地位指数表的编制

实验五、地位指数表的编制一、目的1.了解编制地位指数表编制资料的收集方法；2.学习与掌握用数式法直接编制地位指数表编制的方法和步骤。3.利用计算机编制某一树种的地位指数表。二、仪器用具计算机。三、方法步骤地位指数是指依据林分优势木的平均高（HT）与林分年龄（A）的相关关系，用标准年龄（或基准年龄）时林分优势木平均高的绝对值作为评定林地生产力的指标。所编制的数表，称为地位指数表，如表5—1，用此表中的数据所绘制的曲线称作地位指数曲线，如图5—1中所示。地位指数实质上是林分在“标准年龄”时优势木的平均高。采用地位指数指标评定林分地位质量，实际上，就是不同的林分都以在标准年龄（AI）时的优势木平均高作为比较林地生产力的依据。地位指数表，通常应用于同龄林或相对同龄林分评定地位质量，一般分别地区、分别树种编制地位指数表。使用地位指数表时，先测定林分优势木平均高和年龄，由地位指数表上即可查得该林分林地的地位指数级。例如，小兴安岭红松天然林地位指数表（表5—1）基准年龄为100年（AI=100年），某现实红松天然林，林分年龄为120年，优势木平均高为25m，由表5—1和图5—1中可查得地位指数为“22”，这意味着该林分在标准年龄（100年）时优势木平均高达22m，表明该红松天然林地的生产力较高。与地位级法相比，地位指数是一个能够直观反映立地质量的数量指标，而地位级则只能给予相对等级的概念。另外，优势木高受林分密度和树种组成的影响较小，并且优势木平均高的测定工作量比林分条件平均高的测定工作量小，因此，地位指数成为常采用的评定立地质量的方法。图5—1小兴安岭红松天然林地位指数曲线图表5—1小兴安岭红松天然林地位指数表（标准年龄：100年）（单位：m）年龄（年）地位指数级12（11-13）14（13-15）1618202224204.58～5.40～6.23～7.06～7.90～8.73～9.57～10.40406.80～8.03～9.27～10.50～11.74～12.98～14.22～15.46608.49～10.02～11.56～13.10～14.65～16.19～17.73～19.28809.85～11.63～13.42～15.22～17.01～18.80～20.59～22.3810011.00～12.99～14.99～16.99～18.99～20.99～22.99～24.9912011.98～14.15～16.33～18.51～20.69～22.87～25.05～27.2314012.84～15.16～17.50～19.83～22.17～24.50～26.83～29.1716013.59～16.05～18.52～20.99～23.46～25.93～28.40～30.8718014.25～16.83～19.42～22.01～24.60～27.19～29.78～32.3720014.84～17.52～20.22～22.92～25.62～28.31～31.01～33.7122015.36～18.14～20.93～23.72～26.52～29.31～32.10～34.8924015.83～18.69～21.57～24.44～27.32～30.20～33.08～35.9526016.24～19.18～22.14～25.09～28.05～31.00～33.95～36.9028016.62～19.63～22.65～25.67～28.70～31.72～34.73～37.7630016.96～20.03～23.11～26.20～29.28～32.36～35.44～38.521.资料的收集（1）确定标准地的数量根据未来用表地区范围的大小及编表树种的生长状况，确定标准地的数量，一般要求每个树种在300块以上为宜。在编表地区内，分别树种，在不同年龄、不同立地条件（如地形、地势、坡度、坡向、坡位或各种土壤类型）上设置标准地。（2）标准地选设条件1）标准地设置在同一起源的相对同龄纯林中（编表树种占7成以上）。2）林分郁闭度在0.4以上的林分中设置。3）标准地均匀分布在各年龄和各立地类型的林分中。（3）标准地的形状、面积和调查内容同本章第四节。（4）选测优势木关于在标准地中确定测高优势木的方法及测高优势木的株数，作法不尽相同，大致有如下几种：①在林分中测定所有上层木的树高，求其算术平均值作为优势木平均高。②在每100平方米面积的林地上测一株最高树木的树高，以整个标准地或样地内所选测树木树高平均值作为优势木平均高。③在林分中测定20株以上的优势木（含亚优势木），以其平均值作为优势木平均高。④测定3—6株均匀分布在标准地或样地内的优势木树高，以其平均值作为优势木平均高。选测优势木的方法很多，原则上编表和使用表时选测的方法一致。当前国内外多采用在林分中每100m2选一株最高（或最粗）的树木作为优势木。根据我国试验结果，认为每个标准地内选测3株优势木树高，其算术平均高作为优势高的效果较好。（5）选伐解析木各标准地内选伐平均木和优势木各一株作树干解析。2.资料的整理将标准地调查结果，分别树种，将各标准地的平均年龄(A)和优势木平均高(HT)建立计算机数据库作为编制和检验地位指数表的基础数据。先将所收集的全部样木,大致按4：1（75%和25%）的比例分成两组独立样本：编表样本和检验样本，分别用于编制和检验地位指数表。编表的数据是总体中的一组样本，如有个别过大或过小的异常数据混杂进去，编表的精度会受到影响。为此，必须剔除异常数据以提高编表的质量。异常数据的剔除过程分两步进行：首先，用计算机绘制平均年龄(A)和优势木平均高(HT)的散点图，通过肉眼观察确定出明显远离样点群的数据并删除，这类数据是属于因登记、计算等错误而引起的异常值；其次是用编表数据对某一导向曲线拟合，并绘制模型预估值(iyˆ)与标准化残差(MSEyyiiˆ)之间的残差图。在残差图中，超出±2倍标准差以外的数据作为极端观测值予以剔除。3．导向曲线的拟合在林分优势高生长曲线簇中，有一条代表在中等立地条件下，林分优势高随林分年龄变化的平均高生长曲线，这条曲线称作导向曲线。该曲线的形状近似呈“S”型，常用树木生长方程来拟合这条曲线，主要候选模型有：（1）舒马克（Schumacher）方程AbaeH/(5—1)（2）单分子（Mitscherlich）式)1(bAeaH(5—2)（3）逻辑斯蒂（Logistic）方程)1(bAceaH(5—3)（4）坎派兹（Gompertz）方程cAbeaeH(5—4)（5）考尔夫（Korf）方程cbAaeH(5—5)（6）理查德（Schumacher）方程cbAeaH1(5—6)式中：H—林分优势木平均高；林分年龄；a、b、c—待定参数，其中参数a为树高生长的最大值（Hmax）；e—自然对数。根据标准地整理资料，采用非线性回归模型的参数估计方法，拟合导向曲线的候选模型，估计其参数并计算拟合统计量。通过比较各模型的拟合统计量，选择一个最优模型作为该树种地位指数的导向曲线，具体方法见实验四。例如，根据小兴安岭红松天然林255块标准地资料，拟合得到的最优导向曲线方程为：611651.0004605.0101133.34AeH(5—7)4．标准年龄及地位指数级距的确定（1）标准年龄（AI）的确定根据树种的生长快慢，决定在某一年龄的树高来表示林地生产力，这个年龄就是标准年龄。确定标准年龄（AI）的目的是寻找树高生长趋于稳定且能灵敏地反映立地差异的年龄。关于标准年龄的确定，至今尚无统一的方法，一般综合考虑以下几个方面：①树高生长趋于稳定（平均生长量最大时）后的一个龄阶。②该树种在各种立地条件下的平均采伐年龄。③自然成熟龄的一半年龄。④材积或树高平均生长最大时的年龄。一般以10年为单位，大多以20年、30年、40年、……作为标准年龄，如实生杉木的基准年龄为20年。克拉特指出，对于许多树种，在实际工作中选择什么年龄作为基准年龄，评定的立地质量的优劣结果并没有什么差异。为了便于统一，我国主要人工林树种的标准年龄规定如表5—2。（2）指数级距（C）的确定根据该地区编表树种在标准年龄时，树高绝对变动幅度（ΔH）及经营水平确定地位指数级距（C）和指数级个数（k），一般指数级距为1～2m，指数级个数小于10个为宜，并可用下式概算出指数级距：kHC(5—8)我国多采用1m或2m为指数级距，本例红松天然林地位指数级距C=2m。表3—6我国主要树种（人工林）的标准年龄树种地区起源标准年龄红松、云杉、柏木、紫杉、铁杉北部南部人工人工4040落叶松、冷杉、樟子松、赤松、黑松北部南部人工人工3030油松、马尾松、云南松、思茅松、华山松、高山松北部南部人工人工3020杨、柳、桉、檫、楝、泡桐、木麻黄、枫杨、软阔北部南部人工人工1515桦、榆、木荷、枫香、珙桐、柚木、槐北部南部人工人工3015栎、柞、槠、栲、樟、楠、椴、水、胡、黄、硬阔北部南部人工人工3020杉木、柳杉、水杉南部人工205．地位指数表的编制以导向曲线为基础，按标准年龄时的树高值和指数级距，采用比例法建立同型地位指数曲线。例如，根据小兴安岭红松天然林导向曲线（5—8）式，将标准年龄AI（=100年）代入（3—11）式，用比例法求出其他各地位指数级的优势高：611651.0611651.0004605.0exp(1)004605.0exp(1IAASIH（5—9）以2m指数级距，将地位指数SI=12m，14m，……24m（即将11-13m,13-15m，……23-25m分别代入（5—9）式，可以得到小兴安岭地区红松的地位指数表，见表5—1。图5—1为红松天然林地位指数曲线。6.实验数据本实验采用樟子松人工林标准地数据（文件名为ZzsHT-t.xls），通过上述方法来编制樟子松人工林地位指数表。四、思考题1．樟子松人工林优势高生长规律？2．地位指数的有缺点？五、实验报告1．4－5个导向曲线模型的参数拟合结果。2．樟子松人工林地位指数表。3．樟子松人工林地位指数导向曲线图及地位指数图。