Forstat軟件在《測(cè)樹學(xué)》實(shí)踐教學(xué)“樹干解析”中的應(yīng)用

顧麗

摘要：《測(cè)樹學(xué)》作為一門操作性、應(yīng)用性很強(qiáng)的課程，是整個(gè)林學(xué)學(xué)科的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課程，從其發(fā)展過程來看，其內(nèi)容在不斷增加和拓寬，而且技術(shù)方法也在不斷的改進(jìn)和提高。為了適應(yīng)需求，在實(shí)踐與實(shí)習(xí)過程中，一些新方法與新技術(shù)要及時(shí)讓學(xué)生掌握。本文在實(shí)踐教學(xué)中引入數(shù)理統(tǒng)計(jì)軟件ForStat 2.2，以樹干解析內(nèi)業(yè)工作為例，實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)踐教學(xué)樹干解析的內(nèi)業(yè)工作中樹干、材積、生長(zhǎng)量、生長(zhǎng)率及形數(shù)的計(jì)算，繪制各類生長(zhǎng)曲線與樹干縱剖面圖，以此讓學(xué)生學(xué)會(huì)數(shù)理統(tǒng)計(jì)軟件的基本使用方法，并掌握其基本原理，為學(xué)生奠定堅(jiān)實(shí)的科研基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：測(cè)樹學(xué)；樹干解析；實(shí)踐教學(xué)；ForStat 2.2；

中圖分類號(hào)：G642.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2015）33-0231-02

一、前言

測(cè)樹學(xué)是整個(gè)林學(xué)學(xué)科的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課程，它是以森林生態(tài)系統(tǒng)為主要研究對(duì)象，研究林木、林分等木材產(chǎn)品的材積、蓄積、生長(zhǎng)量及非林地自然資源的測(cè)算、分析和收獲預(yù)估的理論與技術(shù)。測(cè)樹學(xué)不僅是森林經(jīng)理學(xué)、森林經(jīng)營(yíng)學(xué)、森林生態(tài)學(xué)的基礎(chǔ)課程，也是整個(gè)林業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)學(xué)科。國(guó)家各類森林調(diào)查的最主要核心工作都屬于測(cè)樹學(xué)內(nèi)容范疇。當(dāng)前，特別是信息技術(shù)的應(yīng)用，逐步形成了以高新技術(shù)為支撐的先進(jìn)的森林資源調(diào)查技術(shù)體系，滿足現(xiàn)代化林業(yè)發(fā)展的需要。因此，任何林業(yè)工作者都需要在不同程度上掌握一定的測(cè)樹學(xué)知識(shí)。

“測(cè)樹學(xué)”作為一門操作性、應(yīng)用性很強(qiáng)的課程，從其發(fā)展過程來看，其內(nèi)容在不斷增加和拓寬，而且技術(shù)方法也在不斷的改進(jìn)和提高。隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展及其在本領(lǐng)域的應(yīng)用，其內(nèi)涵和外延已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了傳統(tǒng)《測(cè)樹學(xué)》的領(lǐng)域，技術(shù)方法也不斷的由粗放走向精準(zhǔn)，由主觀走向客觀。如何在測(cè)樹學(xué)理論教學(xué)和課程實(shí)踐上進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，使本科測(cè)樹學(xué)教學(xué)跟上林學(xué)科學(xué)技術(shù)日新月異的步伐，在國(guó)家重視林業(yè)發(fā)展的大背景下，培養(yǎng)林業(yè)實(shí)用性技術(shù)人才，以促進(jìn)林業(yè)生產(chǎn)和森林調(diào)查事業(yè)的發(fā)展，是首當(dāng)其沖的測(cè)樹學(xué)教改實(shí)踐。

現(xiàn)今學(xué)生對(duì)新知識(shí)的接受能力強(qiáng)，在實(shí)踐與實(shí)習(xí)過程中，一些新方法與新技術(shù)要及時(shí)讓學(xué)生掌握[1]。目前，數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法在測(cè)樹學(xué)課程方面的應(yīng)用更為廣泛，并出現(xiàn)了多元化趨勢(shì)，F(xiàn)orStat軟件是一個(gè)通用的統(tǒng)計(jì)和生物數(shù)學(xué)模型數(shù)值分析的軟件，包括數(shù)學(xué)工具、數(shù)理統(tǒng)計(jì)和統(tǒng)計(jì)模型、主要的數(shù)學(xué)規(guī)劃方法、以及林業(yè)、數(shù)量生態(tài)、數(shù)量遺傳等方面的常用分析模型和方法[2]?；贔orStat軟件的數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法在測(cè)樹學(xué)實(shí)踐與實(shí)習(xí)范圍內(nèi)的應(yīng)用是本文研究的主要方向，即構(gòu)建基于ForStat軟件在林學(xué)專業(yè)測(cè)樹學(xué)課程實(shí)踐性教學(xué)的應(yīng)用，加速林學(xué)專業(yè)課程建設(shè)，提高課程教學(xué)質(zhì)量。

二、存在問題

實(shí)踐教學(xué)是測(cè)樹學(xué)課程教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，對(duì)林學(xué)專業(yè)本科生走上工作崗位后能否勝任工作有直接的影響?！稖y(cè)樹學(xué)》課程的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容立足于傳統(tǒng)的測(cè)樹學(xué)內(nèi)容，并主要以筆算為主，由于考慮計(jì)算效率問題，類似的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分散設(shè)置，如解析木的測(cè)定。隨著計(jì)算機(jī)的普及以及課時(shí)的縮減，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中涉及數(shù)學(xué)模型計(jì)算及參數(shù)估計(jì)的，可以采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)軟件處理方法代替筆算估計(jì)。在《測(cè)樹學(xué)》實(shí)踐教學(xué)中“樹干解析”數(shù)據(jù)處理這一部分，一直是授課老師講解的重點(diǎn)，也是學(xué)生掌握的難點(diǎn)。除了學(xué)生要應(yīng)用計(jì)算器進(jìn)行機(jī)械化的分齡階去皮材積計(jì)算，還要在方格紙上選擇恰當(dāng)?shù)臉涓芍睆脚c高度的比例繪制樹干的縱斷面圖，特別是分齡階的梢頭底直徑與梢頭長(zhǎng)度的確定是難點(diǎn)。

目前，隨著計(jì)算機(jī)的普及以及大量數(shù)理統(tǒng)計(jì)軟件的出現(xiàn)，課堂上掌握的這種方法不能夠滿足林業(yè)生產(chǎn)單位的需求，這就要求林業(yè)學(xué)科專業(yè)教育方面也應(yīng)本著與時(shí)俱進(jìn)的精神，積極開展教育實(shí)踐教學(xué)改革。在實(shí)踐教學(xué)中引入數(shù)理統(tǒng)計(jì)軟件，以樹干解析內(nèi)業(yè)工作為例，讓學(xué)生學(xué)會(huì)數(shù)理統(tǒng)計(jì)軟件的基本使用方法，并掌握其基本原理，為學(xué)生奠定堅(jiān)實(shí)的科研基礎(chǔ)。ForStat軟件用戶界面友好，通過菜單操作即可實(shí)現(xiàn)絕大部分統(tǒng)計(jì)分析功能。本文借助ForStat 2.2軟件，運(yùn)用其“林業(yè)模型”模塊下的“樹干解析”功能，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)踐教學(xué)樹干解析的內(nèi)業(yè)工作中如樹干、材積、生長(zhǎng)量、生長(zhǎng)率及形數(shù)的計(jì)算，繪制各類生長(zhǎng)曲線與樹干縱剖面圖，為更好地開展測(cè)樹學(xué)實(shí)踐教學(xué)工作提供參考。

三、材料與方法

（一）材料

實(shí)驗(yàn)材料來自于西北農(nóng)林科技大學(xué)林學(xué)專業(yè)課程所選教材——孟憲宇主編的《測(cè)樹學(xué)》教材第七章的數(shù)據(jù)，所選解析木的年齡為28年，樹高7.4m，胸徑為8.6cm，選擇去皮直徑年齡間距為5年與解析木段長(zhǎng)為0.5m[3]，則查定圓盤上的年輪個(gè)數(shù)與量測(cè)各齡階的直徑數(shù)據(jù)整理詳見表1。

（二）數(shù)據(jù)處理過程

依靠FORSTAT軟件計(jì)算的過程為依次單擊“林業(yè)模型”→“樹干解析1，2型”，同時(shí)選擇去皮直徑的年齡間距為5年，并選擇輸出繪圖數(shù)據(jù)，點(diǎn)擊確定則輸出運(yùn)算結(jié)果，其運(yùn)算過程對(duì)話框詳見表2。

（三）結(jié)果輸出與其分析

Forstat軟件采用平均斷面區(qū)分求積法計(jì)算所選解析木的帶皮材積，其結(jié)果為0.0255m3，計(jì)算形數(shù)為0.5944。通過此軟件可以計(jì)算的各齡階的胸徑、樹高與材積的總生長(zhǎng)量、連年生長(zhǎng)量和平均生長(zhǎng)量與生長(zhǎng)率，同時(shí)可以繪制樹干解析縱斷面圖。與傳統(tǒng)的計(jì)算與繪圖方法相比，減少了用筆計(jì)算的工作量，提高了工效。

四、建議與展望

樹干解析是研究樹木生長(zhǎng)過程的基本方法，在林業(yè)生產(chǎn)和科研中經(jīng)常采用。伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)和電子儀器技術(shù)的不斷發(fā)展，為了提高數(shù)據(jù)測(cè)算的效率，在查數(shù)各圓盤上的年輪個(gè)數(shù)與齡階直徑的量測(cè)過程中，樹木年輪分析儀可以對(duì)樹木生長(zhǎng)錐樣芯或年輪盤片進(jìn)行樹木年輪與密度的測(cè)定，然后將操作分析結(jié)果交由專業(yè)軟件統(tǒng)計(jì)、分析[4]；數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法一直是測(cè)樹學(xué)的重要組成部分，但過去由于受計(jì)算速度慢的影響，其應(yīng)用有很大的限制。隨著計(jì)算機(jī)的普及以及大量數(shù)理統(tǒng)計(jì)軟件的出現(xiàn)，這一問題目前已得到有效的解決，“樹干解析”內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理過程正是數(shù)理統(tǒng)計(jì)軟件FORSTAT在《測(cè)樹學(xué)》實(shí)踐教學(xué)上的實(shí)例應(yīng)用。教師在課程理論與實(shí)踐教學(xué)中，應(yīng)該多介紹些新的測(cè)樹儀器和新方法的原理及其使用，及時(shí)跟蹤和分析測(cè)樹學(xué)的前沿和趨勢(shì)，培養(yǎng)出適合新形勢(shì)下的綜合型林業(yè)專門人才。

參考文獻(xiàn)：

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