Моделирование хода роста насаждений

В ИМИТАЦИОННОЙ МОДЕЛИ «MICHXOD»

Выполнили: студентки ЛХ-51 Гораш Д.В, Дёмина Д.В.

 

Проверил проф. Чумаченко С.И.

 

 

Москва-2011

Цель работы: изучить особенности автоматизированного составления таблиц хода

роста насаждения, научиться моделировать развитие насаждения с помощью имитационной модели хода роста «Michxod» и получить в итоге таблицу хода роста исследуемого насаждения.

Содержание работы:

1. Познакомиться с классификацией и применением таблиц хода роста.

2. Изучить алгоритм моделирования изменения с возрастом таксационных показателей насаждения, используемый в программе «Michxod» для формирования таблицы хода роста.

3. Изучить интерфейс программы «Michxod».

4. Исследовать развитие насаждения с помощью имитационной модели хода роста насаждений «Michxod», используя исходные экспериментальные данные.

5. Проанализировать полученную таблицу хода роста, графики динамики показателей, ошибки моделирования.

6. Результаты оформить в Word.

 

Таблицы хода роста представляют собой табличную или математическую модель возрастной динамики таксационных показателей насаждений одного естественного ряда развития. К отмеченной категории леса относятся древостой, одинаковые по составу, лесорастительным условиям, происхождению, характеру роста и хозяйственному воздействию.

Теоретической предпосылкой таблиц хода роста является обусловленность закономерностей роста и развития леса биологическими и экологическими условиями.

Программа Michxod предназначена для автоматизации составления таблиц хода роста путем моделирования хода роста насаждения на основании исходных экспериментальных данных.

Исходными данными для расчетов являются измерения на нескольких пробных площадях. Предполагается, что для опробывания были выбраны участки леса, сходные по составу, происхождению, лесорастительным и другим условиям, то есть такие, которые могут составить один естественный ряд развития. В необходимые для расчета измерения входят средние высота, диаметр древостоя, его запас, сумма площадей сечений и возраст. Всего в расчете использовались данные с 19 пробных площадей. Исследуемая порода - береза 3-го класса бонитета.

Исходные (экспериментальные) данные отражены в таблице 1. В ней же показаны модельные значения тех же показателей, рассчитанные программой в результате моделирования.

Как видно из таблицы 1, рассчитанные (модельные) значения не совпадают с экспериментальными. Абсолютные ошибки расчетов в показаны в таблице 2.

 

Таблица 1

Расчетные значения таксационных показателей по уравнению Митчерлиха

Возраст, лет	Высота, м.	Диаметр, см.	Запас, м^3	Сумма G, м^2
	Эксп.	Мод.	Эксп.	Мод.	Эксп.	Мод.	Эксп.	Мод.
	3,7	4,0008645	3,2	3,350898		33,982243		11,144481
	5,4000001	5,6655822	5,8000002	4,909626		57,552372	17,9	14,376603
	8,3999996	7,4021397	7,5999999	6,5947604		85,707184	21,1	18,49501
	10,9	10,973526	10,9	10,219101		151,97623	24,200001	21,965281
	11,8	13,191938	11,5	12,568739		197,34427		31,633345
	12,3	13,628808	11,8	13,040179		206,57588		25,725471
	16,299999	16,17411	18,5	15,845729		261,94345	32,200001	36,198765
	20,299999	19,653635	15,4	19,858507		340,88809	44,200001	30,814432
	21,1	20,009804	18,6	20,282396		349,11279	30,9	42,846436
	24,200001	20,7022	19,1	21,114342		365,15289	44,799999	30,983303
	19,299999	22,613745	27,4	23,471731		409,67725	34,900002	47,915268
	27,5	25,451687	28,4	27,190298		475,93744	48,5	47,392651
	27,9	25,666977	28,200001	27,487463		480,95746	44,599998	36,501865
	29,200001	26,813099	25,5	29,125347		507,7001	42,099998	31,224672
	25,299999	28,078331	32,400002	31,121449		537,66693	38,900002	50,592693
	25,299999	28,382267	33,799999	31,666834		545,17719	40,200001	51,738522
	30,5	28,758348	32,799999	32,445854		555,1499	42,400002	44,432808
		29,005243	38,799999	33,445358		565,43616	41,200001	43,078537
	33,400002	28,821369	29,200001	33,822803		566,70532	44,5	42,523716

 

 

Таблица 2

Ошибки по	Высоте	Диаметру	Запасу	Сумме G	Всего
Суммарн.	35,88694	39,065006	753,73047	123,51115	952,19354
Средние	1,8887863	2,0560529	39,670025	6,500587	50,115452
Макс. Y	37,276031	45,849613	670,3407	55,776978

 

В таблице 3 показаны относительные погрешности модельных данных, полученные на основании данных таблицы 1. Относительная погрешность рассчитана по формуле:

((М-Э)/М)*100%,

где М - модельное значение,

Э - экспериментальное значение.

По данным таблицы 3 можно сказать, что средние относительные погрешности по всем четырем показателям близки друг к другу, максимальную среднюю ошибку имеют данные по сумме площадей сечений древостоя. Тем не менее, внутри ряда относительных погрешностей по каждому показателю имеются значительные «выбросы», достигающие 48,5% (также по сумме площадей сечений). Погрешности могут быть связаны с некорректным выбором пробных площадей, и такие случаи необходимо рассматривать индивидуально.

 

 

Таблица 3

Относительные погрешности

Возраст,лет	Высота,%	Диаметр,%	Запас,%	Сумма G,%
	7,519986	4,50321014	11,82311	10,2694844
	4,68764	18,1352751	0,777775	24,5078511
	13,4807	15,2430024	10,84252	14,0848259
	0,670034	6,66299971	12,48631	10,1738752
	10,55143	8,50315169	2,359193	4,32029988
	9,749993	9,51044489	18,18987	28,2775323
	0,778335	16,7507039	11,09268	11,0466864
	3,288777	22,4513731	14,04804	43,4392838
	5,448312	8,29485781	20,30496	27,8819831
	16,89579	9,54015702	7,162176	44,5940064
	14,65368	16,7361683	6,913431	27,163088
	8,047848	4,44901904	21,02431	2,33654244
	8,699983	2,59222819	6,64455	22,1855322
	8,901999	12,4473955	21,4103	34,8292723
	9,894932	4,1082696	6,757542	23,1114239
	10,85984	6,73627609	7,671417	22,3016052
	6,05616	1,09149554	6,09747	4,57501223
	13,80869	16,0101169	14,40236	4,36072429
	15,88624	13,6677101	7,463258	4,64748666
Среднее	8,941072	10,3912555	10,91954	19,1635008

 

На представленных ниже четырёх графиках показан ход изменения во времени по всем четырём показателям экспериментальных и модельных значений.

Таблица 4 представляет собой итоговую таблицу хода роста

Таблица хода роста
Возраст	Растущая часть насаждения						Отпад			Общая производительность, м^3		Объем
	Hср, м	Dср, см	Запас, м^3	Сумма G, м^2	F, ед	N ств., шт	Изменение запаса, м^3	N ств., шт	Запас, м^3	Сумма запаса, м^3	Запас	Прирост		% прироста	ствола, м^3
							среднее	текущее					средний	текущий	запаса
	7,8440509	7,0321193	93,352997	18,926996	0,6287908	4872,7808	4,6676497					93,352997	4,6676497			0,0191581
	10,077368	9,2909355	134,46851	23,374533	0,5708612	3447,3999	5,3787403	8,2231016	1425,3809	16,679426	16,679426	151,14793	6,0459175	11,558988	12,382021	0,0390058
	12,31029	11,626093	178,99641	27,231472	0,5339553	2564,9043	5,966547	8,9055815	882,49561	18,475958	35,155384	214,15179	7,1383929	12,600772	8,3367147	0,0697868
	14,492936	13,981275	225,08678	30,520073	0,5088714	1987,7405	6,4310508	9,2180729	577,16382	19,606979	54,762363	279,84915	7,9956899	13,139471	6,1355877	0,1132375
	16,582956	16,306084	271,05417	33,287159	0,4910406	1593,8412	6,7763543	9,1934786	393,89929	20,096365	74,858727	345,9129	8,6478224	13,21275	4,7213831	0,1700635
	18,546679	18,557581	315,46713	35,588223	0,4779491	1315,6222	7,0103807	8,8825932	278,21899	20,013865	94,872589	410,33972	9,1186609	12,885364	3,7250311	0,2397855
	20,35936	20,701069	357,20279	37,480591	0,4681061	1113,4956	7,1440558	8,3471317	202,12659	19,452305	114,32489	471,52768	9,4305534	12,237592	2,9823074	0,3207941
	22,004692	22,710148	395,46426	39,020321	0,4605758	963,20459	7,1902595	7,6522951	150,29102	18,511559	132,83646	528,30072	9,6054678	11,354609	2,4080472	0,4105714
	23,473726	24,566191	429,76392	40,260628	0,4547444	849,32233	7,1627321	6,8599305	113,88226	17,287601	150,12405	579,88794	9,6647987	10,317444	1,952949	0,506008
	24,763474	26,257416	459,88281	41,251038	0,4501951	761,72559	7,07512	6,0237794	87,596741	15,865649	165,9897	625,8725	9,628808	9,1969118	1,5859809	0,6037382
	25,875265	27,777712	485,81384	42,036831	0,4466374	693,59296	6,9401979	5,1862059	68,132629	14,316657	180,30635	666,12018	9,5160027	8,0495358	1,2861303	0,7004308
	26,813099	29,125347	507,7001	42,658791	0,4438658	640,22693	6,7693348	4,3772521	53,366028	12,695782	193,00214	700,70227	9,3426971	6,9164186	1,0383139	0,7930002
	27,581949	30,301661	525,77393	43,153206	0,4417342	598,33972	6,5721741	3,6147645	41,887207	11,042155	204,0443	729,81824	9,1227283	5,8231936	0,8310511	0,8787214
	28,186138	31,309807	540,30139	43,552086	0,4401407	565,60834	6,3564868	2,9054933	32,731384	9,3800659	213,42436	753,72577	8,867362	4,7815065	0,655164	0,9552571
	28,627626	32,153584	551,53363	43,883724	0,4390189	540,3963	6,1281514	2,2464478	25,212036	7,7194943	221,14386	772,67749	8,5853052	3,7903442	0,5028811	1,0206096
	28,904154	32,836315	559,66278	44,173454	0,4383336	521,5791	5,8911872	1,6258301	18,8172	6,0573478	227,2012	786,86401	8,2827787	2,8373046	0,3672042	1,0730162
	29,006941	33,359791	564,77734	44,444668	0,4380823	508,4411	5,6477733	1,0229126	13,138	4,3781147	231,57932	796,35669	7,9635668	1,8985351	0,2412787	1,1108019
	28,917589	33,723167	566,81085	44,720219	0,4383007	500,62766	5,3981986	0,4067017	7,813446	2,6539161	234,23323	801,04407	7,6289911	0,9374756	0,1177206	1,1322005
	28,603521	33,921772	565,4679	45,024155	0,4390792	498,14542	5,1406174	-0,2685913	2,4822388	0,8453112	235,07854	800,54645	7,2776952	-0,0995239	-0,0124243	1,1351463