基于PDA的立木價值評估系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)1)

陳名騰 李 昀 聶秀琴 邢 浩

(北京林業(yè)大學，北京，100083)

隨著林權及林業(yè)經(jīng)濟體系的改革，林業(yè)經(jīng)營權被進一步放開，商品林經(jīng)營者可自行決定經(jīng)營模式及經(jīng)營方向，森林資源被作為一種資產(chǎn)進行經(jīng)營管理，以林權、私人林木等森林資源資產(chǎn)作為對象的轉讓、抵押貸款以及合資、合作、股份經(jīng)營等經(jīng)濟行為變的越來越普遍［1］，所以對立木資產(chǎn)進行有效評估具有重要的意義與實際應用價值。經(jīng)第三方評估機構對立木資產(chǎn)進行的評估被作為買賣或抵押的依據(jù)，該評估的主要步驟為①評估立項;②評估委托;③森林資源核查;④評估資料收集;⑤資產(chǎn)評定估算;⑥提交評估報告書;⑦評估確定、驗證等［2］。此外，林木所有者和有購買意愿的各方也會根據(jù)一定的方法對目標林地上的林木進行價值估算，但此類估算多憑經(jīng)驗和目測估算，很少采用科學算法，這便造成了各方估算結果差異較大的現(xiàn)象。目前，評估機構采用的評估步驟中，需要先通過外業(yè)調查完成森林資源核查，然后返回事務所完成內業(yè)資產(chǎn)評定估算。若在評定估算時發(fā)現(xiàn)根據(jù)外業(yè)采集來的數(shù)據(jù)估算的結果達不到預期精度要求，則需要再次進行野外數(shù)據(jù)采集。如果發(fā)生二次調查，評估的時間成本和經(jīng)濟成本都將大幅增加。本文設計實現(xiàn)的基于PDA的資產(chǎn)評定估算系統(tǒng)可實現(xiàn)野外數(shù)據(jù)采集的抽樣精度控制，可以保證一次外業(yè)調查取得的數(shù)據(jù)就可以滿足估測精度，從而避免發(fā)生不必要的成本，也節(jié)約了時間。同時，該軟件可以在野外現(xiàn)場計算立木的蓄積并初步估算立木價值，比個人憑借經(jīng)驗估測更為科學。

1 系統(tǒng)的主要工作原理

1.1 立木價值評估測算

近幾年森林資源資產(chǎn)評估科研人員在森林資源資產(chǎn)評估信息化方面做了相應的探索，并取得了相應的軟件成果［3－6］，但是這些探索并沒有改變資源核查和評定估算分地點處理的現(xiàn)狀，而隨著便攜計算設備的不斷升級，PDA、智能手機等的數(shù)據(jù)處理和計算能力已經(jīng)能夠滿足一些小規(guī)模數(shù)據(jù)的簡單分析計算要求，這為開發(fā)野外工作的實用工具軟件提供了便利。

現(xiàn)行的林木資產(chǎn)評估方法主要有市價法、收益現(xiàn)值法、成本法等［7］?？紤]到評估的實際需求和各種方法對數(shù)據(jù)的要求及運算量，本系統(tǒng)采用市價法對評估林分的立木現(xiàn)價進行估測。評估測算過程首先使用市價法通過一定的材積計算方法及公式估算單株立木的價值，然后再根據(jù)樣地法或樣木法計算整個評估對象林地內林木的總價值。具體的評估測算原理如圖1所示。

圖1 評估測算原理圖

1.2 樣本數(shù)目和樣地面積的確定

在森林調查及立木資產(chǎn)價值評估中，可采用全面調查和非全面調查兩種方法采集評估所需的林木生長數(shù)據(jù)，因成本、時間等各種條件的限制與制約，多數(shù)情況下不能夠對評估對象內的所有林木進行全面測量，因此，樣地、樣木調查和抽樣調查的方法被廣泛采用，即通過小面積局部實測，根據(jù)調查結果推算整個評估對象。本系統(tǒng)設計過程中考慮了抽樣調查中根據(jù)精度要求確定需要調查的林木數(shù)目的實際需求。

如采用樣木調查，本系統(tǒng)采用的方法是給定最大允許誤差和置信度計算樣本數(shù)目。在給定的1－α置信度下，要求樣本結果與總體結果誤差不大于ε，根據(jù)樣本百分比與總體百分比的誤差公式，在總體很大時，樣本數(shù)目N可近似的表示如公式(1)所示。

其中uα/2為1－α置信度下正態(tài)分布分位數(shù)，用戶根據(jù)上述理論設定的不同的置信度及誤差，可以求得相應的調查樣本N的理論值。

如采用樣地調查，本系統(tǒng)采用的樣地最小面積計算方法為根據(jù)查數(shù)一定面積小樣方s內林木株數(shù)n，及指定樣地內林木最小株數(shù)N，推算樣地面積S。如公式(2)所示。

1.3 精度控制

立木價值評估測算過程中，測量精度與抽樣精度是影響評估結果準確性的兩個重要因素。測量精度主要受測量者與測量儀器的影響在本系統(tǒng)中不予以考慮。故這里的精度控制主要指抽樣精度的控制。

由于根據(jù)給定最大允許誤差和置信度計算出的樣本數(shù)目是一個理論值，在實際操作中很難保證設置的樣地中的林木株數(shù)和胸徑分布與之吻合，因此，根據(jù)實際測量數(shù)據(jù)在要求置信區(qū)間上的實際抽樣誤差判斷抽樣結果是否滿足誤差要求，是保證數(shù)據(jù)采集符合評估精度要求的關鍵。本系統(tǒng)提供實際調查抽樣誤差計算功能，根據(jù)樣地調查實測的結果計算并返回檢驗要求置信度下調查誤差是否滿足總體誤差的精度要求，若精度沒達到設計要求，則可以根據(jù)需要增加樣本的數(shù)目，繼續(xù)調查，直到滿足要求。具體的檢驗方法如公式(3)所示。

當評估地內林木數(shù)目N，樣本林木數(shù)n均較大時，在給定的1－α置信度下，

2 系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

2.1 系統(tǒng)的功能結構

通過對立木資產(chǎn)價值評估工作流程及系統(tǒng)的組織結構的分析，為滿足野外快速測算立木資產(chǎn)價值并提高結果的可信度等要求，設計的系統(tǒng)功能結構主要包括:數(shù)據(jù)采集、參數(shù)設置、計算與評估、結果顯示、數(shù)據(jù)管理等，如圖2所示。

2.1.1 數(shù)據(jù)錄入

系統(tǒng)以評估對象林地作為基本測算評估單位，在開始評估計算前需先錄入或導入評估對象的基本信息(編號、所屬林地、面積、平均密度、評估人、評估時間、材積計算方法、對象評估方法、評估公式、單株價值計算方法等)，并且根據(jù)對象評估方法的不同(樣地法、樣木法)進而錄入林木基本信息。當前數(shù)據(jù)錄入主要采取手工錄入方式，并且提供數(shù)據(jù)接口，支持數(shù)據(jù)導入，在數(shù)據(jù)格式保持一致的前提下支持相關自動化采集設備采集的林分調查因子數(shù)據(jù)導入數(shù)據(jù)庫中。

圖2 系統(tǒng)功能結構圖

2.1.2 參數(shù)設置

系統(tǒng)在立木價值評估測算過程中需要用到材積公式、出材率公式、置信度與允許抽樣精度設置等。

不同的樹種或不同地區(qū)的相同樹種，其材積公式及出材率公式的參數(shù)是不同的，不同的評估需要對評估置信度及抽樣精度要求也不同。為了提高系統(tǒng)的可用性，系統(tǒng)支持用戶在評估前對材積公式參數(shù)、出材率公式參數(shù)、該次評估置信度與允許抽樣精度參數(shù)等進行設置。

在材積計算中，根據(jù)我國實際應用情況系統(tǒng)提供3種材積公式，供用戶選擇。詳見公式(4)、(5)、(6)。

用戶可根據(jù)不同地區(qū)、不同樹種的實際情況，選擇合適的材積公式并設定相關的參數(shù)。例如，遼寧省采用的一元材積公式為公式(4)［8］，且該地油松材積公式參數(shù)分別為a=0.760 5×10－4，b=1.903 0，c=0.860 6。在初次對該地區(qū)油松林進行評估初始時，首先檢查材積公式數(shù)據(jù)庫中是否有地區(qū)為“遼寧”、樹種為“油松”，公式為公式(4)對應的參數(shù)項。若不存在，對a，b，c的值進行設置并保存在數(shù)據(jù)庫中。待評估時選擇材積計算方法為一元胸徑法，評估公式選擇公式(4)對應的公式，地區(qū)、樹種進行相應的選擇即可完成相應的功能。

出材率計算，系統(tǒng)提供出材率表及出材率公式兩種方式供用戶選擇，用戶根據(jù)地方標準，選擇設置出材率表或出材率公式參數(shù)。在出材率表設置時允許用戶按徑階設置出材率，設置出材率參數(shù)時允許用戶按地區(qū)及樹種進行設置，并保存在相應的數(shù)據(jù)庫中，以備對該地區(qū)的相同樹種再次評估時直接使用。系統(tǒng)采用的出材率公式如公式(7)所示。

在對不同地區(qū)、不同樹種進行評估時，出材率表或出材率公式參數(shù)需要重新輸入或從文件中直接導入。

2.1.3 計算與評估

系統(tǒng)根據(jù)胸徑、樹高等林分調查因子及所選的蓄積計算方法，計算單株蓄積及評估對象林地的總蓄積，并通過出材率及當日市價對評估對象內林木資產(chǎn)進行評估，根據(jù)抽樣精度得出出材量范圍及參考評估價格。并且根據(jù)抽樣調查理論，對其林地內林木各調查因子的平均值(胸徑、蓄積等)進行抽樣精度分析。

2.1.4 結果顯示

在調查評估完成后，本系統(tǒng)提供簡易評估報告及相應的分布圖。完整的資產(chǎn)評估報告主要包括:基本情況、評估對象與范圍、評估目的、評估基準日、評估依據(jù)、評估方法等方面［1］，考慮到PDA設備內存小、屏幕小及野外信息需求等方面因素，本系統(tǒng)提供的簡易評估報告主要包括各立木的詳細信息、樣本的平均胸徑、平均材積、估計總體精度、總蓄積等。根據(jù)徑階的分布情況提供徑階分布圖，便于用戶形象的查看林木生長情況。

2.1.5 數(shù)據(jù)管理

系統(tǒng)支持數(shù)據(jù)的導入及導出。對于前期未完成評估的數(shù)據(jù)支持其導入并繼續(xù)進行數(shù)據(jù)采集與評估，對于完成的評估支持林木基本信息及評估報告的導出，方便用戶在PC機中對該信息進行進一步處理。

2.2 系統(tǒng)的主要工作流程

根據(jù)立木的價值評估測算原理及系統(tǒng)的功能結構，系統(tǒng)的評估流程主要分為4步。首先，進行參數(shù)設置。若首次對評估地區(qū)立木進行評估，評估者需要根據(jù)當?shù)氐臉浞N材積公式選擇系統(tǒng)中對應的材積公式并設定相關參數(shù)，并根據(jù)當?shù)亓晳T設置出材率公式的參數(shù)或根據(jù)徑階設置出材率表，按徑階的大小設置樹種單價，并將所有設置保存至數(shù)據(jù)庫及文件中待下次對該地區(qū)同樹種進行評估時直接調用。若非首次對該區(qū)域進行評估只需從數(shù)據(jù)庫或文件中導入相關參數(shù)設置。

其次，進行外業(yè)數(shù)據(jù)錄入。輸入評估對象基本信息，并根據(jù)評估需要選擇相應的樣地或樣木評估方法，系統(tǒng)根據(jù)用戶的精度要求計算出樣地面積或樣木數(shù)量的最小值。在評估現(xiàn)場錄入各調查林木的屬性數(shù)據(jù)。

第三，數(shù)據(jù)計算。根據(jù)調查木的胸徑、樹高、材積公式、出材率、價格表，可以得到單株立木的蓄積量、出材量、價值等參數(shù)。進而得出調查樣木或樣地的總價值。根據(jù)抽樣比例及精度控制原理進而可以得出評估林地的林木總蓄積、總出材量及總價格。

第四，出具評估報告。

2.3 系統(tǒng)的架構

系統(tǒng)采用Windows Mobile操作系統(tǒng)的PDA作為硬件平臺，采用SQL Server compact edition作為數(shù)據(jù)存儲方式，可與PC端通過有線或者無線的方式進行通信，具體的架構如圖3所示。

2.4 系統(tǒng)的實現(xiàn)

系統(tǒng)開發(fā)平臺選擇Microsoft Visual Studio 2005，數(shù)據(jù)庫選用SQL Server 2005 compact edition，開發(fā)語言選擇C#，數(shù)據(jù)庫編程使用ADO.NET，PDA硬件的操作系統(tǒng)為 Windows mobile 5.0以上版本。

考慮到該系統(tǒng)適用的外業(yè)作業(yè)環(huán)境及硬件設備的特點，在實現(xiàn)時不采用數(shù)據(jù)與PC機進行實時的數(shù)據(jù)交換，而是在調查后統(tǒng)一將數(shù)據(jù)導入PC機中，在實現(xiàn)方式上，無線方式通過藍牙將PDA與PC機實現(xiàn)同步，有線方式可通過USB接口及ActiveSync同步軟件實現(xiàn)兩者之間的同步。

在提高系統(tǒng)運行速度方面，因PDA與PC機相比，存在存儲容量小、CPU主頻低等特點，故PDA操作過程中的響應速度問題成為影響PDA程序運行速度的一個重要因素，是PDA編程過程中需要解決的一個重要問題。在該系統(tǒng)中數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)與內存數(shù)據(jù)的交互是影響系統(tǒng)響應速度的一個主要方面。為了提高系統(tǒng)的響應速度，在本系統(tǒng)中采取減少數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)與內存數(shù)據(jù)的交換次數(shù)的方式來實現(xiàn)，在實現(xiàn)時一些常用到的數(shù)據(jù)，例如:出材率參數(shù)、材積公式參數(shù)等數(shù)據(jù)，只需要對評估對象林地進行操作時從數(shù)據(jù)庫中讀取一次，然后存放在數(shù)組中，對樣木或樣地內林木進行操作時，直接通過讀取內存中相應數(shù)組中的數(shù)據(jù)即可，這樣可以大大減少與數(shù)據(jù)庫的交互次數(shù)，進而提高系統(tǒng)整體運行速度。

圖3 系統(tǒng)架構圖

系統(tǒng)完成了對分析設計階段劃分的5個功能模塊所有功能的實現(xiàn)。圖4至圖7分別為數(shù)據(jù)采集、樣本詳情、評估報告、徑級分布等的實現(xiàn)結果。其中圖5所示為系統(tǒng)實現(xiàn)時對未測量樹高的樣本的樹高值采用測量高度樣本樹高的平均值。

圖4 數(shù)據(jù)采集界面

3 討論與展望

根據(jù)林木資產(chǎn)價值評估的實際需要，本文設計開發(fā)了基于PDA的具有輔助確定評估測量樣本數(shù)目及抽樣精度控制等功能的立木價值評估系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以現(xiàn)場完成立木價值評估測算，并根據(jù)用戶的置信度要求，給出評估精度分析，同時調查數(shù)據(jù)及評估結果可以導出至PC機中，為內業(yè)數(shù)據(jù)的繼續(xù)處理提供了方便，本系統(tǒng)經(jīng)過河北省文安縣界圍農場實地測試，證明該系統(tǒng)可以高效的完成立木價值評估，并給出合理的誤差分析，提高了結果的可信度。

圖5 評估樣本詳情界面

圖6 評估報告界面

圖7 徑級分布圖

值得進一步改進的地方是，本文當前采取的林分調查因子錄入方式主要為手工錄入，隨著自動化技術及傳感器技術的發(fā)展，立木胸徑、樹高等屬性數(shù)據(jù)采集朝著自動化采集方向發(fā)展，今后工作中將系統(tǒng)與此類設備整合，完成自動化采集功能。此外，隨著智能手機和平板電腦的普及，Android操作系統(tǒng)的占有率已逐漸提高，開發(fā)Android版的相應工具也會有很好的前景。

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