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伐区调查设计精度提高的技术研究

2022-11-23

农村科学实验 2022年11期
关键词:样地精度小班

闫 敏

(广西壮族自治区国有大桂山林场,广西 贺州 542800)

1.提高伐区调查设计精度的必要性

近年来,随着市场经济的快速发展以及国家对林业资源管理保护日益增强,既要维护林业经营者的合法权益,又要加强对森林资源的保护。粗放的、不精准的伐区调查设计已经不能满足需要。分析成因:一方面,随着社会经济的进一步发展和林业制度改革的进一步深入,林权交易市场将迎来新的发展空间和契机,在网络交易平台的辅助下,林权交易呈现出两大特点,“全国性”和地域性,即林权交易的发布和交易双方不具有地域约束性,但交易市场和机构在固定区域。林权交易是基于伐区设计提供的精准的伐区调查材料,卖方需要精准的伐区面积和蓄积量(或出材量)定价,买方也需要参考伐区材料进行竞价,如果精度不高,很可能使得交易双方面临财务亏损、失信和违约的风险;另一方面,为深入贯彻落实习近平生态文明思想,国家出台最严格的制度保护森林资源,严厉打击各类毁林违法犯罪行为,针对毁林案件、毁林面积和蓄积消耗这三大重点,不断加大林政执法和监督力度,要保护好森林资源必须要提高伐区调查精度。第三方面,森林采伐限额、森林经营方案、年度森林督查及“一张图”更新等诸多项目要求合理规划和利用森林资源,提高森林资源利用率,需要精准的采伐设计作数据支撑。精度不高的伐区调查设计不仅直接影响林业经营者的收益,也会造成采伐蓄积量的不可控,此外,一旦出现较大错误,设计人员也将受到法律的制裁。所以,提高林木采伐设计的精度具有十分重要的意义。

2.当前伐区调查存在的普遍问题

当前伐区调查存在许多的不足之处,直接影响了伐区调查的精度,其中最主要的问题有以下几个方面:(1)调查队伍专业化低,人员的专业能力参差不齐,综合素质薄弱。许多调查人员没有进行岗前培训,没有进行考核上岗,对伐区调查的现实要求和各项规章条例不够了解,普遍存在专职调查队伍人员少,由专职调查人员与临时抽调人员组织调查队伍开展调查的情况;调查设计人员外业设计不遵守伐区调查的技术规程,对林相分布不均的林地取样不规范,缺少代表性,对草灌茂盛的林地调查偷懒不细致、取样比例偏少,调查设计人员责任心不强,态度不端正,工作中马虎粗心,对大径木材瞒测,对小径阶木漏测,记录不负责,书写杂乱,内业处理存在主观意见较多等。直接造成伐区调查的不规范、不科学。(2)法制观念淡薄,违反政策规定和技术规程,许多调查设计公司、设计队伍没有遵循技术规程,调查过程中偷工减料、走形式,随意降低主伐年龄,采伐未成熟林,甚至为了少交税费,有意识地在伐区调查设计中压低林木蓄积量,在数据上弄虚作假。(3)调查设备落后,技术创新少。部分林业局、林场以及设计公司对伐区调查不够重视,资金投入也不足,导致调查一直沿用落后的仪器设备,没有组织人员学习研究新技术,导致伐区设计困难,调查过程中易出现问题。(4)缺乏相应的监督管理,在设计过程中未实行过程监督,在完成调查设计后缺少质量检查。

3.影响伐区调查设计精度几个主要要素

通常以“小班设计采伐量误差率”和“伐区调查设计合格率”作为评价伐区调查设计精度的综合指标。而反映“小班设计采伐量误差率”和“伐区调查设计合格率”的主要是伐区设计的总面积和总蓄积量(或出材量)。伐区总面积顾名思义是整个伐区的面积,对于国有林场还特别注明有林地的面积。伐区总蓄积量是整个伐区应伐木的材积之和,计算一个林分的蓄积量首先计算出单株活立木的材积量,然后再计算出单位面积(样地)的蓄积量,再使用数理统计的方法扩大面积推算整个林分的蓄积量。而出材量的计算,需要按树木的种类、径级,计算出它们的出材率乘以蓄积量求算。除面积小的伐区是进行全林测量外,大部分伐区是采用样地布设抽样调查,小班因子测量后得出伐区面积和蓄积量(出材量),调查过程中诸多方面是由调查人员自行把握,易受主观和客观因素的干扰,调查设计的精度也会受到影响。结合多年伐区调查的经验和查阅相关文献,影响伐区调查设计精度的关键在三个方面:一是调查人员综合素质能力和法律意识,二是调查设计技术的方法,三是监督管理机制。

4.提高伐区调查设计精度的措施

综合以上的分析,提高伐区调查设计精度的需要从提升调查设计人员的专业技术能力、遵循规程的调查设计流程和要求、完善监督管理制度三大方面着手解决,根据近几年的采伐作业设计和场内自伐林地统计分析,我总结出提高伐区调查设计精度的几点措施。

4.1 提升调查人员的综合素质能力和技术应用能力

为保障伐区调查设计的顺利开展,在广西国有大桂山林场,设置了专业的伐区调查设计队,保证了队伍的专业性和人员的稳定性,严格要求具备调查设计资质的专业人员才能上岗,并每年组织多次全方位的专业培训,在培训内容上,涵盖专业技能、职业道德、法律法规等多方面的培训,提升调查人员的综合素质;在培训方式上,聘请专业培训人员进行开班培训,学习新技术新方法,采用“老带新”模式,传授经验方法。此外,重视新技术,运用高端科学测量仪器、设备减少人为误差,也是保障数据测量准确的方法。

4.2 规范调查设计方法

伐区调查包含伐区区划、小班因子调查、应伐木的调查设计、生产工艺设计、工程勘测设计、编制调查设计文件等内容。小班因子调查一般采用标准地调查法,即抽取一定量有代表性的林地进行实测林木的保存率、胸径、树高等因子,实测得到单位面积蓄积量进而推算小班蓄积量。影响伐区调查精度的最关键内容是小班因子调查和应伐木的调查设计。因此,如何进行小班因子调查和应伐木的调查设计成了重中之重。

4.2.1样地的布设

因林木在生长过程中会受到立地条件、自然灾害或病虫害等因素的影响,一个伐区内的树木会有不同的生长表现,因此要布设有足够代表性的样地才能保证精度。随意、盲目选点不具有代表性,调查出来的出材量与实际不符,调查精度就会受到影响。对伐区的划分进行优化可进一步提高调查设计的精度。如何选择典型的,有代表性的样地可从以下几个方面发力:(1)在开展外业调查前要收集伐区的相关资料,如伐区地类、林种、树种、起源以及大致的生长情况等,确定采伐工艺,然后开展外业调查;(2)机械布点对于分布不均匀的林地来说即不科学工作量又大,样地布设一般采用数理统计中分层抽样的方法,即将伐区根据生长表现大致的分类为好中差或更多的类型,对于受到冰雪灾害或者虫害的类型还要再区分小班调查,如此,调查样地对应相应类型,就更具有代表性,同时,结合外业勾图画出各类型实际比例,求算各类型对应单位蓄积和类型总蓄积;(3)样地布设应避开异常生长的区域如林道和林缘(“林缘效应”会使林道和林缘树木比林分内树木长势更好)、正脊和冲沟(对于阳性树种,正脊因阳光充足等因素长势偏好,冲沟往往会因为光照少不通风等不利因素林木稀疏或更容易病虫害),若此类型占比比较大则区分对待;(4)采用遥感图像和无人机影像结合踏查在丛林相对样地进行细致分类,并严格要求调查人员走遍全伐区了解林木生产情况,确保样地布设合理类型范围划分正确;(5)实地布设样地后要在1:10000的地形图上标注位置,为了提高定位准确度,大桂山林场采用自主研制的定位地图进行精确定位和记录调查轨迹,方便内业回放。

4.2.2伐区面积的计算

伐区设计面积的准确度对伐区设计精度影响较大,伐区面积应精确扣除非林地范围。传统面积勾绘采用地形图对坡勾绘,但受限于地形和树木遮挡以及技术员的业务水平,勾图的准确度难以保证,且工作量非常大。大桂山林场积极寻找技术手段进行改善,先后采用了谷歌影像、遥感卫片等方法进行面积勾绘,发现存在时效性低、影像形变等弊端,改进方法后采用无人机对伐区进行正射航拍,合成带坐标的图片导入Arcmap,新建图层勾绘出有林地范围并计算小班面积。对于难以区分目的种和非目的树种界线的地方,参考造林勾图经营档案等方法验证,对于不确定因素使用定位地图到实地再核查,并通过不同人员的交叉阅图减少人员误判。如此,面积勾绘的准确度可达到98%以上。

4.2.3样地的测量

样地的测量需要做好多方面的细节方能提高精准度。

(1)样地的面积测量,大桂山林场一般采用样带布设样地,使用皮尺或钢尺拉出一条样带,样带间要清理杂灌保障样带平直不弯曲,记录员要用仪器实测坡度并用三角函数的关系将斜距换算成水平距,然后左右拓宽一定距离形成样带,样地太小不具备代表性,一般单个样带的面积不小于400m2,总样地面积不小于伐区面积的3%。

(2)胸径和株数测量。一是测量员站位必须是树木的上坡或水平位置,二是测树位置应为除去藤蔓和脱落树皮的根际往上1.3米处(对于桉树或杉木萌芽林,应将萌芽处作为根际),如果1.3米处恰好膨大或开叉,应在其上和其下10cm处测出胸径取平均值。三是数据当场检验,测量员报数后记录员回报数据,双方确认无误后方可开始下一株树的测量,记录员在记录完一个样地后对总株数进行统计,并报给测量员验证,发现漏测或多测木马上修正,对于人工林还应测量株行距计算保存率。

(3)树高测量。根据胡永佳的测算,树高误差在±10%时,能使蓄积量产生7.3%左右的误差,且在树高15m左右时蓄积量的误差最大,大部分伐区林木走在15m左右,所以,树高测量应精准。大桂山林场设计队根据样地实测胸径,选取每个径阶的样木,使用超声波测高器进行测量,实际测量试验发现,测树精度:超声波测高器>激光测高器>博努来测高器,其原因是超声波测高器发出的超声波可以穿透少量遮挡物至接收器,比易被植被遮挡的激光测高器更实用精准。在内业处理中,参照《广西速丰数表》的选取相关系数在0.9以上的树高曲线模型对树高进行修正,以排除样木选取不对时的异常错误,使用修正的树高进行蓄积量计算。

(4)解析木测量。由出材量V=∑各径阶经济材蓄积*经济材出材率+∑各径阶半经济材蓄积*半经济材出材率公式可知。林木各径阶的出材率不同,因林木的品种、生长时间、生长位置、病虫害等因素相同径阶的树的出材率也有所不同。为确保得到正确的出材率,大桂山林场采用伐倒3~5株同类型平均样木的方法进行分段实测,求算出该林分的实际出材率。并根据市场的要求推算出规格材和小材的出材率。

伐区调查中利用高端科学测量仪器、设备减少人为误差,数据测量才能更准确。

4.3 加强监督管理

加强监督管理,一方面是要加强对设计人员的监管和设计材料的审核,定期对调查人员进行职业道德培训和法律培训提升调查人员的廉洁性和法律意识;对调查设计过程中进行质量检查、对已完成的调查设计材料进行抽查,通过质量检查机制保障调查设计的真实性。另一方面是加强对伐区的监管。实际生产过程中,伐区设计的精度还与伐区管理密切相关,考核设计精度是的公式:小班设计采伐量误差率=(设计采伐量-检查采伐量)/检查采伐量*100%,负值为负误差,正值为正误差。造成负误差的有伐桩高度过高,造材浪费、爆裂损失,将规格材归堆至小材,木材遗弃在山上,木材未及时运输造成干枯、裂隙,偷盗等造成林木流失等因素;造成正误差的有采伐过界,测量、统计错误等。无论是负误差和正误差都会影响我们对实际伐区设计精度的评判,因此,伐区必须实行严格的管理办法。

5.结语

伐区调查设计因各种客观或主观因素的存在,提高伐区调查的精确度还有许多值得深入研究的地方,采用先进的设备和科技手段减少人为误差,用科学细致的调查方法作技术保障,同时提升人员的专业素质和科技运用能力以及伐区管理能力,从各方面同时发力才能做出准确的伐区设计。精确的伐区调查设计为森林可持续经营和科学管理提供数据支撑,是生态文明建设不可或缺的一部分。

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