5 Zbornik gozdarstva in lesarstva 34, 1989, s. 5-20 GDK 524.63:583 IZBOLJŠANJE UČINKOVITOSTI IN INFORMACIJSKE VSEBINE GOZDNE INVENTURE S STRATIFICIRANIM VZORČENJEM David HLADNIK* Milan HOčEV AR** Izvleček S stratificiranjem gozdne površine v homogene sestoje povečamo učinkovitost gozdnih inven- tur. V gozdu Hrastičje smo s stratificiranjem s pomočjo fotogrametrično izdelane sestojne karte izboljšali oceno poprečne lesne zaloge, hkrati pa smo povečali konkretnost podatkov te- renskega snemanja. Primerjava stratificiranega in nestratificiranega vzorčenja v obravnava- nem gozdu kaže, da pri neupoštevanju stratificiranja potrebujemo za dosego iste točnosti oce- ne lesne zaloge 50 % več vzorčnih ploskev. Fotogrametrična sestojna karta je dober pripomo- ček pri stratificiranju gozdne površine. Ključne besede: gozdna inventura, stratijiciranje, sestojna karta IMPROVEMENT OF THE EFFICIENCY ANO OF THE INFORMATION CO NTENT OF FOREST INVENTORY BY MEANS OF STRA TIFIED SAMPLING David HLADNIK* Milan HOČEVAR** Abstract By stratifying areas into homogeneous stands, the efficiency of forest inventory is increased. Through stratification carried out with the help of a chart of aerially mapped stands, we have improved the evaluation of the general growing stock in the forest of Hrastičje. At the same tirne we have also increased the concreteness of collected data. A comparison between strati- fied and non-stratified sampling in the mentioned forest shows, that when stratification is not taken into consideration, we need 50 % more sample plots in order to achieve the same accu- racy when evaluating growing stock. An aerial stand map is an excellent instrument when stra- tifying forest areas. Key words: Jorest inventory, stratijication, stand map * dipl. ing. gozd., Biotehniška fakulteta, VTOZD za gozdarstvo, 61000 Ljubljana, Večna pot 83 ** dr., dipl. ing. gozd., izredni profesor, Biotehniška fakulteta, VTOZD za gozdarstvo, 61000 Ljubljana, Večna pot 83 6 Zbornik gozdarstva in lesarstvo, 34 VSEBINA l UVOD 2 NAMEN NALOGE 3 METODE DELA IN PREDSTAVITEV OBJEKTA 4 REZULTATI 4.1 Stratificiranje po razvojnih fazah sestojev 4.2 Stratificiranje po razvojnih fazah, mešanosti in sestojnem sklepu 5 SKLEPI 6 LITERATURA 7 ZUSAMMENFASSUNG 7 Hladnik, D., Hočel'ar, M.: /zboljšanje učinkovitosti in informacijske vsebine gozdne ... 1 UVOD Gozd in gozdni prostor sta nerazumno obremenjena z vplivi človekove dejavnosti, morda pa še bolj usodno z vplivi, ki prihajajo iz negozdnega okolja. Gospodarjenje z gozdom in gozdnim prostorom, ki želi vsaj ohraniti navidezno ravnovesje med nji- ma in družbo, zahteva dobro poznavanje njunih temeljnih značilnosti v danem tre- nutku, še pomembnejše pa je odkrivanje njunih razvojnih poti v nizu časovnih ob- dobij. Zaradi prostorske razprostranjenosti in zahtev po čedalje številnejših podat- kih in informacijah (kakovostnih in količinskih) ju ne moremo izmeriti v celoti - zadovoljimo se z ocenami njunih značilnosti, ki jih dobimo z gozdnimi vzorčnimi inventurami. Ocene so vedno obremenjene z napakami, ki se jim ne moremo izogniti niti ob izme- ri gozda v celoti (CUNIA 1985). Zanesljivost naših spoznanj (ocen) je razen od veli- kosti vzorca, na podlagi katerega sklepamo o celoti, odvisna predvsem od variabil- nosti v proučevani populaciji. V homogenih populacijah je zanesljivost ocen večja, hkrati pa so tudi zbrani parametri konkretnejši, saj se v okviru proučevanih značil­ nosti nanašajo na prostorsko opredeljene enote. Pri praktičnem delu lahko v okviru časovnih in finančnih omejitev povečujemo velikost vzorca, na variabilnost pa ne moremo neposredno vplivati. Slovenski gozdovi so na majhnih površinah izredno pestri. Posamezne razvojne faze in mešanost drevesnih vrst se med seboj mozaično prepletajo, pogosto je že v naj- manjši ureditveni enoti več različnih sestojnih tipov. Zanesljiva vzorčna ocena v os- novni ureditveni enoti je zaradi velike variabilnosti težko dosegljiva, velikosti vzor- ca pa zaradi visokih stroškov terenskega dela ni mogoče enostavno povečevati._ S stratificiranjem heterogenih populacij želimo oblikovati več delnih homogenih po- pulacij (stratumov). Njihovo oblikovanje je uspešno, če dosežemo, da je variabil- nost v posameznih stratumih majhna, razlike med njimi pa so čim večje. Oblikovanje stratumov je subjektivno in določeno s kriteriji razvrščanja in prostorskega razme- jevanja, kar zahteva dobro poznavanje osnovnih značilnosti proučevanih populacij (KOTAR 1977). 2 NAMEN NALOGE Dolga tradicija gospodarjenja v slovenskih gozdovih nam nudi bogato zakladnico znanja, ki nam odstira neznanke o njihovem razvoju in vzrokih za današnjo podo- bo. Gozdove in prostor, kjer se razprostirajo, dobro poznamo, saj smo jih dodobra prepredli s potmi, cestami, jih ujeli v oddelke in odseke. Način gospodarjenja je deklarativno podrejen človeku in gozdu. Posledica takega gospodarjenja je izred- na pestrost, ki je obema - naravi in človeku pogodu, vendar je pogosto komaj ob- 8 Zbornik gozdarstva in lesarstva, 34 vladljiva pri zbiranju podatkov, njihovi analizi in oblikovanju spoznanj, pomemb- nih za odločanje. Namen naloge je prikazati pripomoček pri obvladovanju pestrosti v gozdovih - stratificiranje gozdne površine in opozoriti na prednosti, ki jih tak način dela zago- tavlja. Oblikovanje homogenih enot, oziroma vsaj delno zmanjšanje heterogenosti, je nujno tudi zaradi uporabe podatkov v različnih informacijskih sistemih (ne samo v gozdarskem informacijskem sistemu), ki jih je smiselno graditi le, če smo sposobni zagotoviti kakovostne podatke zanje. Kakovostni podatki morajo zadoščati naslednjim načelom (HOČEVAR 1988): - da so količinsko opredeljeni (z zadostno in znano točnostjo), - da so konkretni (nanašajo se na homogene enote), - da so prostorsko opredeljeni, - da so relevantni (v povezavi s ciljno informacijo). 3 METODE DELA IN PREDSTAVITEV OBJEKTA Za ponazoritev načel stratifikacije smo izbrali gozd ob zaselku Meja (Hrastičje), ki leži ob cesti med Medvodami in Kranjem. Gozd meri 93,54 ha, z vseh strani ga ob- dajajo kmetijske površine Sorškega polja. V naravno gozdno združbo gabra in hra- sta na plitvih do srednje globokih rjavih tleh na savskem produ je bila umetno vneše- na smreka, ki je prevladujoča drevesna vrsta. Gozd je prepreden s številnimi potmi, ki so jih kmetje, lastniki gozda, zgradili po parcelnih mejah. Velika pestrost in raz- drobljenost površin (poprečna velikost parcele je 0,6 ha) sta oviri za izvedbo tako vzorčne inventure kot polne izmere lesne zaloge po posameznih ureditvenih enotah. Razen v dveh večjih strnjenih sestojih se razvojne faze, mešanost in sklep sestojev prepletajo in kljub odlični• karti (TTN v merilu 1 : 5000) otežujejo preglednost. Osnovno ogrodje stratifikacije so bili s pomočjo aeroposnetkov izločeni sestojni ti- pi, ki smo jih oblikovali na podlagi fotointerpretacijskega ključa (tabela 1). Tabela 1: Fotointerpretacijski ključ za oblikovanje sestojnih tipov Tabelle 1: Fotointerpretationsschluessel f uer die Ausscheidung von Bestandestypen - razvojna faza sestoja: 1 mladovje 2 mlajši drogpvnjak 3 starejši drogovnjak 4 mlajši debeljak 5 starejši debeljak 6 raznodobno (dctom < 10 cm) (10-19 cm) (20-29cm) (30-39 cm) (dctom > 40 cm) 9 Hladnik, D., Hočevar, M.: /zholjšanje učinkovitosti in informacijske vsebine gozdne ... - mešanost: - sklep: 1 iglavci 2 iglavci 3 iglavci 4 iglavci ~91 % 51-90 OJo 11-50% < 11 OJo 1 normalen, gost 2 rahel 3 vrzelast 4 pretrgan S fotogrametrično izdelano sestojno karto je bilo izločenih 210 sestojev, poprečna površina tako oblikovanih enot stratificiranja pa znaša le 0,45 ha, kar jasno nakazu- je veliko heterogenost v izbranem objektu. Stratificiranje gozdne površine v homogene sestoje poveča učinkovitost gozdnih in- ventur, če vzorčimo s proporcionalno razmestitvijo vzorčnih ploskev po posamez- nih stratumih. Trditev velja, če je edini namen inventure dobiti oceno lesne zaloge v danem inventurnem obdobju. S prestratifikacijo (predhodno) oblikujemo stratume in po njih porazdelimo optimalno število vzorčnih ploskev. Razporeditev optimira- mo glede na stroške in varianco ocene parametrov (lesne zaloge) po posameznih stratumih. Pri takem načinu dela nastopijo težave, ko želimo spremljati razvoj gozda v več suk- cesivnih inventurnih obdobjih. Meje stratumov se s časom spreminjajo in te spre- membe so tudi predmet naših opazovanj. Po dveh ali treh inventurnih obdobjih je problem prekompleksen, da bi ga bilo mogoče rešiti v okviru statističnih načel defi- niranja zanesljivosti ocen. Razen v primeru, ko so stratumi permanentne geografske enote, je umestno, da se prestratifikaciji odpovemo (CUNJA 1985). Vzorčne ploskve je bolje postaviti nestratificirano s sistematično vzorčno mrežo in nato s poststratifikacijo (naknadno) oblikovati homogene enote. Dodatna prednost poststratifikacije nastopi tudi tedaj, ko pri oblikovanju nesorodnih informacij upo- rabljamo različne kriterije stratificiranja (posnamemo jih pri terenski izmeri) oziro- ma ne moremo zagotoviti učinkovitega stratificiranja z enim samim sistemom strati- fikacije (integralne gozdne inventure). Zaradi prilagodljivosti je poststratifikacija uporabna tudi ob spremenjenih zahtevah gospodarjenja, ob upoštevanju možnosti povezovanja niza inventurnih obdobij jo obravnavamo enako, če ne celo kot bolj učinkovito od prestratifikacije. V izbranem gozdu smo zaradi navedenih izhodišč opravili vzorčno gozdno inventu- ro z uporabo sistematične mreže velikosti 100 x 100 m. Ob uporabi sistematičnega vzorčenja lahko privzamemo, da sistematična mreža zagotavlja slučajnostno izbiro vzorcev, če je gozdni prostor sestavljen iz majhnih enot, slučajnostno porazdeljenih 10 Zbornik gozdarstva in lesarstva, 34 Slika l: Sestoj na karta, izdelana na podlagi fotointerpretacije aeroposnetkov v me- rilu 1 : 10000. (Razvojne faze poudarjene z rastrom) Bild 1: Bestandeskarte hergestellt auf grund der Luftbildauswertung. (Entwick- lungsphasen durch die Rastrierung hervorgehoben) ,· ... , • IILADOVJf o -.A.llil IIIIOOOVNJAK rn .-.., DIIOQOWNJM( §3 -.A.llil onEUoU< , , \ ~/ ~~~--~--~--, .. i,-~ .... ------- -~ - - 300m - ·· - 11 Hladnik, D., Hočevar, M.: Izboljšanje učinkovitosti in informacijske vsebine gozdne ... po površini (LOETSCH in HALLER 1964). Za oceno temeljnice smo izbrali kotno- števno (Bitterlichovo) metodo s faktorjem 2, na vsaki ploskvi pa smo posneli podat- ke o sestoju po enakih kriterijih kot pri izdelavi fotogrametrične sestojne karte. Sne- manje so jeseni 1988 opravili študentje 3. letnika gozdarstva. Po načelih poststratifikacije smo podatke zbrali v dveh neodvisnih delovnih postop- kih (HOČEVAR 1984): 1. stopnja: Izmera hektarske lesne zaloge na vzorčnih ploskvah na terenu 2. stopnja: Izločanje in razmejevanje sestojnih tipov na aeroposnetkih, izmera nji- hovih površin in oblikovanje stratumov. Terenske vzorčne ploskve smo razvrstili po posameznih stratumih s pomočjo koor- dinat sistematične vzorčne mreže. 4 REZULTATI Vzorčno izmero smo opravili na 99. vzorčnih ploskvah in prek ocene temeljnice iz- računali hektarske lesne zaloge. Na podlagi fotogrametrično izdelane sestojne karte V m}ha 400 300 200 100 l~ 284,3 -100 -200 -300 Slika 2: Odkloni od ocene poprečne vrednosti lesne zaloge celotnega gozda za posa- mezne vzorčne ploskve. Bild 2: Abweichungen der Vorratswerte einzelner Probeflaechen vom Gesamt- durchschnitt 12 Zbornik gozdarstva in lesarstva, 34 in kontrole med snemanjem na terenu smo 7 vzorčnih ploskev, ki so bile postavljene: v mladovju, izločili iz nadaljnje obdelave. Ocena poprečne lesne zaloge v merskih sestojih (površina z lesno zalogo) znaša 284,3 m3 /ha (intervalna ocena pri 5 OJo tve- ganju: 258,1 do 310,4 m3/ha). Odkloni po posameznih ploskvah od ocene poprečja za celotni gozd so prikazani na sliki 2. Zaradi lažje poznejše primerjave so ploskve urejene po naraščajoči razvojni fazi in ne po zaporedju koordinat. 4.1 Stratificiranje po razvojnih fazah sestojev Stratifikacijo smo izvedli s pomočjo sestojne karte in za posamezne stratume izraču­ nali ocene poprečnih lesnih zalog. Pregled ocen po posameznih stratumih - razvoj- nih fazah je podan v tabeli 2 in sliki 4. Tabela 2: Ocene lesnih zalog po posameznih stratumih (programski paket SPSS PC Tabelle 2: Vorratsschaetzungen fuer einzelne Straten Stratum n y sy se Interval zaupanja Grp 2 21 188.3667 93.3483 20.3703 145.8750-230.8583 Grp 3 15 215.1867 72.2504 18.6550 175.1757-255.1976 Grp 4 17 342.3294 81 .2155 19.6977 300.5722-384;0866 Grp 5 30 362.6700 129.4774 23.6392 314.3224-411.0176 Grp 6 9 252.1667 107.9437 35.9812 169.1939-335.1394 Skupaj 92 284.2685 126.1426 13.1513 258.1451-310.3919 Pri uporabi obrazcev za oceno poprečne lesne zaloge s stratificiranim vzorčenjem potrebujemo informacijo o površinskih deležih posameznih stratumov (ZOEHRER 1980): M V = [ PjVj j = 1 M s2 = r P-s2 J J j = 1 Vj - ocena poprečne lesne zaloge v j-tem stratumu P· - površinski delež stratuma SJ - ocena variance v j-tem stratumu. Zanesljiva ocena deleža posameznih razvojnih faz je dosegljiva le z izmero površin na sestojni karti s planimetrom ali rastersko metodo. V prikazanem primeru se oce- ne deležev površin posameznih stratumov (število vzorcev, ki ležijo v posameznem stratumu) presenetljivo dobro ujemajo s pravo vrednostjo (planimetrična izmera 13 Hladnik, D., Hočevar, M.: Izboljšanje učinkovitosti in informacijske vsehine gozdne ... površin na sestojni karti), toda neposredna ocena površine stratumov na osnovi šte- vila vzorcev, ki padejo vanje, je zaradi premajhnega števila vzorcev nezanesljiva (HOČEVAR 1983). Površina ha r-7 1 1 1 1 ' I r-, 1 1 1 1 r-, 1 1 1 1 1 1 11 prava vrednost ,--, 1 1 o 1 1 ocena 1 1 r-, 1 ' , 1 interval zaupanja Slika 3: Primerjava ocen površin (z označeno intervalno oceno) s pravimi površina- mi posameznih stratumov. Bild 3: Vergleich der Flaechenbestimmung der ausgeschiedenen Straten durch Raster- und Planimetrierungsmethode (dunkel-planimetriert, weiss- Probe- flaechenzaehlung Z oblikovanjem stratumov po razvojnih fazah setojnih tipov smo izboljšali interval- no oceno poprečne lesne zaloge (264,9 m3 /ha - 307,8 m3 /ha). Zaradi ujemanja ocen površin s pravo vrednostjo so razlike med izračunom v tabeli 2 in izračunom z zgornjima obrazcema nepomembne. Pomembna prednost stratificiranega vzorčenja je zmanjšanje potrebnega števila vzorčnih ploskev za dosego predpisane točnosti ocene lesne zaloge v posamezni ure- ditveni enoti. Za dosego ocene, katere napaka ne presega lOOJo (pri 5 OJo tveganju), potrebujemo v predstavljenem gozdu pri stratificiranem vzorčenju 52, pri nestratifi- ciranem vzorčenju pa 78 vzorčnih ploskev (velja za kotnoštevno metodo s faktor- jem 2). 14 Zbornik xozdarstva in lesarstva, 34 v m• ha 400 300 200 100 284.3 -,~~11Mr -- -- * -100 -200 -300 ml. drogovnjaki st.drog