者寰进式 fo0uI_lj(1958).'】d/Do】bl(1一Z)+bj(1一Z)+bs(1一Z) IMunto(1965)dt/D0=b】+bz(H—h)/(H—1.3) IK口舶k(196f1)d'/bt+bzz+bjZ0 ?Omm'od(1971)d/D=[(H--h)/(H--1.3) YDemearschalk(1972a)d1(40000/f)(H-h)I—Ib1/H】 ?m睇mk(1972b)dbll(H--h)hH| ?胡晓尤(1990)d,】0Ibl(1一z)t ,I蒋伊尹,陈譬蜂(1991)dVD=bl(1一z):/H+bI(1,z) d/n(;/Ri)b皇'一z'(z?R') DemearchalK和Koa~k(1977)'" d/I~=bs--(b|一1)El一(1一/z/R.)bt](i>R1) d=/D0b】(Z--1)+0—1)+bI(a—z)01 XMax和l~rkhart(1976) 一 {:是"——接点处相对高) (d/D)=(H--h)/(H--I.3) ?Newnham(1988) kffiso+al(D/)+(D,H)0(H—h)/(H一1.3)q-轧(1/h) d/Dffih】[fH—h)/(H一1.3)]. XI严若海(1992) K=ao-~+a+al一+a-一+a'+.d(D/H) 注一(1)原方程中d,n.I均为半径'(z)落方程巾z是至树梢之问的相结距离,即谖副度 方程是以村梢为原点,面其它方程都是 lfl树干基部中心为原点. a"b;——方程参数 一 胸高带(去)皮直径(cm) Do——距离干基H处带(去)皮直径(cm) Do.os——距离干基而5H处带(去)皮直径 (cm) dD树干h高处带(去)皮直径(era). H——全树高(m) h——从地面(干基)起算至某上部直径d的 高度或用材长度(m) z——相对树高Z=h/H V——现行二元立木材积方程,V=aDbHc ?3? 1995丰第4新中南林亚调查坦卸『怠第54期 R,——拐点至树梢之间的相对距离 D,——拐点处带(去)皮直径(cm) 关于削度方程的选用问题,我们的观点是: 用于生产实践中的出材率表编制.可以选用较 为简单的削度方程;用于研究树干削度,则可以 选择较复杂的方程.从对削度方程研究的发展 趋势看,可能会从分段拟台转向建立可变参数 模型.关于可变参数模型,我们同样不主张盲目 采用多项式.正确的建模思想应该是:从寻找模 型参数的变化规律人手,台理确定可变参数模 型,这里建议以下述两个削度方程作为构建可 变参数模型基本结构式: d/D=[(H--h)/(H—I.3)3(1) d/D,:[(I—啊)/(1一hi/H)] (2) 参数K设置为可变参数: K:f(D,H,h)(3) (2)式中h.为拐点处的高度,D,为拐点处 直径. 3.3削度方程的拟合 上述削度方程,除了个别为线性函数外,大 部分都是非线性函数.因此,可采用非线性迭代 法的通用程序求解方程参数.另外,由于削度方 程一般都不能满足普通最小二乘法对方差齐性 的要求,因而应该采用加权最小二乘法对方差 齐性的要求,因而应该采用加权晟小二乘法来 消除异方差对参数估计所造成的偏差.据分析 和试验结果,大部分削度方程其剩余项的方差 与直径和树高呈正相关.而树高又与直径高度 相关,故可考虑将方差设置成与直径的函数,并 以此为权函数进行加权回归估计.需要强调的 一 点是,不同削度方程会有不同的台适权函数. 3.4削度方程的评价 对任何模型的拟合结果进行评价,首先必 须考虑的三项指标是Q,SR,即剩系平方和,剩 余标准差和复相关系数.对于通用性模型的评 价,还应该考虑参数稳定性(参数显着性)和残 差分布规律.一般认为,一个好的模型其参数变 ?4' 动复数应该在50以下(t>2),残差分布图应 该表现为随机分布. 其它可供选择的优度指标还包括:平均系 统偏差,总体相对偏差,平均绝对偏差,平均相 对偏差,平均相对偏差绝对值,均方差,偏差标 准差等,表达式从略. 对于削度方程,因为其目的是要通过对树 干进行理论造材来计算材种出材率,所以除对 削度方程本身检验其不同相对树高处的直径估 计效果外,还应该利用相关的累积材长方程和 全树干材积方程,对不同小头直径处的村长估 计和全树干材积估计进行检验和评价.对于直 径,材长,材积的估计效果评价.前述优度指标 都可以采用,但是估计对象的性质不同,指标选 择上会有所侧重.如果估计特征值具有累加意 义(如材积),则可以选用平均系统偏差和总体 相对偏差等指标;如果不具有累加意义(如直 径,村长).则可选用平均绝对偏差,平均相对偏 差及其绝对值等指标.均方差和偏差标准差则 两个方面都可以采用.晟后再强调一句,Q,S,R 三太指标以及参数稳定性和残差分布特性,对 任一削度方程的评价都是必须首先予以考虑 的.另外,选定的削度方程对直径,材长和材积 的综台估计效果(尤其是前两项)应该是最优 的. 4材种出材率表的编制 4.I单木材种出材率表的编制 利用削度方程编制单木材种出材率表,不 考虑出材损失量(包括伐桩及因劈裂,折断,材 质缺陷等原因造成的损失),因为对于单株术而 言.这些损失都具有不确定性.所以.下面所述 的单木村种出材率是理论出材率.据此查定林 分出材量时必须扣除调查确定的各种出材损失 量. 4.1.I一元出材率表的编制 利用削度方程编制一元出材率表的具体步 骤如下: 1995年第4期中南肆生调盘观划甚苹54期 ?拟合树高曲线.编制一元出材率表必须 首先确定各径阶的平均树高,树高曲线方程的 选用请参考有关文献. ?计算树皮率.根据区分求积得到的带, 去皮材积计算树皮率,或利用带,去皮削度方程 来求得树皮率. ?捌合树皮率方程.因为是编制一元表. 故只采用胸径D作为自变量来建立树皮率方 程.可选用的方程如下: PvB=aD.(哇) P?=a+blnD(5) Pva~ae(6) ?计算各径阶去皮直径.利用树高曲线确 定各径阶树高后,根据与带皮削度方程相应的 全树干材积方程算得各径阶平均带皮材积.再 由用树皮率方程确定的各径阶树皮率,算出各 径阶平均去皮材积.由去皮材积推算去皮直径 时,如果全树干材积方程(去皮)可写成显式,则 由其换算式D=f(v,H)即可求出对应去皮材 积的去皮直径;如果不能写成显式,则必须用迭 代法求算(其中又包含按区分法求全树干材 积). ?计算机理论造材.利用累积材长方程计 算一定小头直径的对应材长,按照先造太材,后 造小材的原则进行理论造材.参照材种划分标 准及相应的进级标准,依次确定不同小头直径 材种的材长. ?编制出材率表.利用削度材积比方程, 计算各材种去皮出材率.按径阶表列出其对应 树高,带去皮材积(或树皮率)以及各材种的出 材率,即为单株木,元材种出材率表. 出材率表编制出来后,都应进行适应性 检验.检验样本与建模样本是独立的,一般应包 含100株以上伐倒木,且各径阶株数大致相等. 以各材种出材率的实测值与材率表的理论值计 算平均系统偏差,一般不应大于士3. 4.1.2二元出材率表的编制 我国现有的二元材种出材率表(简称"材种 表")是五,六十年代参照前苏联的方法按树高 级编制的.真正意义上的二元出材率表,到目前 为止为数很少,所知道的如林业部规划院于 1992年在黑龙江省苇河林业局对1z个天然林, 树种进行了二元出材率表的编制.编表地区同 一 树种的二元出材率表各径阶的树高变动范围 应与二元材积表一样.二元出材率表的编制方 法与一元表完全类同.唯一的区别是:一元表相 对于每个径阶是用平均树高来计算出材率(因 此首先要确定树高曲线),二元表则对每个径阶 所包含的树高级都要计算出材率.编表步骤同 前. 4.2林分材种出材率表的编制 林分材种出材率表(又称"出材量表)是测 算既定林分群体材种出材率的数表.这种表编 成只依赖于平均直径的一元表显然太粗,编成 严格意义上的二元表又不太可能.为便于应用, 一 般是分别林分类型按龄组或按好,中,差三个 地位指数级或按I,l,I三个出材等级来分组 编制一元表(严格说应该以森林分子为编表单 元).总的说来,单木材种出材率表编定眦后,以 其为基础即能较客易编制出林分出材率表,这 里只作简述. 4.2.1林分直径分布的确定 林木株数按直径的分布序列是林分结构的 重要指标,也是确定不同直径林分群体材种出 材量的依据.用数理统计学中的概率分布选择 适当的分布函数,然后求出不同平均直径时林 分各径阶的株数,作为编表的依据. 4.2.2林分各材种平均出材率的求算 利用单木材种出材率表及林分林木株数按 直径的分布序列,按下式计算林分各材种平均 出材率: Pvj== 式中…nV.,P.分别为第i径阶林木株数, 单株带皮材积和出材损失率,P为第i径阶材种 的单木出材率. ?5' 1995年摹l中南#王调主观划甚第54 将各材种出材率累加起来即得林分经 济材种总出材率.分别编表单元将各材种出材 率和总出材率按平均直径大小排列成表,即得 林分材种出材率表. 它可以作为林业生产,科研,林业规划,经 营 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 编制,以及确定森林采伐限额和进行森 林资产评估等工作顼估各材种出材量的依据 参考文献 1北京#业大学主编.树学.北京-中国林业出版杜. 1987 2中华人民共和国林业酃.林韭专业调查主要技术媲 定.北京,中国#业出版社,199o 3孟宪宇. 制度 关于办公室下班关闭电源制度矿山事故隐患举报和奖励制度制度下载人事管理制度doc盘点制度下载 方程和出材率寰的研究.南京林产工业 学院.1982'1) 4孟宪宇.削度方程和林分直径结掏在编翻材种寰中的 重要意义.北京林业大学.1991(t) 5蒋伊尹,陈譬.奉.应用一致性削度材j瞰覆怙系统编制 材种出材率丧扣撮.#业资谭瞥理,1991(6) 6张铁砚,胡晓农,常昆.商品材出材率覆测方法的研究 . #业资源瞥理.1992(3) 7严若海.美于商品材j瞰变童估测系统的研究.南京林 业大学研究生硬士学位论文.1992 8何美虚.美于树干触度方程.林韭毙警理,]993(5) 9#业酃调查规划 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 院,林业基础敷裘标准化项目组 . 黑龙江省苇柯林业局材种出材率寰研制报告.1993 (上接第9页) 4.3不需实测水平距离,不必考虑树木与观测 点的相对位置.观测点位置的选择受地形等因 子的制约小. 4.4观测同一株树木,使用该法断面位置可根 据实际情况选定,而等长区分法则不能I不需计 算观测角度,操作简单,省时省力.对于树干形 状变化较大的树木,测定精度要高于等长区分 求积法. 4.5该测树方法还可推广到其它测树仪器使 用.文中计算程序稽作改动也可利用于其它计 ?6. 算器或微机. 文中的测定树高及材积的方法具有较强的 实用性,具有一定的应用推广价值. 参考文献 1白云庆等.树学.东北林业大学出版社,l987 2大啊真一等(日).于褒和等译.彝林计嗣学.中国林生 出版杜,1984 3粱#.奉等.利用彝林罗盘仪测定树高.山西#业科技, 1994-(3)|】9—22 4李倥辣等.立术上酃直径的筒舞嗣定方法.甘肃#业 科拄.1994,(4)I39--42