CC BY
72
К ОБОСНОВАНИЮ НЕОБХОДИМОГО ЧИСЛА ПОСТОЯННЫХ ПРОБНЫХ ПЛОЩАДЕЙ ПРИ ГОСУДАРСТВЕННОЙ ИНВЕНТАРИЗАЦИИ ЛЕСОВ С УЧЕТОМ ТРУДНОДОСТУПНЫХ ТЕРРИТОРИЙ
Владимир Александрович Куделя
Западно-Сибирский филиал ФГУП «Рослесинфорг», 630048, Россия, г. Новосибирск, ул. Немировича-Данченко, 137/1; руководитель Департамента государственной инвентаризации лесов, к. с.-х. н., тел. (383) 315-32-01, e-mail: [email protected]
При проведении государственной инвентаризации лесов Сибири и Востока особую актуальность приобретает вопрос доступности территорий для закладки постоянных пробных площадей. Предлагаемый Методическими рекомендациями по проведению государственной инвентаризации лесов вариант закладки на недоступной территории фотопроб не позволяет совместную обработку их с постоянными пробными площадями, заложенными непосредственно в лесу. Анализу подвергнуты различные информационные модели по данным 381 ППП, заложенные в 2008 г. в лесном фонде Советского лесничества, с различной степенью охвата территории объекта ГИЛ (20-100%). По данным анализа для определения среднего запаса на 1 га на объекте ГИЛ с точностью 10% и уровне значимости 0,05 необходимо заложить 169 ППП, размещенных на 40% доступной территории.
Ключевые слова: государственная инвентаризация лесов, постоянные пробные площади.
NECESSITY OF CONSTANT TESTING SITES FOR STATE FOREST INVENTORY, TAKING INTO ACCOUNT HARD-TO-REACH TERRITORIES
Vladimir A. Kudelya
Branch of the Federal State Unitary Enterprise «Roslesinforg» «Zapsiblesproject», 630048, Russia, Novosibirsk, 137/1 Nemirovich-Danchenko st., Ph.D., Head of the Department of State Forest Inventory, tel. (383) 315-32-01, e-mail: [email protected]
In process of the state inventory of forests in Siberia and Far East it is very important to have accessible territories for laying out constant testing sites. The operating instructions on the state forest inventory suggest conducting photoreconnaissance on the hard-to-reach territories. That prevents from monitoring them simultaneously, with constant testing sites laid out in the forest. Different information models of 381 constant sites are analyzed. They were laid out in the forests of Sovetsky forestry in 2008 with different degree of territories coverage (20 - 100 %). According to the analysis it is necessary to lay out 169 constant testing sites on the 40% of the accessible territory.
Key words: state inventory of forests, constant testing sites.
С принятием в 2006 г. Лесного кодекса приоритетным направлением в области получения оперативной информации о лесах, своевременного выявления и прогнозирования развития процессов, оказывающих негативное воздействие на леса, их количественных и качественных характеристик впервые на законодательном уровне (ст. 90 Лесного кодекса) стало решение проводить государственную инвентаризацию лесов (далее - ГИЛ).
Государственная инвентаризация лесов - важнейший элемент национальной лесной политики. ГИЛ проводится в обязательном порядке в отношении лесов, расположенных на землях лесного фонда и землях иных категорий независимо от принадлежности, прав владения, распоряжения и пользования лесами. Это долгосрочная программа, направленная на получение статистически обоснованной информации о состоянии и развитии лесов России, для информационного обеспечения управления в области использования, охраны, защиты, воспроизводства лесов, а также в области государственного лесного контроля и надзора.
Инвентаризация лесов - это процесс сбора данных путем выборочного измерения леса, рассматриваемого как генеральная совокупность, основные характеристики которой могут быть получены на основе выборок, количество которых определяется в зависимости от заданной точности.
Выборочное исследование обладает существенными преимуществами по сравнению с другими методами получения статистических данных. К ним относятся:
- достаточно высокая точность результатов обследования благодаря применению высокоточных приборов, что приводит к сокращению ошибок регистрации;
- экономия времени и средств в результате сокращения объема работы, большая оперативность в получении данных о результатах обследования;
- возможность исследования очень больших статистических совокупностей;
- возможность исследования полностью недоступных совокупностей.
Последнее преимущество выборочного отбора является наиболее актуальным при проведении государственной инвентаризации лесов в масштабах всей страны.
Поскольку при проведении ГИЛ принято случайное распределение сети постоянных пробных площадей (далее - ППП), не исключается попадание их на территорию, сложную к доступу в транспортном отношении, так называемую труднодоступную территорию по отношению к объекту работ (лесничество). В приложении 5 к Методическим рекомендациям по проведению государственной инвентаризации лесов, утвержденными Приказом Рослесхоза от 10.11.2011 г. № 472 [1], приводятся критерии к выделению труднодоступных территорий, одним из важнейших среди которых признается наличие дорожно -транспортной инфраструктуры. Таким образом, объект работы ГИЛ должен делиться на две части: доступную - с закладкой в полевой период пробных площадей и недоступную с закладкой фотопроб и проведением на них исследований и измерений. Однако, несмотря на современные технологии получения информации с фотопроб с использованием космоснимков самого высокого разрешения, получить все показатели, предусмотренные требованиями «Методики...» [1] невозможно, а именно наличие их - основное условие для совместной обработки фотопроб и проб, заложенных в лесу.
Отсюда следует, что закладку фотопроб необходимо исключить из технологий проведения ГИЛ, акцентировав внимание на исследования возможностей
сокращения или полного непризнания наличия в объекте работ ГИЛ труднодоступных территорий.
Однако, в объектах ГИЛ Восточной Сибири и Дальнего Востока пред -полагается наличие труднодоступных территорий в размерах, не позволяющих реализовать подход, изложенный в пункте 2.6 [1], что «...если доступная для наземных работ территория характеризует все лесные страты, включая страты, расположенные на труднодоступной территории, то пробные площади закладываются в доступной части лесничества с последующим распространением результатов обработки данных пробных площадей на труднодоступную территорию», а значит не обойтись без дополнительного финансирования для использования специфичных видов транспорта (водный, вьючный, наземный высокопроходимый, авиатранспорты и прочее).
Объектом исследования стал лесной фонд Советского лесничества Ханты -Мансийского автономного округа.
Лесной фонд лесничества расположен в Западно-Сибирском северотаежном равнинном районе таежной зоны [2].
В прошлом это была сплошная таежная территория со свойственными ей эндо- и экзогенными процессами. Так было до прихода первых отрядов по освоению нефтегазопромыслового комплекса. Параллельно с ними шли и лесозаготовители. За 30-40 лет территория лесничества покрылась сетью дорог, некогда таежные массивы сменились вторичными лиственными молодняками, а освоение лесов продолжается.
В итоге леса, представленные основными таежными лесообразователями, характеризуются всем спектром возрастной структуры от молодняков до перестойных лесных участков. Производительность лесов - IV-V класс бонитета (среднепроизводительные), но встречаются лесные участки как высокопроизводительные (П-Ш класс бонитета) по поймам рек, так и низкопроизводительные ^а^а класс бонитета) на обширных заболоченных территориях.
С целью охвата всего многообразия лесной растительности в лесах лесничества была заложена 381 ППП с использованием программно-измерительного комплекса ГИЛ.
При определении необходимого количества ППП исходили из изменчивости запаса и принятой точности его определения (10%). Предполагалось, что подобная точность должна обеспечить (по расчетным данным) 5% -ю точность определения запаса лесного района и 1%-ю точность в лесах всей страны.
Нами исследованы различные модели размещения ППП в вариантах 20, 40, 60, 80%% наличия доступной территории. Перечисленные зоны доступности выделялись вдоль магистральных и любых проезжих дорог шириной 7 км, согласно Приложению 5 к «Методическим рекомендациям...» [1]. При их недостаточном количестве учитывались судоходные (для маломерных судов) реки лесничества.
Результаты измерений на ППП в 5-и зонах доступности были обработаны программно-вычислительным комплексом с целью сравнения объема измеренных деревьев и запаса их на 1 га (таблица 1).
Таблица 1
Распределение числа ППП с учетом доступности территории в лесном фонде
Советского лесничества (шт./ %)
Параметры доступность тер ритории
20% 40% 60% 80% 100%
Общая площадь, га 1097128
Площадь по выборке, га 228467 431814 661919 873433 1097128
Общее количество проб 381
Количество проб по выборке, шт./ % 116/30,4 180/47,2 269/70,6 342/89,6 381/100
На каждой ППП (при всех вариантах доступности территорий) вычислены средние величины, определены основные статистические параметры, характеризующие всю совокупность данных каждой пробной площади.
По результатам моделирования различных вариантов доступности территории Советского лесничества были получены статистические показатели основных характеристик пробных площадей в целом и раздельно по различным совокупностям (таблица 2).
Таблица 2
Основные статистические показатели изменчивости различных исследуемых
величин по данным измерения на ППП
100 80 60 40 20
1 Объем деревьев на ШШ М 2,878 2,928 2,975 2,700 2,404
т 0,190 0,200 0,222 0,243 0,274
о 3,708 3,691 3,635 3,253 2,946
N 381 342 269 180 116
Р 6,60 6,82 7,45 8,98 11,38
2 Запас древесины на 1 га М 109,870 112,397 113,323 109,310 103,308
т 4,982 5,269 5,897 6,740 8,070
о 97,240 97,440 96,720 90,420 86,920
N 381 342 269 180 116
Р 4,53 4,69 5,20 6,17 7,81
М - среднее значение; т - ошибка среднего; а - стандартное отклонение; N - число ШШ; Р - точность опыта
Как показал статистический анализ данных по ППП, точность определения среднего объема деревьев для всех ППП существенно превысила заданный уровень (10 %), и составила 6,60% от среднего значения. Кроме того, даже при существенном сокращении выборки до 180 ППП для 40% доступности территории, точность определения не вышла за пределы требуемой (8,98%). Для среднего запаса древесины в пересчете на 1 га, точность оказалась еще выше: для всей совокупности - 4,53%, а для выборки при 20% доступности - 7,81%.
Учитывая большой объем наблюдений (количество ППП), определенные значения варьирования объемов и запасов можно считать свойственными для ППП лесного района. Исходя из этого варьирования, можно определить количество требуемых наблюдений для заданной точности средних значений и заданной точности предельной ошибки. В случае бесповторной выборки:
I2 а2К П ~ КА2 +12 а2 ’
где п - количество требуемых наблюдений (ППП);
1 - значение критерия Стьюдента для принятой точности предельной ошибки и численности выборки; о - стандартное отклонение;
N - численность генеральной совокупности (381 ППП);
А - предельная ошибка.
Критерии Стьюдента принимались в соответствии с ближайшими табличными значениями [3]. Задаваемая точность средних принималась 10 и 5%, точность предельной ошибки принималась на уровне 0,90 и 0,95 (Р), что соответствует уровню значимости 0,1 и 0,05.
Таблица 3
Количество пробных площадей при разной доступности и задаваемой точности
определения основных показателей
Условия Заданная точность, % Статистика Доступность территории
100 80 60 40 20
Объем деревьев на ШШ
Фактические значения N 381 342 269 180 116
Р 6,6 6,82 7,45 8,98 11,38
Р = 0,9 10 п 207
1 = 1,6487 5 п 315
Р = 0,95 10 п 239
Ї = 1,9659 5 п 332
Запас древесины на 1 га
Фактические значения N 381 342 269 180 116
Р 4,53 4,69 5,2 6,17 7,81
Р = 0,9 10 п 137
1 = 1,6487 5 п 263
Р = 0,95 10 п 169
і = 1,9659 5 п 290
Количество требуемых пробных площадей, полученное для разных условий точности, свидетельствует о возможности их существенного сокращения, особенно для уровня 10% точности (таблица 3). В особенности это относится к определению средних запасов по всей совокупности ППП. При этом может оказаться достаточным обследование 20-40% территории.
Регрессионный анализ зависимости количества пробных площадей от доли доступной территории позволил представить их достаточно точную функциональную зависимость (рисунок 1), которая хорошо описывается полиномом третьей степени, а полученные коэффициенты позволили ориентировочно определить необходимую долю обследуемой (доступной) территории.
100 -|
=° 90 -
| §0 -
н 70 -
& 60 -
5 50 -
2 40 -
130 ■
620-
^ ю -о -о
Рис. 1. Зависимость количества ППП и доли доступной территории
В частности, для заданного количества пробных площадей (таблица 3) необходимая территория обследования (доступная) варьирует в зависимости от требуемого количества пробных площадей (таблица 4).
Таблица 4
Необходимая доля доступной территории для обеспечения заданной точности
Условия Заданная точность, % Количество ШШ Доля доступной территории, %
Р = 0,9 10 207 49,6
1 = 1,6487 5 315 82,7
Р = 0,95 10 239 57,8
X = 1,9659 5 332 90,6
Р = 0,9 10 137 28,7
X = 1,6487 5 263 64,4
Р = 0,95 10 169 39,2
X = 1,9659 5 290 73,0
По результатам оценки влияния размещения постоянных пробных площадей с выделением доступных и труднодоступных территорий на основные результаты, получаемые при определении объемов и запасов лесов путем компьютерного моделирования можно сделать следующие выводы:
1. Статистические характеристики древостоев на ППП, в частности значения варьирования объемов и запасов, получены на большом исходном материа-
ле, и могут использоваться при планировании ГИЛ на сходных территориях в пределах лесорастительного района;
2. Точность определения среднего объема деревьев для всех ППП существенно превысила заданный уровень. Кроме того, даже при существенном сокращении выборки точность определения не вышла за пределы требуемой.
3. Количество требуемых пробных площадей, полученное для разных условий точности, свидетельствует о возможности их существенного сокращения. Для определения среднего запаса на 1 га на объекте ГИЛ с точностью 10% и уровне значимости 0,05 необходимо заложить 169 ППП, размещенных на 40% доступной территории.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Приказ Федерального агентства лесного хозяйства от 10.11.2011 г. № 472 «Об утверждении Методических рекомендаций по проведению государственной инвентаризации лесов». Электронный ресурс: http://base.garant.ru/70146336/.
2. Приказ Федерального агентства лесного хозяйства от 09.03.2011 г. № 61 «Об утверждении Перечня лесорастительных зон Российской Федерации и Перечня лесных районов Российской Федерации» [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.rosleshoz.gov.ru/docs/leshoz/109
3. Лакин Г. Ф. Биометрия. - М.: Высш. шк., 1980. - 293 с.
© В.А. Куделя, 2013
