伐区设计的误差分析与提高伐区设计精度方法
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摘 要：本文所指的伐区设计，主要是指商品林中的人工杉木林皆伐伐区设计。在伐区设计中如果设计负误差过大，既浪费了限额采伐指标又影响集体或个人的经济利益；如果设计正误差过大，则会造成森林资源的过量采伐，设计人员将承担一定的法律责任，轻者违法，重者犯罪。为提高伐区设计精度，确保各方的利益不受损害，本文系统分析了伐区设计中的误差构成及其对设计精度的影响，并在此基础上提出了减少误差精度的技术方法。
关键词：伐区设计；误差分析；设计精度
中图分类号：S757 文献标识码：A
伐区设计是基层林业技术人员所从事的重要技术工作之一，熟练的掌握伐区设计技术，确保伐区设计精度，对国家、集体、林农和设计人员来说意义重大。笔者每年要参与伐区设计数万立方米，现将自己在实践中不断摸索的经验总结如下，与各位同仁商榷。
1 伐区设计的常用方法和技术标准
按照《湖南省林业采伐伐区调查设计技术规定》（以下简称《规定》），伐区调查由面积调查和蓄积调查两大部分组成：面积调查可采用罗盘仪实测和地形图调绘及GPS3种方法，其调查精度须在95%以上；蓄积调查有全林实测法、标准地调查法和角规样地调查法，调查精度须达到90%以上。实践中，面积调查普遍采用地形图调绘法，蓄积调查普遍采用角规样地法。
1.1 地形图勾绘法测算面积的技术要求
采用万分之一地形图，对伐区进行对坡勾绘，用求积仪、方格网或电脑求算面积，至少求算2次，以2次的平均数为准，面积的测算误差应保证在5%以内。
1.2 角规样地法的技术要求
按照《规定》，选择有代表性的地段，用断面积系数1.0的角规控制检尺，测定各径阶树木的平均高，查二元立木形高表和出材率表计算每公顷采伐蓄积和出材量，然后根据角规样地得出的每公顷采伐蓄积和出材量推算小班采伐蓄积及出材量。伐区面积在1hm2以下设5个角规点，每增加0.5hm2增设1个。
1.3 形高值和出材率系数
根据《规定》，采用的数表为《湖南省林业调查常用数表》。
2 伐区设计中的误差分析
2.1 面积凋查误差分析
用地形图勾绘面积容易出现误差的情形有以下5种：代区面积较少，伐区边界无明显地形地貌特征，不方便勾绘；伐区中零星分布有空地、荒地和灌木林地，面积少且分布的形状不规则；伐区边界与“单线”道路、悬崖相接；伐区中有林中道路；伐区中有峡谷或无立木水沟。
2.2 蓄积误差分析
单位面积蓄积量误差由角规样地选择误差俗称选点误差、角规绕测误差、树高测量误差和数表计算误差等组成。
2.2.1 选点误差
选点误差是蓄积调查中影响精度最大的因素之一，是抽样误差中最不好控制的一个误差。按照抽样理论，选点越多，精度就越高。因此在伐区设计时我们要尽可能多选点，但选点也不可能无限地多，于是《规定》要求；采伐面积在1hm2以下设5个点，以后每增加0.5hm2增设1个角规点。从点的数量来说，这已是一个明确的规定了，因此在实践中很少有人对角规的数量再进行研究。研究得比较多的问题是按照技术规程怎样保证所选角规点的代表性问题。经常从事伐区设计的人员都知道伐区中的点有“好点”和“差点”之分，这是伐区设计中的一个普遍现象，即使在林相相对整齐的一个坡面的山顶和山脚之间也会出现这样的情况，有时“好点”和“差点”之间的每公顷蓄积量相差2倍以上。在伐区设计时，“好点”选得多，则设计蓄积偏高；“差点”选得多，则设计蓄积偏低。“好点”与“差点”之间差距大，则选点的难度大，设计误差偏大；“好点”与“差点”之间的差距小，则选点相对容易，误差较容易控制。
2.2.2 角规绕测误差
因林地灌木丛生、坡度大，给角规绕测带来了一定的难度，在实际工作中一般采用目估绕测，其精度主要与工作经验有关。
2.2.3 树高误差
因树高测量比角规绕测难度大，目前还没有一种较科学的仪器来准确地对树高进行测量（一般的测高器在坡度大的林地简直无法开展工作），所以在实践中多会采用目测法。
2.2.4 数表误差
目前，计算每公顷出材量时采用的数表是《湖南省林业调查常用数表》，在应用中发现，以下2种情况会产生数表误差：速生丰产林或达到了速生丰产林生长指标的林分会产生偏低的误差；树木生长较差，径高比大（粗而不高）的林分会产生偏高的误差。
2.2.5 蓄积量误差的对比分析
影响单位面积蓄积的误差有4种，其中角规绕测误差和树高测量误差属于一种系统误差，只要认真按要求去做，工作细心负责，所采用的测量方法手段先进，就能将误差控制在允许的范围之内，甚至达到100%的准确；数表计算误差也是一种系统误差，只要经过科学的测算就能够知道这种误差有多大，怎样纠正；唯有选点误差属于随机性大的抽样误差，它随意性强，对蓄积量的精度影响最大。因此，在伐区设计中，控制好选点误差是保证伐区设计精度的关键。
3 误差的控制方法
3.1 角规绕测误差的控制方法
在角规绕测工作中，对于一般的初级技术人员来说，必须带好角规和皮尺，用角规绕测以后还要对一些临界木用皮尺进行丈量确认。对于技术熟练的工作人员来说，也必须用皮尺对一些临界木进行测量。经常从事目测的人员要特别注意平地与坡地、好林分与差林分等不同情况下所产生和视觉差异，只有对不同的林分目测多了，才能保证目测的基本精度，特别要注意的问题有两个：每一个角规样地至少要有2个以上的技术人员同时目测，互相比较才能发现问题；不能太过自信，一定要把皮尺用好，对“争论木”必须用皮尺丈量。这是保证角规绕测精度的2条技术要领。
3.2 测高误差控制方法
林分树高的测量多用目测法，但是这种目测还必须与现有的测高工具搞好结合：与测高器搞好结合，主要用于平地与缓坡地；与样木搞好结合，主要用于陡坡地。另外，可以研究径阶与平均高相关性，一般情况下径阶平均高是有规律可寻的，同一径阶平均高的差异主要与立地条件、树龄、林分密度等因素有关。这些规律笔者虽然有所研究，但由于工作范围较窄，普遍性不够，在此不再赘述。
3.3 抽样（选点）误差的控制方法
“抽样必有误差”，这就是抽样误差，俗称选点误差。如何控制选点误差，笔者根据多年实践经验总结如下：
3.3.1 伐区蓄积量的计算公式
伐区蓄积量的计算公式为：M=S×{（Σm）/N}。（其中：M代表伐区的蓄积量，S代表伐区面积，m代表每个角规点的蓄积量，N代表角规样地的数量）。根据统计学原理，角规点之间蓄积量的极限误差越少（极限误差就是最大值或最少值与当作真实值的估计值之间的差值）和总体特征数越近正态分布，抽样误差就越少。也就是说林相越整齐，角规点之间的绕测结果越接近，抽样误差就越少。我们认为不管一个伐区总体特征数是否呈正态分布（呈正态分布更好），只要极限误差
达到20%以上，就应该将该伐区分成2个以上的小伐区，要通过减少伐区面积的方法将伐区的极限误差控制在这20%的范围以内。
3.3.2 正确处理“特殊点”
如伐区为零星分布有小面积的空地、“残林”、水沟和林中道路等“特殊点”时，在这些地方设置角规必定会使极限误差增大，而不在这些地方设置角规点似乎又不太合理。处理这些“特殊点”的最好的办法是不在其内设角规点，但可将其处理成长方形、正方形、圆形等规则几何图形丈量面积，并从伐区总面积中扣除。
3.3.3 分层分段设点
有时伐区的角规极限误差较大，但不便于将伐区一分为二（譬如一个坡面的上部和下部），对于这种情况就应该采用分段抽样，分层设点的办法。如果是一个坡面就将坡面横切一刀，找准横切高线的位置，上下分开抽样，分别计算，这就是分层抽样法。采用分层抽样应满足以下2个条件：层与层之间界线明显，面积求算容易；层内角规点的极限误差在这20%以内。
3.3.4 机械等距布点
角规点的选取在充分兼顾伐区上中下、左中右等情况后尽量采用机械等距布点，只有在遇到“特殊点”时，才考虑该角规点的移位或放弃，尽量减少人为因素影响。