Лесная таксация и лесоустройство

Раздел: Производство

Перечислительные методы применяются при решении научно-исследовательских и некоторых производственных задач, например при таксации небольших (до 2.. .3 га) лесосек, ко гда требуется точное определение запаса Отличительной особенностью перечислительных методов является выполнение пе речета деревьев, составляющих насаждение, т. е. установление их числа с разделением по ярусам, древесным породам, ступеням толщины, а в необходимых случаях и по категориям тех нической годности (деловые, полуделовые, дровяные деревья). Перечет может быть сплошным, т. е. на всей площади таксируемого участка леса, или частичным когда он производится только на определенной ее части.

Наиболее ответственная и трудоемкая часть перечислительных методов — ограничение в натуре участков леса, подлежащих перечету, сами перечеты, рубка моделей и их измерение. Самые точные результаты получаются при сплошном перечете, когда он ведется на всей площади участка (выдела). Однако этот метод вследствие его чрезвычайной трудоемкости (бригада из 3 человек за рабочий день способна произвести сплошной перечет на площади не более 6.. .7 га) может быть рекомендован для работы лишь на относительно небольших по площади насаждениях.

Если необходимо определить запас на больших площадях (например, на большом выделе или площади лесосеки, превышающей 10 га) чаще применяются методы частичного (ленточного) перечета, когда перечет производится только на небольшой части лесосеки (например на 10 % ее площади) или закладываются так называемые пробные площади

Пробные площади закладываются не только с целью определения запаса, но и для решения многих других научны: и производственных задач: изучения хода роста насаждений, их строения, сортимеьтной и товарной структуры, тренировки глазомера в определении таксационных показателей, выявления таксационных дешифровочных признаков, изучения эффективности рубок ухода, выборочных и постепенных рубок и других лесохозяйственных мероприятий. Методы закладки пробных площадей при лесоустройстве регламентированы ОСТ 55-69—83.

При этом методе целое (весь участок леса) характеризуется по его части (пробной площади). Отсюда пробной площадью называется относительно небольшая часть таксируемого участка леса (насаждения), на которой производится перечет и все остальные измерения и наблюдения. Полученные f а пробной площади результаты переводят на всю площадь участка. Разумеется, правильная характеристика целого по его части возможна только при условии, если эта часть является средней, типичной для целого. Следовательно, пробная площадь должна закладываться в местах наиболее типичных (средних) для всего участка леса и иметь одинаковую с ним характеристику по всем таксационным показателям: составу, возрасту, лолноте и др.

Чем однороднее участок леса, тем легче выбрать для него пробную площадь. Для этого следует предварительно ознакомиться со всем участком, запечатлеть в памяти все его особенности и подыскать в нем такую часть, которая наиболее полно отражала бы их. Однако, чем больше площадь и чем сложнее таксируемый древостой, тем разнообразнее его характеристика. Поэтому подбор типичного места для закладки пробной площади — дело непростое и во многом субъективное. Отсюда и точность получаемых результатов по сравнению с данными сплошного перечета на всем участке может быть «иже. Повышение точности достигается при закладке не одной, а нескольких пробных площадей с равномерным размещением по всей площади участка или в типичных местах и вычислением их средних показателей. В этом отношении ленточные перечеты вдоль визиров и граничных линий на полосе леса шириной 10 м, применяемые при таксации лесосек, также являются разновидностью пробных площадей. Различают постоянные и временные пробные площади.

Постоянные пробные плошади закладывают с целью научных наблюдений, проводимых длительное время (для изучения хода роста, определения эффективности проведения различных лесохозяйственных мероприятий, лесных мелиораций и т. п.). Перечеты на них проводятся периодически через определенное

число лет — 3, 5 и 10. Все деревья наносят на план, нумеруют масляной краской и на высоте груди (1,3 м) на них проводя'" горизонтальную черту, чтобы установить постоянное место для измерения диаметров. Техника закладки постоянных пообных площадей несколько сложнее, чем временных. В зависимости от решаемой задачи на них производится значительно большее число измерений (вплоть до детальной характеристики каж дого дерева). Рубка моделей не разрешается. В необходимых случаях их можно рубить за пределами пробной площади на смежных и однородных с ней участках леса.

Временные пробные площади закладывают для однократного обмера с целью определения всех таксационных показателей насаждения на момент производства работ. Кроме за паса, определяют: состав, средний возраст, высоту и диаметр, полноту, выход сортиментов, прирост и другие показатели. Й\ часто закладывают для тренировки глазомера, контроля за качеством таксации, с целью проведения научных исследова ний, связанных с необходимостью быстрого получения данных о росте и строении насаждений, а также для проверки, корректировки и составления всевозможных таксационных нормативов и т. д.

Форма пробных площадей может быть различной: чаще в виде квадрата, прямоугольника или ленты шириной 5. ..Юм, вытянутой вдоль визира по всей длине выдела. Реже, если такие площади не вписываются в контуры выдела, они могут иметь форму трапеции, многоугольника и даже круга. Но во всех случаях следует стремиться к наиболее простой форме, так как это облегчает процесс закладки самой пробы и позволяет точнее определить ее площадь. Пробная площадь должна быть максимально однородной. В нее нельзя включать прогалины, дороги и просеки. Она должна располагаться не ближе 20 м к опушке леса, широкой просеке, канаве и т. д.

Размер прооной площади зависит от породы, возраста насаждений, условий роста и полноты. Его рассчитывают, исходя из необходимости обеспечения точного определения основных таксационных показателей насаждений. Минимальное число деревьев на пробе должно быть: в молодняках 300.. .400,. в средневозрастных насаждениях 200.. .300, в спелых и перестойных 150. ..200. При таком числе деревьев средний диаметр насаждения определяется с ошибкой не более ±3%.

Площадь пробы, имеющей форму правильного квадрата или прямоугольника, определяется перемножением длины их сторон (S = ab), форму трапеции — как произведение полусуммы оснований на высоту и т. д. Определение площади пробы неправильной формы легче всего производить с помощью палетки в виде сетки квадратов или сетки параллельных линий, построенных в определенном масштабе или

с помощью планиметра (специального прибора для определения площадей плоских фигур неправильной формы).

При закладке пробной площади в горных условиях (на склонах крутизной более 10°) с целью приведения ее площади к горизонтальной проекции вносится линейная поправка (в сторону увеличения) на длину сторон, идущих вдоль склона. Величина поправки (берется из справочников) зависит от крутизны склона и длины линии: чем круче склон и длиннее сторона, тем больше поправка. Так, при крутизне склона 30° и длине линии 100 м величина поправки составляет 13,4 м, т. е. длину сторон пробной площади, идущих вдоль склона, надо увеличить на 13,4 м. Недоучет этого приводит к искажению всей таксационной характеристики пробной площади.

Пробную плошадь ограничивают визирами после выбора ее формы и определения примерного размера. Визиры задаются с помощью угломерного инструмента (буссоли, гониометра). Их прорубают, устанавливая вешки и убирая при этом мешающий подрост и подлесок, а затем измеряют мерной лентой или рулеткой. Деревья, стоящие по краям визира, отмечают либо легкими затесками, сделанными с трех сторон ствола (средняя затеска должна быть направлена в сторону визира), либо отмечают мелом или краской. По углам пробной площади размещают столбы толщиной не : знее 12. ..16 см и длиной 0,7 м (надземная часть). Вершину столба заделывают в виде четырехскатной крыши. В верхней части столба (лицом в сторону пробы) рубят окно, на котором масляной краской пишут номер, указывают целевое назначение пробы, ее площадь и год закладки.

Чтобы в последующем можно было легко отыскать место закладки пробной площади, на каждую из них составляют абрис, представляющий собой ее чертеж на миллиметровой бумаге в заданном масштабе, с обязательной привязкой к квартальной и визирной сети. По данным привязки пробную площадь наносят на планово-картографические материалы (планшеты, планы лесонасаждений).

Данные, полученные на каждой пробной площади, заносят в специальную карточку. На первой странице карточки приводят общие сведения (название лесхоза, лесничества, номер квартала, выдела, номер и площадь пробы и т. п,), данные визуальной и перечислительной таксации пробы. На других страницах помещают перечетную ведомость и данные измерения высоты; в необходимых случаях приводят описание почвенного разреза и другие сведения. Сравнение данных визуальной и перечислительной таксации способствует приобретению навыков визуального определения таксационных показателей.

Сплошной перечет деревьев на пробной площади ведется по ступеням толщины с разделением в зависимости от выхода деловой древесины на категории технической годности: деловая, полуделовая и дровяная.

При перечете ни одно дерево не должно быть пропущено или учтено дважды. Для этого перечет ведут в определенном порядке. Как правило, это выполняет звено из 3 человек: один мерной вилкой измеряет диаметры на высоте 1,3 м от шейки корня (при работе на склонах высота 1,3 м устанавливается от поверхности земли при подходе к дереву сбоку по горизон тали склона), устанавливает породу и категорию технической годности каждого дерева; второй отмечает учтенные деревья мелом или краской (если древостой намечается в рубку, то отметки можно делать топориком в виде легких затесок; третий (обычно руководитель работ) заполняет перечетную ведомость.

Каждое названное дерево отмечается точкой или черточкой так, чтобы целые десятки получили форму конвертика. Если ширина пробной площади не превышает 10. ..15 м, то перечет делается в один прием. При более широких площадях (лесосеках, лентах) перечет ведут полосами шириной 10...15 м, па раллельными короткой стороне пробной площади. Отметки на деревьях наносятся в направлении общего движения таким образом, чтобы они были хорошо видны при обратном ходе по следующей полосе. В древостоях, средний диаметр которых не превышает 16 см, перечет ведется по 2-сантиметровым, а при больших средних диаметрах — по 4-сантиметровым ступеням толщины Признаки для установления категории технической годности деревьев и техника их учета описаны в главе 8 «Таксация лесосечного фонда».

После перечета с целью определения средней высоты измеряют высоту отобранных модельных деревьев. Порядок отбора деревьев, техника их измерения и обработки результатов подробно изложены в предыдущих главах.

Способы определения запаса по срубленным в древостое деревьям основаны на подборе таких, которые по своему диа метру, высоте и видовому числу, т. е. по всем объемообразую- щим факторам, являются средними для всех деревьев данного элемента леса или его части (ступени толщины). Такие деревья принято называть модельными или сокращенно моделями.

В отличие от модельных деревьев, являющихся средними для определенной совокупности, учетные деревья не всегда являются таковыми. Их подбирают при перечете чисто механическим путем, например каждое пятое или десятое дерево и т. д. Э-от прием более объективен, но для получения правильных результатов число учетных деревьев должно быть значи тсльно больше, чем модельных. Например, для определения запаса с ошибкой ±3 % необходимо взять не менее 25 учетных деревьев. Поэтому в производственных условиях для оп ределения запаса перечислительными методами чаще пользуются не учетными, а модельными деревьями. К отбору же учетных деревьев чаще прибегают при решении задач, связан ных с выявлением сортиментной и товарной структуры древостоев.

Выбирать модельные деревья следует так же продуманно, как и пробную площадь. Неправильно подобранная модель может исказить таксационную характеристику всей пробы. Нельзя в качестве моделей брать деревья, отличающиеся по своим внешним признакам (высоте и диаметру, форме кроны, ствола и т. д.) от общей массы деревьев. Модели должны быть средними или близкими к средним по всем показателям для той совокупности деревьев, которую они характеризуют. Отклонения данных фактических моделей от рассчитанных теоретически допускаются, но в небольших пределах (например, по диаметру не более ±1 см для деревьев толщиной до 20 см и ±2 см для деревьев толще 20 см). Отобранные модельные деревья срубают и очищают от сучьев. Объем моделей вычисляют по одной из сложных формул, чаще по фоомуле срединных сечений (с. 31).

В зависимости от числа моделей, техники их подбора и методики обработки различают следующие способы определения запаса.

Следовательно, для нахождения запаса этим способом необходимо подобрать в насаждении одно или несколько средних по размерам и форме модельных деревьев, измерить их диаметры, высоты, определить объемы (вычислить средний объем) и умножить на число деревьев насаждения . ( 4.2).

По величине среднего диаметра с графика высот снимается расчетное значение средней высоты модели. Средний диаметр определяется с точностью 0,1 см, а средняя высота с точностью 0,1 м. Принимается, что модельное дерево, имеющее средние размеры по диаметру и высоте, будет иметь и близкое к сред нему значение видового числа. Подобранную по этим расчет ным показателям среднюю модель срубают и определяют ее объем по сложной формуле срединных сечений.

Если бы фактические размеры модельного дерева точно со ответствовали расчетным, запас на пробной площади можно было бы определить путем простого умножения объема этой средней модели на общее число деревьев. Но подобрать такое дерево трудно. Так, в нашем примере (см.  4.2) вычислен ный по данным перечета средннй диаметр составляет 25,5 см.

Диаметр же фактической модели равен 26 см, т. е. несколько больше теоретического.

С целью устранения ошибки, возникающей в результате неточного подбора модели по диаметру, учитывают соотношение между суммой площадей сечений всех деревьев пробной пло щади и площадью сечения модели (2G:gcр). В этом случае запас насаждения на пробе будет определяться по формуле

Вследствие различий формы и полнодревесности стволов при определении запаса насаждения по одной модели могут возникать значительные ошибки (до ±20%), для устранения которых рубят не одно, а несколько (чаще 3.. .5) близких к теоретической средней модельных деревьев. Запас в этом случае определяется по формуле

Способ средней модели хотя и прост, но имеет тот существенный недостаток, что он не позволяет распределить запас по ступеням толщины и определить сортиментную структуру древостоя.

Способ средней модели по ступеням толщины. Этот способ несколько более трудоемок, чем первый, но зато позволяет получить не только более точные данные об общем запасе, но и сведения о выходе сортиментов. Отличительная особенность способа заключается в том, что модельные деревья подбирают средними не для всего насаждения, а для каждой ступени толщины по принципу: а) от каждой ступени одинаковое число моделей; б) число моделей пропорционально числу деревьев в ступени (метод пропорционально-ступенчатого представительства). Для правильного подбора моделей, средних не только по диаметру, но и высоте, в обоих случаях необходимо предварительно построить график высот.

При подборе моделей по первому принципу работы выполняются в следующем порядке. После перечета деревьев и построения графика высот подбирают по 2.. .4 средних для каждой ступени толщины модельных деревьев. Эти деревья срубают и определяют их объемы по сложной формуле срединных сечений. Запас насаждения вычисляют как сумму запасов отдельных ступеней толщины по формуле

При необходимости выявления соотиментной структуры древостоя перечет деревьев ведут с подразделением на категории технической годности (деловые, полуделовые, дровяные), а модельные деревья, подбираемые из числа деловых стволов, рас кряжевывают на сортименты (в соответствии с действующими ГОСТами). 6 процессе обработки перечетной ведомости все полуделовые деревья в пределах каждой ступени толщины разносят поровну между деловыми и дровяными и с помощью вспомогательных таблиц вычисляют их суммы площадей сечений.

Сумма объемов деловой древесины и дров из деловых стволов дает объем ликвидной древесины. Для контроля объем от ходов, куда входят кора и вершинка ствола, может быть вычислен по разности общего запаса деловых деревьев ступени и запаса ликвидной древесины.

под

Способ определения запаса путем отбора одинакового числа моделей по ступеням толщины имеет тот недостаток, что при этом не учитывается характер распределения деревьев древостоя по ступеням толщины. Вследствие этого запас центральных, более представленных ступеней определяется менее точно, чем крайних — с меньшим числом деревьев. Этот недостаток устраняется при отборе моделей пропорционально числу деревьев в каждой ступени толщины по методу пропорционально- ступенчатого представительства.

Если в крайних ступенях толщины число моделей окажется меньше единицы, их объединяют, а дробные числа округляют до целых. Обший запас при этом методе вычисляется как произведение суммы объемов всех моделей 2V на отношение суммы площадей сечений всех деревьев древостоя 2G к сумме площадей сечений модельных деревьев Eg, т. е.

Эта формула применяется также для определения объема сортиментоь или товарности древостоя по классам крупности с той лишь разницей, что вместо 2G всех деревьев древостоя берется 2G только деловых деревьев. Для этого срубленные модели разделывают на сортименты и учитывают совместно без разделения по ступеням толщины Для перехода от количества сортиментов по моделям к товарности всего древостоя запас

Положительная сторона метода заключается в том, что он позволяет производить совместную обработку моделей всех ступеней толщины, сокращающую объем трудоемких вычислений, и при правильном подборе моделей обеспечивает среднюю точность ±2 %. По этой причине данный метод чаще всего применяется на практике. Недостаток его состоит в том, что вслед ствие округления дробных чисел и использования общих моделей для крайних, мало представленных ступеней толщины не всегда удается выдержать принцип пропорциональности, что приводит к некоторым, правда, небольшим ошибкам.

Однако эти ошибки можно избежать, если выбирать модели не по каждой ступени толщины, а по классам толщины, образуемым из нескольких соседних ступеней с одинаковым числом деревьев и моделей в них. Запас каждого класса (число которых обычно четыре-пять) определяется по способу средней модели.

Для повышения точности в реальном выходе сортиментов иногда вместо средних модельных деревьев используют учетные деревья. Они подбираются в процессе перечета чисто механическим путем (например, каждое 5-е или 10-е дерево). При таком отборе деревьев и достаточно большом их числе (до 50 шт.) в рубку будут назначены деревья всех размеров и форм, что обеспечивает объективность их отбора и повышает точность в оценке товарной структуры древостоя. Рубка, за меры, обработка учетных деревьев и все последующие расчеты по определению общего запаса и выхода сортиментов осуществляются так же, как и при взятии моделей методом пропорционально-ступенчатого представительства. Недостатком метода является необходимость рубки большого числа учетных деревьев.

Графические способы определения запаса

Способ основан на закономерностях строения насаждений, в частности на наличии связи между объемами деревьев и их диаметрами (способ кривой ибъемив Шпейделя) или с площа дями сечений (способ прямой объемов Копецкого). При использовании этих способов нужны данные перечета и замеров высоты (для построения графиков высот).

Относительно небольшое число моделей (10. .15 шт.) выбирают свободно, без соблюдения требования соответствия их диаметра средним диаметрам отдельных ступеней, но с расчетом, чтобы они могли характеризовать все насаждение, т. е. стремятся отбирать модели пропорционально числу деревьев в ступенях толщины. Взятые модели должны быть близкими к средним по высоте и форме ствола для деревьев соответствующего диаметра. Диаметр моделей измеряют с точностью до 0,1 см, а их высоту до 0,1 м. Объем срубленных моделей определяют ооычным спосооом (по сложной формуле срединных сечений). Полученные данные служат основанием для построения графиков.

При определении запаса по кривой объемов Шпейделя ( 4.1) график строят иa миллиметровой бумаге, где по оси абсцисс в определенном масштабе откладывают диаметры моделей, а по оси ординат — их объемы. Вершины ординат, восстановленные из точек, соответствующих диаметрам моделей, соединяют прямыми линиями. Полученную ломаную выравни вают в плавную вогнутую кривую объемов. С выравненной кривой снимают отсчеты средних объемов для саждой ступени толщины. Перемножив их на число деревьев ступени, получают запас ступени, а сумма этих запасов дает общий запас древостоя

Недостаток способа заключается в том, что при малом числе моделей полученную ломаную линию трудно перевести в плав ную кривую, при этом не исключены ошибки. Поэтому с целью устранения этого недостатка вместо кривой строят прямую объемов (предложение Копецкого). Для эгого на графике по оси абсцисс вместо диаметров откладывают соответствующие им площади сечений или квадраты диаметров, а по оси ординат— объемы ( 4.2). Соединив точки объемов, получают слаболоманую линию, которую либо графически, либо аналити чески (по уравнению V^ag + b), начиная с диаметра и2 см и выше, выравнивают в прямую. При меньших диаметрах линей ная связь между объемами и площадями сечений нарушается, вследствие чего в тонких ступенях прямая переходит в кривую, которую проводят по графику. Выравненные значения объемов используют для вычисления общего запаса так же, как по способу кривой объемов.

Графически" способы определения запаса просты и при 10. ..15 моделях обеспечивают точность ±3. ..5%, вследствие чего они широко применяются на практике, когда не требуется определить выход сортиментов.

Определение запаса по таблицам объемов

Среди всех перечисленных методов определения запас угот метод наименее трудоемок, так как не требует отбора и рубки модельных деревьев, а техника расчетов запаса является пре дельно простой. По этой причине он особенно широко применяется на практике, в частности при таксации лесосечного фонда.

Исходными материалами для расчетов служат: перечетная ведомость, данные измерения высот и таблицы, содержащие сведения об объемах древесных стволов

Для подбора соответствующей определенным условиям таблицы объемов необходимо установить разряд высоты, под которым понимается определенное соотношение диаметра и высоты. Разряд высоты можно определить двумя путями: либо отдельно для каждой ступени толщины, либо как среднее для всего древостоя. В первом случае по данным измерений высот у 12. 15 деревьев каждого элемента леса строится график зависимости высот от диаметров (кривая высот). С графика сни маются выравненные значения высот для каждой ступени толщины. Путем сравнения полученных соотношений диаметров и высот с данными вспомогательных таблиц устанавливают разряд высоты, по которому подбирают соответствующую табчицу объемов. Если разряды высот в отдельных ступенях толщины окажутся не одинаковыми, рассчитывают среднее для всех ступеней толщины значение разряда высоты или пользуются без- ргзрядными таблицами объемов.

Средний для древостоя разряд высоты можно установить и без построения кривой высот. Для этого достаточно определить средний диаметр и среднюю высоту древостоя (по данным измерений высот в трех центральных ступенях толщины)

После зыбора таблицы объемов соотретствующего разряда высоты из нее выписывают значения объемов одного дерева для каждой ступени толщины. Умножив их на число деревьев ступени, находят запасы по ступеням толщины. Сумма запасов всех ступеней дает запас древостоя (элемента леса).

При правильном установлении разряда высоты и удачном подборе таблицы объемов суммарная ошибка в определении запаса этим способом не превышает ±5%. С целью снижения возможной ошибки из-за различий в форме стволов табличного и таксируемого древостоев рекомендуется пользоваться районированными (местными) таблицами объемов. При таксации лесосек аналогичное определение запасов производится с помощью данных об объемах, содержащихся в местных сорти- ментных таблицах.