Изобретение относится к технике лесной таксации и может быть использовано в лесном хозяйстве, лесной промышленности и лесоустройстве. Существующий уровень техники определения запаса древостоя характеризуется погрешностями ±15%.
Известен способ определения запаса древостоя с помощью нормальных таблиц хода роста лесонасаждений, в котором путем использования этих таблиц по бонитетам измеряется полнота древостоев и определяются видовые высоты деревьев (Загреев В.В. Географические закономерности роста и продуктивности древостоев. – М.: Лесная промышленность, 1978. – С.71-90).
Недостатком аналога является то, что нормативные таблицы хода роста древостоев являются усредненными и не учитывают особенности формообразования древесных стволов и запасов отдельных выделов древостоев. Полнота древостоев определяется с погрешностями ±15%. Видовые высоты древостоя также определяются с существенной погрешностью. В целом погрешности этого аналога не ниже ±15%.
В качестве прототипа выбран способ определения запаса древостоя, в котором путем определения видовых чисел, плотности древостоя по диаметру, с измерением высоты, с измерением среднего расстояния между деревьями, с определением среднего диаметра древостоя, с вычислением по модельным деревьям нового видового числа, с измерением высоты точки касания прямой, проведенной из вершины ствола дерева к формообразующей кривой, с определением запаса по предложенным формулам запаса древостоя (Патент РФ №2050115, A01G 23/00, опубл. 20.12.1995).
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, принятого за прототип, относится то, что в известном способе имеются значительные погрешности в определении видовых чисел и плотности древостоя по диаметру. Имеются сложности определения среднего расстояния между деревьями и здесь возникают дополнительные сложности и погрешности с измерением и определением высоты точки касания прямой, проведенной из вершины ствола дерева к формообразующей кривой.
Изобретение решает задачу повышения точности определения запаса древостоя с достижением технического результата – упрощение способа и снижение погрешности измерений.
Для этого в способе определения запаса древостоя, включающем измерение высоты и диаметров деревьев на высоте груди, вычисление запаса древостоя, согласно изобретению, осуществляют сплошной перечет деревьев по диаметру на высоте груди и высоте на пробной площади древостоя, полученные данные группируют на отдельные размерные градации по диаметру на высоте груди и определяют по размерным градациям запас стволовой древесины в коре и без коры по формулам
,
,
где Vcmi – объем стволовой древесины деревьев без коры в каждой i-ой размерной градации, м 3 ;
d1,3 – диаметр ствола без коры на высоте груди, м;
H – высота ствола, м;
Ni – количество деревьев одной градации в однородном выделе древостоя по диаметру;
a0, a1, a2, a3, a4 – коэффициенты уравнения образующей данной породы;
l – расстояние от комля ствола до любого сечения, м;
V – общий объем стволовой древесины в выделе, м 3 .
Таким образом, устраняется совокупность действий прототипа, вызывающих погрешности определения запаса древостоя, и используется меньшее количество новых действий, которые обеспечивают более высокую точность определения запаса древостоя.
Способ осуществляют следующим образом.
В однородном выделе по породному составу и полноте закладывается пробная площадь, на которой делается сплошной перечет деревьев с измерением диаметров и высот с определением количества деревьев в каждой размерной градации по диаметру на высоте груди в коре. По предложенным формулам, полученным с использованием точных уравнений образующей формы древесных стволов и данных перечета деревьев на пробной площади, вычисляется запас стволовой древесины древостоя в коре и без коры, что и обеспечивает высокую точность способа.
В основе вычислений способа определения запаса стволовой древесины в древостоях по данному изобретению используется наиболее точное уравнение образующей стволов, представленное в виде функции 2x/d0.5 в относительных величинах (Петровский B.C. Автоматическая оптимизация раскроя древесины стволов. – М.: Лесная пром-сть, 1970. – 1983 с.):
где 2x – текущий диаметр ствола на расстоянии l от комля, м; d05 – диаметр ствола на средине высоты, м; H – высота ствола, м; 
– некоторая непрерывная функция для стволов данной породы, которая наиболее точно аппроксимируется алгебраическим полиномом 4-й степени, отражающим реальное S-образное формообразование боковой образующей древесного ствола.
где l – расстояние от комлевого сечения ствола до любого по длине ствола текущего диаметра 2x, м; a4, a3, a2, a1, a0 – постоянные коэффициенты уравнений образующей для нескольких пород, представленные в табл.1.
| Таблица 1 | |||||
| Коэффициенты уравнений образующей древесного ствола | |||||
| Порода | a0 | a1 | a2 | a3 | a4 |
| Дуб | 1,5 | -2,38 | 6,3 | -9,19 | 4,38 |
| Береза | 1,78 | -3,69 | 9,59 | -13,19 | 5,53 |
| Сосна | 1,62 | -2,79 | 6,49 | -8,13 | 2,9 |
| Ель | 1,59 | -2,62 | 6,45 | -10,13 | 4,25 |
| Лиственница | 1,55 | -2,55 | 5,46 | -6,14 | 2,35 |
| Кедр | 1,65 | -3,41 | 7,51 | -7,73 | 2,47 |
| Пихта | 1,4 | -1,42 | 2,52 | -3,1 | 1,1 |
Известно, что при таксации древостоев диаметры на средине высоты d05 весьма сложно непосредственно измерять. Используя уравнение образующей (2), можно перейти от d05 к доступному для измерений технологическому диаметру на высоте груди D1.3 и получить уравнение связи параметров d0.5, D1.3, H:
Подставляя выражение (3) в уравнение образующей (2), получим уравнение образующей ствола с входными доступными для контроля технологическими параметрами D1.3 и H:
Диаметр ствола на высоте груди измеряется в коре, а определение объема стволовой древесины необходимо проводить без коры. Натурная проверка и исследования многих авторов показывают, что между D1.3 в коре и d1.3 без коры существует линейная связь (Анучин Н.П. Сортиментные и товарные таблицы. – М.: Лесная пром-сть, 1981. – 536 с.):
где D1.3, d1.3 – диаметр ствола на высоте груди соответственно в коре и без коры; λ – постоянный коэффициент толщины коры для каждой породы.
Коэффициенты λ для наиболее распространенных пород деревьев определены сопоставлением объемов стволов без коры и в коре (табл.2).
| Таблица 2 | ||||||
| Коэффициенты на кору λ | ||||||
| Береза | Дуб | Ель | Кедр | Лиственница | Пихта | Сосна |
| 0,867 | 0,820 | 0,893 | 0,876 | 0,768 | 0,887 | 0,887 |
С учетом (3) уравнение образующей стволов (2) без коры будет иметь вид:
здесь 2x – текущий диаметр ствола без коры, м.
Уравнение образующей (6) является функцией породы и аргументов D1.3 и H, которые будут известны в результате таксации пробных площадей в отдельных однородных выделах при отводе древостоев лесфонда в рубку. Кроме того, в однородном выделе определяется количество деревьев всех градаций по диаметру 
, n – количество градаций деревьев по диаметру в выделе древостоя.
При использовании способа определения запаса стволовой древесины в древостоях используются показатели информационного обеспечения.
При таксации древостоев необходимо учитывать следующие входные данные: диаметр на высоте груди в коре D1.3 и без коры d1.3, высота (длина) дерева H, количество деревьев Ni в каждой отдельной i-й градации деревьев по диаметру однородного по породному составу и полноте выдела древостоя.
Этих данных достаточно, чтобы определить объем стволовой древесины стоячего дерева без коры в каждой i-й размерной градации Vcmi, применяя уравнение образующей (6).
и
,
то объем ствола Vcmi стоячего дерева без коры в каждой i-й размерной градации с учетом формулы (6) будет равен
При валке дерева в лесу остается пень высотой примерно 30 см, исключается его объем, а также учитывается количество деревьев Ni одной градации по диаметру, поэтому объем стволовой древесины без коры в каждой i-й размерной градации Vcmi будет равен:
Для определения всего запаса стволовой древесины без коры в однородном выделе древостоя находится сумма объемов V по всему количеству стволов всех размерных градаций 
:
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что по сравнению с прототипом устраняются действия, имеющие значительные погрешности определения: видовых чисел и плотности древостоев по диаметру, среднего расстояния между деревьями, высоты точки касания прямой, проведенной из вершины ствола дерева к формообразующей кривой. Эти действия прототипа заменяются действиями по точному перечету деревьев на пробной площади в однородном выделе древостоя с вычислением запаса древостоя, по размерным градациям деревьев с использованием формул, основанных на использовании наиболее точного уравнения образующей формы древесных стволов.
Разработанный способ определения запаса древостоя соответствует современным технологиям электронных лесоизмерительных инструментов сплошного перечета деревьев на пробных площадях древостоев и вычислительных средств численного решения задач определения запаса. Полученные формулы являются математическим и информационным обеспечением программ ЭВМ определения запасов стволовой древесины древостоя в коре и без коры.
Способ определения запаса древостоя, включающий измерение высоты и диаметров деревьев на высоте груди, вычисление запаса древостоя, отличающийся тем, что осуществляют сплошной перечет деревьев по диаметру на высоте груди и высоте на пробной площади древостоя, полученные данные группируют на отдельные размерные градации по диаметру на высоте груди и определяют по размерным градациям запас стволовой древесины в коре и без коры по формулам , ,гдеV – объем стволовой древесины деревьев без коры в каждой i-й размерной градации, м;d – диаметр ствола без коры на высоте груди, м;H – высота ствола, м;N – количество деревьев одной градации в однородном выделе древостоя по диаметру;a, a, a, a, a – коэффициенты уравнения образующей данной породы; l – расстояние от комля ствола до любого сечения, м;V – общий объем стволовой древесины в выделе, м.
