关于采集二元立木材积模型建模样本问题的探讨

苏振海

摘 要：该文主要就建立二元立木材积模型建中遇到的实际问题，分析了其产生的原因，并提出了解决办法，以期为解决对此类问题提供参考。

关键词：模型;样本;采集

二元立木材积表是林业调查中最常用的数表，而且可由其推导衍生出其它一系列应用数表，如一元立木材积表、断面积蓄积量标准表、出材率表等。因此，二元立木材积表的精度和可适用范围直接关系到某一地区森林资源调查的整体准确性。二元立木材积模型的样本采集直接关系到建模的质量、搜集样本的难度和采集成本。

1 样本采集目标

无论是何种模型，其主要用途就是预测，通过预测进行评估、评价、调整，建模的目标也就是样本采集的目标。建国初期，生产木材支援国家建设是建立材积模型的目标，而现在，建模的目标应以合理经营森林，提高森林质量，保护森林资源为目标。

2 样本组织

样本采集目标确定后，要合理组织样本，首先考虑样本结构。就二元立木材积模型来说，最基础的是胸径和树高的配置。根据相关研究，要满足某一限定地区建模需要，应在胸径和树高分布范围内均匀取5个点（必须包括胸径最小、最大值其余均匀分布）每个点取30个样本[1]。每个点的样本分布需按照径高比均匀分布。影响径高比的因素很多，如年龄、坡位、生长状态、土壤条件、气候条件等。土壤和气候条件在某一区域对树木干形影响趋于一致，以辽宁东部地区为例，大致可分为东北部、东部、东南部3个部分。不能简单的认为150株样木分布在此3个区域就能满足建模要求，应以每个区域作为取样单元，分别取150株合格样木，分别建模并检验样本和模型是否可以合并。也就是说，样本总量应为：气候小区×150+检验样本量，以辽宁东部日本落叶松为例，合理样本量应为600～700株。

3 样本采集

样本采集应本着1次采集，多次产出的标准。在1次采集过程中，更多的记录林分信息，包括立地条件因子、林分属性因子、经营条件因子，样木位置信息等，为将来推算衍生表、验证模型精度、揭示变化规律作出准备。辽宁采取的办法是在小班内，按坡位设置2～3个样地，每个样地测标准木1～2株，并将其中1株进行树干解析（仅在中、大径阶内选取）。林分的选择根据建模目的确定，在选择时，小径阶选取幼龄林为主，标准木选择平均木及干形良好的，可能要在抚育中要伐除的2、3级木，有利于满足每年抚育的面积，避免因采伐蓄积估算偏大而造成抚育不能及时开展，同时为满足径高比的要求，选择年龄稍大林分内的被压木;中间径阶的，选择中龄林标准地内平均木及优势木;大径阶的，在近、成、过熟林内分别选取，以优势木为主，平均木次之，以达到控制采伐面积的目标。通过以上方法，以遼宁东部日本落叶松为例，新建模型与原有模型相比，总体估算值提高约15%（主要由测量位置、测量精度、树种干形变化产生），小径阶（胸径14以下）仅总体提高4%，不会对抚育限额使用造成影响。同时，有60株标准木同时有2套测量数据即标准木测量数据（十分法）和解析木测量数据，为后期分析林分及林木单株生长规律提供了完整的资料。

4 样木权属问题

权属问题看似与样木的属性不直接相关，开始选择样木时仅考虑到林分郁闭度，而忽略了林分的经营管理水平。辽宁省林权制度改革后，集体所有林分权属划归农民个人经营，其对林分的经营水平参差不齐，抚育时机和抚育强度选择不好，造成与国有林场林分在经营水平上存在较大差异。仍以日本落叶松为例，按照权属分别建立山本式（V=c1Dc2Hc3）回归模型进行回归，得到以下结果（表1）。

由表1可知，回归方程拟合性良好，用167株检验样本进行对比检验，两者估计总体偏差2%。由此表明，国有样本整体较个人样本可认为来自同一整体，可以合并样本，但整体偏差出现一致性，国有约为+0.5，个人样本为-1.5%。换言之，如果采样全部采用国有林场样本，采伐个人林木将过高估计2%，反之同理。研究其产生的原因，主要来自2个方面，一是国有林场经营水平较高，树木生长更接近其立地条件上自然属性，个人林分经营水平较低，林木生长受限，干形较差;二是国有林场地理位置多为深山，人为干扰较少，病虫害不易发生且防治及时，有利于形成较大的径高比，个人林分位置靠近城镇村屯，人为干扰明显，病虫害防治知识不足，影响树木正常生长。为减少因权属不同产生的建模偏差，在组织样本时应根据该区域林分权属的分布进行合理调整。

5 大径阶样本不足问题

在实际工作中笔者发现，由于之前的采伐利用，大径阶的样地（样木）的获取十分困难，仅有的大径阶样本基本分布在高远山，工作难度和危险性大，而且这些高远山，在辽宁基本位于各类保护区核心区，根本不能采伐。也不能采伐普通林分的霸王木、孤立木、林缘木，它们的生长过程与林分内林木不同，不具有代表性。如果建模中没有大径阶样本又会使模型失真，对未来20年的使用造成影响。因此，笔者采用了以现有采集到的最大径阶样本解析木为基础，分析其树高、胸径生长规律，推测其下2个径阶的树干曲线，并分部位取样。经试用效果良好。

6 讨论

在实际工作中，采集样本还会遇到许多其它问题，特别是地径、根径的测量，采用原有无论围尺、卡尺、直尺其实都无法得到准确的直径，是否可以使用先进的影像分析技术，通过采集照片用计算机分析得出结果，还需要进一步研究。

参考文献

[1]骆期邦，曾生伟，贺东北.林业数表模型理论、方法与实践[M].长沙：湖南科学技术出版社，2001.

（责编：王慧晴）