Информац_технологии_Черных_2000
.pdf
- 101 -
Таблица 5.9
А. Математическая модель роста древостоев. Нижегородская область. Древесная порода - береза. Класс бонитета – 3
- 102 -
Уравнение |
B0 |
B1 |
B2 |
B3 |
Высота |
0.00511829 |
0.00015233 |
-0.000000001 |
-0.000000002 |
коэф.для‖C1‖ |
0.99210637 |
0.00042944 |
0.000000086 |
-0.000000045 |
коэф.для ―C2‖ |
|
|
|
|
Диаметр |
0.01204011 |
0.000178782 |
-0.000000026 |
-0.000000006 |
коэф.для ―C1‖ |
0.93920773 |
0.00246146 |
0.000001677 |
-0.000000281 |
коэф.для ―C2‖ |
|
|
|
|
Запас |
-0.00344201 |
0.00032018 |
0.000000009 |
-0.000000001 |
коэф.для ―C1‖ |
1.03744292 |
-0.00046874 |
-0.000000563 |
0.000000033 |
коэф.для ―C2‖ |
|
|
|
|
Сумма G |
-0.00392123 |
0.00067610 |
0.000000000 |
-0.000000051 |
коэф.для ―C1‖ |
0.97855401 |
0.00313206 |
0.000000668 |
-0.000000383 |
коэф.для ―C2‖ |
|
|
|
|
В табл. 5.9 показаны модели параметров С, иС, функции А. Мичерлиха, автабл. 5.10 их расчетные значения в зависимости от возраста. В процессе моделирования на экран дисплея выдается (при необходимости можно вывести на печать) информация о результатах оптимизации основных таксационных показателей (табл .5.11). Полная информация о росте древостоя приводится в табл. 5.12.
|
|
|
|
|
|
Таблица 5.10 |
||
|
Динамика параметров С1 |
и С2 моделей роста древостоев |
|
|||||
|
Нижегородская область. Древесная порода-береза. |
|
||||||
|
|
|
Класс бонитета – 3 |
|
|
|
||
Возраст,лет |
Высота,м |
Диаметр,см |
Запас,м3 |
Сумма |
||||
|
|
|
|
|
|
|
площадей |
|
|
|
|
|
|
|
|
сечения,м2 |
|
|
С1 |
С2 |
С1 |
С2 |
С1 |
С2 |
С1 |
С2 |
20 |
0,016 |
0,987 |
0,008 |
1,000 |
0,003 |
1,028 |
0,009 |
1,038 |
30 |
0,017 |
1,007 |
0,010 |
1,004 |
0,006 |
1,024 |
0,015 |
1,062 |
40 |
0,019 |
1,022 |
0,011 |
1,006 |
0,009 |
1,020 |
0,020 |
1,078 |
50 |
0,020 |
1,031 |
0,013 |
1,008 |
0,013 |
1,017 |
0,024 |
1,086 |
60 |
0,021 |
1,032 |
0,014 |
1,008 |
0,016 |
1,014 |
0,026 |
1,081 |
70 |
0,022 |
1,023 |
0,015 |
1,006 |
0,019 |
1,013 |
0,026 |
1,063 |
80 |
0,023 |
1,003 |
0,017 |
1,002 |
0,020 |
1,013 |
0,024 |
1,029 |
90 |
0,024 |
0,970 |
0,018 |
0,996 |
0,025 |
1,015 |
0,020 |
0,976 |
100 |
0,024 |
0,992 |
0,019 |
0,987 |
0,029 |
1,018 |
0,013 |
0,902 |
- 103 -
Таблица 5.11 Б.Результаты оптимизации таксационных показателей
Нижегородская область. Древесная порода-береза Класс бонитета-3
Возраст,лет |
|
|
Высота,м |
|
Диаметр,см |
|
Сумма,G |
|
Запас,м3 |
|||||||||||||
|
|
|
|
факт |
|
мод |
|
факт |
|
мод |
|
факт |
|
|
мод |
|
факт |
|
мод |
|||
16 |
|
|
|
4,5 |
|
5,1 |
|
2,8 |
|
2,9 |
|
2,4 |
|
|
3,20 |
5,8 |
8,3 |
|||||
19 |
|
|
|
5,7 |
|
6,0 |
|
3,6 |
|
3,5 |
|
5,1 |
|
|
4,70 |
19,4 |
15,7 |
|||||
26 |
|
|
|
8,4 |
|
8,2 |
|
5,0 |
|
5,2 |
|
10,9 |
|
|
8,90 |
47,6 |
39,5 |
|||||
30 |
|
|
|
10,1 |
|
9,3 |
|
6,6 |
|
6,2 |
|
15,0 |
|
|
11,49 |
78,3 |
56,6 |
|||||
41 |
|
|
|
12,3 |
|
12,4 |
|
8,5 |
|
9,2 |
|
14,1 |
|
|
18,24 |
90,4 |
112,2 |
|||||
45 |
|
|
|
14,6 |
|
13,4 |
|
9,6 |
|
10,2 |
|
25,0 |
|
|
20,35 |
136,9 |
133,9 |
|||||
46 |
|
|
|
14,7 |
|
13,7 |
|
12,2 |
|
10,5 |
|
15,7 |
|
|
20,84 |
106,0 |
139,4 |
|||||
59 |
|
|
|
15,0 |
|
16,5 |
|
13,4 |
|
13,8 |
|
26,8 |
|
|
25,76 |
230,3 |
207,6 |
|||||
60 |
|
|
|
16,3 |
|
16,7 |
|
14,2 |
|
14,1 |
|
27,4 |
|
|
26,03 |
220,0 |
212,5 |
|||||
89 |
|
|
|
20,7 |
|
20,5 |
|
19,8 |
|
19,8 |
|
28,2 |
|
|
28,47 |
310,0 |
311,5 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
Абсолютные ошибки по модулю |
|
|
|
|
|
||||||||||
Суммарная |
|
6,311 |
|
4,291 |
|
23,255 |
126,832 |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
Средняя |
|
0,631 |
|
0,429 |
|
2,326 |
12,683 |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Асимптотические значения |
|
|
|
|
|
|||||||||
Тмах |
|
|
23,3 |
|
|
25,0 |
|
33,7 |
349,4 |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 5.12 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица хода роста |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
Нижегородская область. Древесная порода-береза |
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Класс бонитета-3 |
|
|
|
|
|
|||||
лет |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Весь древостой |
|
|
|
|
|
|||||
|
Н,м |
|
Д,см |
|
Запас,м3 |
Сумма,G,м2 |
F |
|
N, |
|
Прирост,м3 |
|||||||||||
Возраст, |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,001 |
|
|
шт |
|
средний |
|
периоди ческий |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
2 |
|
|
3 |
|
|
4 |
|
|
|
5 |
|
6 |
|
|
7 |
|
8 |
|
9 |
|
20 |
|
6,3 |
|
3,8 |
|
|
19 |
|
|
5,3 |
|
0,552 |
|
|
4782 |
|
0,9 |
|
0,0 |
|||
30 |
|
9,3 |
|
6,2 |
|
|
57 |
|
|
11,5 |
|
0,557 |
|
|
3750 |
|
1,9 |
|
3,8 |
|||
40 |
|
12,1 |
|
8,9 |
|
|
107 |
|
|
17,7 |
|
0,498 |
|
|
2835 |
|
2,7 |
|
5,0 |
|||
50 |
|
14,6 |
|
11,6 |
|
161 |
|
|
22,6 |
|
0,488 |
|
|
2153 |
|
3,2 |
|
5,4 |
||||
60 |
|
16,7 |
|
14,1 |
|
212 |
|
|
26,0 |
|
0,490 |
|
|
1670 |
|
3,5 |
|
5,1 |
||||
70 |
|
18,3 |
|
16,4 |
|
256 |
|
|
28,0 |
|
0,499 |
|
|
1333 |
|
3,7 |
|
4,4 |
||||
80 |
|
19,6 |
|
18,3 |
|
290 |
|
|
28,8 |
|
0,512 |
|
|
1094 |
|
3,6 |
|
3,4 |
||||
90 |
|
20,6 |
|
20,6 |
|
314 |
|
|
28,3 |
|
0,537 |
|
|
909 |
|
3,5 |
|
2,4 |
||||
100 |
|
21,3 |
|
21,3 |
|
329 |
|
|
25,5 |
|
0,607 |
|
|
720 |
|
3,3 |
|
1,6 |
||||
- 104 -
Окончание табл 5.12
|
|
Отпад |
|
|
Общий |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Обьемодного ствола,м |
|
шт,N |
Запас,м |
Сумма запаса,м |
Запас,м |
Приростзапаса ,срм |
Прирост запаса.м |
Прирост запаса,% |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
3 |
3 |
3 |
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
20 |
- |
- |
- |
19 |
0,9 |
- |
- |
0,0039 |
30 |
1032 |
5 |
5 |
61 |
2,0 |
4,3 |
23,0 |
0,0151 |
40 |
915 |
10 |
15 |
122 |
3,0 |
6,1 |
9,9 |
0,0377 |
50 |
682 |
15 |
30 |
191 |
3,8 |
7,0 |
5,7 |
0,0748 |
60 |
483 |
18 |
49 |
261 |
4,4 |
7,0 |
3,6 |
0,1272 |
70 |
337 |
19 |
68 |
324 |
4,6 |
6,3 |
2,4 |
0,1920 |
80 |
239 |
19 |
87 |
377 |
4,7 |
5,3 |
1,6 |
0,2648 |
90 |
185 |
19 |
106 |
420 |
4,7 |
4,3 |
1,1 |
0,3449 |
100 |
189 |
26 |
132 |
461 |
4,6 |
4,2 |
1,0 |
0,4570 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- 105 -
- 106 -
-107 -
5.3. Автоматизация расчетов результатов измерений на пробной площади
Лес - составная часть биосферы. Это статистически устойчивая система. Для ее исследования используют метод пробных площадей (method of sample plots) путем сбора информации. С точки зрения практического использования, лесоводственную информацию можно разделить на первичную, производственную и нормативно-справочную. Под первичной понимают такую информацию, которую получают в процессе наблюдения или эксперимента в виде численных массивов, графиков и т.д.
Для целей лесного хозяйства в зависимости от степени изученности объекта закладывают пробные площади:
•для изучения хода роста древостоев;
•изучения товарной и сортиментной структуры древостоев;
•обоснования возрастов рубок древостоев;
- изучения эффективности лесохозяйственных мероприятий;
•установления признаков дешифрирования АФС;
•исследования процессов лесовозобновления на площадях после рубки леса;
•исследования естественного возобновления;
•тренировочные и т. д.
Пробные площади могут быть постоянными и временными.
По форме они могут быть прямоугольные и круговые с постоянным и переменным радиусом (с применением прибора Биттерлиха). На практике пробные площади являются основным источником первичной информации.
Получение информации методом пробных площадей можно разделить на 2 части:
1)полевые работы по закладке пробных площадей (ОСТ 56-69-83);
2)камеральная обработка результатов измерений на пробной площади
(ОСТ 56-69-83).
Ввиду большой трудоемкости камеральной обработки пробных площадей необходимо автоматизировать расчеты. В последнее время появилась возможность использования для этих целей персональных компьютеров. Для этого необходимо создание соответствующих программ.
5.3.1. Краткие исторические сведения
В течение 25 лет проводится работа по автоматизации обработки результатов измерений на пробной площади.
Большой вклад в эту работу внесли: МошкалевА.Г, Никитин К.Е., Моисеенш Ф.П., Воинов Н.Т., Чуенков B.C., Швиденю А.З., Юдиц-кий Я. А., Петухов Н.В. и другие.
Применялись следующие ЭВМ: Проминь, Минск-22,32, Наири, ЕС ЭВМ и в настоящее время - ПЭВМ, а также системы программирования: Автокад, FORTRAN, PL, Бейсик и др.
Из последних аналогов можно привести четыре программы.
-108 -
1)Программа "Проба" предназначена для обработки на ЕС ЭВМ материалов перечетов деревьев на пробных площадях и таксационных выделах. Программа создана в 1983 году в ЛЕННИЛХе и использует нормативные данные для северо-запада России.
Расчеты в программе полностью построены на математических моделях связи таксационных показателей.
2)Программа "Проба" (at.exe) обработки результатов измерений на пробной площади для ПК разработана в 1992 году на Поволжском лесоустроительном предприятии. Программа написана на алгоритмическом языке программирования "Паскаль".
3)Программа "Проба-92" разработана на кафедре лесной таксации УкрСХА в 1982 году и работала под управлением ДОС ЕС ЭВМ. В 1988 году переработана и дополнена на кафедре лесной таксации и лесоустройства МарПИ. Программа реализована в системе PRIMUS на ЭВМ ЕС-1045 и написана на алгоритмическом языке программирования FORTRAN-IY. В 1996 году алгоритм этой задачи значительно был дополнен и реализован на языке FORTRAN-77 и в среде СУБД FoxPro для персонального компьютера.
В1999 году разработан пакет прикладных программ "PROBA99"
Новая версия этого комплекса имеет следующие программные модули:
•Программа ввода результатов измерений на пробной площади по элементам леса и учетным деревьям (PROBAWOD).
•Автоматизация расчетов результатов измерений на пробной площади
(PROBA99).
•Числовые характеристики статистического анализа товарной структуры модельных деревьев и расчет сортиментных таблиц (stabd2v2, stabd4v2)
•Статистики модельных деревьев (studlk).
Программа PROBAWOD служит для формирования файла данных результатов измерений на пробной площади по элементам леса и учетным деревьям.
Программа PROBA99 предназначена для камеральной обработки результатов измерений на пробных площадях с рубкой и обмером модельных деревьев.
Программы stabd2v2 и stabd4v2 предназначены для составления сортиментных таблиц с параллельной статистической обработкой товарной структуры модельных (учетных) деревьев по ступеням толщины 2 или 4 см.
Программы studlk предназначена для статистической обработки информации модельных (учетных) деревьев на пробной площади.
4) Пакет прикладных программ для обработки результатов измерений на пробной площади "Проба-93" разработан в среде управления базами данных FoxPro для ПК в 1993 году на кафедре лесной таксации и лесоустройства МарГТУ по тематике дипломного проектирования.
Недостатки первых двух программ по обработке результатов измерений на пробной площади:
• программное обеспечение морально устарело;
-109 -
•разные технические средства и программное обеспечение;
•нет единого подхода при создании базы данных пробных площадей;
•файлы исходных данных не создаются и не сохраняются.
В связи с развитием технических средств и программного обеспечения появилась возможность создать и поддерживать базы данных пробных площадей в актуальном состоянии
.
5.3.2. Пакет прикладных программ "Проба-93
"
Для работы пакета прикладных программ необходим минимальный или базовый комплект персонального компьютера.
Программа требует около 1 мегабайта памяти на диске и около 300 килобайт оперативной памяти.
Пакет прикладных программ "Проба-93" разработан в среде управления базами данных FoxPro, который является мощным инструментом обработки данных, как в интерактивном режиме, так и при составлении программ.
Пакет прикладных программ внешне представляет собой систему меню выбора, окон ввода и информационных окон, с помощью которых программа взаимодействует с пользователем. Интерфейс программы разработан в соответствии со стандартами фирмы IBM.
ППП состоит из отдельных процедур и функций.
Впроцессе работы ППП использует несколько баз данных, содержащих нормативно - справочную информацию. Сведения об используемых базах данных приведены в табл. 5.13
Втабл. 5.14 приведен список файлов, входящих в пакет прикладных программ "Проба-93", и полная информация о них.
Файл исходных данных представляет собой базу данных и может использоваться для расчетов и корректировки неограниченное число раз. Он содержит всю исходную информацию по пробной площади и является объектом для расчетов. Его структура содержит поля для записи следующей информации:
• общие сведения по пробной площади;
• ведомости перечета по двенадцати элементам леса;
• ведомость перечета подроста;
• ведомость перечета подлеска.
Текстовый файл содержит полную информацию о пробной площади и предназначен для вывода на печать как документа.
|
|
|
- 110 - |
|
|
|
|
|
Таблица 5,13 |
Базы данных нормативно-справочной информации |
||||
Имя файла |
|
Размер,байт |
|
Назначение |
#D-H-RH |
|
30494 |
|
БзД для определения разрядов высот |
#POR-H-V |
|
4476 |
|
БзД для определения объемов стволов |
#BONITET |
|
3010 |
|
БзД для определения класса бонитета |
#H-G-M |
|
3438 |
|
БзД сумм площадей сечений при полноте 1,0 |
|
Перечнь файлов,входящих в пакет прикладных программ |
|||
|
|
―Обработка пробных площадей‖ |
||
Имя файла |
|
Размер, |
|
Назначение |
|
|
байт |
|
|
#PROBA.BAT |
|
104 |
Файл для запуска программы |
|
#PR.DBF |
|
19718 |
Шаблон для создания файла исходных |
|
|
|
|
данных |
|
#PROBA.INT |
|
289 |
Окно главного меню |
|
#D-H-RH |
|
30494 |
Бзд для определения разряда высот |
|
#POR-H-V |
|
4476 |
Бзд для определения обьемов стволов |
|
#BONITET |
|
3010 |
Бзд для определения класса бонитета |
|
#H-G-M |
|
3438 |
Бзд сумм площадей сечений при полноте 1,0 |
|
#PROBA.INT |
|
- |
Файл процедур |
|
В процессе работы программа сама создает файлы. Их назначение и сведения о них приведены в табл. 5.15.
Таблица5,15 Файлы,создаваемые пакетом прикладных программ‖Обработка
пробных пдощадей‖
Назначение |
Тип |
Расширение |
Размер |
База данных |
База данных |
FID |
20Кбайт |
исходной |
|
|
|
информации |
|
|
|
Документ для |
Текстовый |
TXT |
10Кбайт |
печати |
|
|
|
Особенности алгоритма
Алгоритм ППП "Проба-93" реализован в соответствии с ОСТ 56-69-83 "Пробные площади лесоустроительные". Но есть и дополнения, например: определение средней высоты, реализовано в виде пользовательской функции, вызываемой программой расчетов. Передаваемыми параметрами являются средний диаметр и порядковый номер элемента леса. Для расчета этих параметров подпрограмма использует замеры высот и диаметров модельных деревьев. Математическая модель кривой высот имеет вид: