METING NA HAMERING ALTERNATIEVEN VOOR DE HUIDIGE METHODIEK VAN VOLUMESCHATTING VAN HOUTLOTEN Versie 10/12/2013 Anja Leyman
Colofon Dit rapport is een gezamenlijke uitgave van het Agentschap voor Natuur en Bos en van Inverde Koning Albert II-laan 20 bus 8, 1000 Brussel www.natuurenbos.be www.inverde.be Contact: info@inverde.be Dit rapport is opgemaakt in het kader van het KOBE-project. KOBE staat voor KennisOndersteuning bij Beheer en Economie van natuur-, groen- en bosdomeinen. KOBE is een samenwerkingsproject tussen het Agentschap voor Natuur en Bos en Inverde. Dit rapport is een werkdocument, en weerspiegelt niet noodzakelijk de standpunten of de werking van het Agentschap voor Natuur en Bos en Inverde. Auteur(s): Anja Leyman Werkten mee aan dit rapport: Vincent Kint, Inge Serbruyns, Wim Buysse, Leen Govaere, Martine Waterinckx, Geert Fierens, Kathleen Martens Uitgave: december 2013 Dit rapport is ook beschikbaar op de website van het Inverde-expertisecentrum (www.inverde.be) en op het ANB-intranet (http://teamlne.vlaanderen.be/anb/intranet/paginas/default.aspx) Overname van tekst uit dit rapport kan mits correcte bronvermelding. Citeren als: Leyman A. (2013). Meting na hamering - Alternatieven voor de actuele volumeschatting van houtloten na hamering. KOBE-rapport van het Agentschap voor Natuur en Bos en Inverde. 2
Inhoud INLEIDING... 5 LUIK 1: TARIEVEN... 6 1 Doelstelling... 6 2 Documenteren van de gebruikte tarieven... 6 2.1 Wat zijn tarieven?... 6 2.2 Welke tarieven worden gebruikt bij ANB?... 7 2.3 Alternatieven voor het tarief met twee ingangen... 9 LUIK 2: DIAMETER- EN HOOGTEBEPALING... 12 1 Doelstelling... 12 2 Resultaten... 12 2.1 Verschillende methodes voor diameterbepaling... 12 2.1.1 Algemeen... 12 2.1.2 Meetlint... 12 2.1.3 Meetklem... 13 2.2 Verschillende methodes voor bepaling van de hoogte... 15 2.2.1 Algemeen... 15 2.2.2 Tangentiële hoogtemeting... 15 2.2.3 Hoogtemeting gebruik makend van de sinus-functie... 19 2.2.4 Invloed op geschat lotvolume door systematisch overschatten van de hoogte... 19 2.3 Mogelijkheden voor differentiatie in hoogte- en diameterbepaling in functie van het type bestand... 20 2.3.1 Huidige werkwijze... 20 2.3.2 Mogelijke verdere differentiatie per type bestand... 20 3 Conclusies... 23 LUIK 3: OPSTELLEN D-H-CURVES... 24 1 Doelstelling... 24 2 Methodiek... 24 2.1 Exponentiële functie... 24 2.2 D-H-curves per boomgroep... 25 2.3 Mixed modeling... 25 2.4 Basisgegevens... 26 2.5 Resultaten... 27 2.5.1 Niveau domeinbos versus niveau beheerregio... 27 2.5.2 Domeinbossen met bosdat-gegevens... 28 2.5.3 Bossen zonder bosdat-gegevens... 29 2.5.4 Incorporeren van bestandskarakteristieken in het model... 30 2.6 Validering van de hoogtemodellen... 34 2.7 Aandachtspunten... 35 3
LUIK 4: NAUWKEURIGHEID VAN METHODES VOOR VOLUMEBEPALING... 37 1 Doelstelling... 37 2 Methodiek... 37 2.1 Terreinmetingen... 37 2.1.1 Selectie van een variatie aan bestanden... 37 2.1.2 Terreinmetingen... 38 2.2 Samenstellen van virtuele loten... 38 2.2.1 Op bosniveau... 38 2.2.2 Op niveau van de beheerregio s... 38 2.3 Vergelijken van mogelijke alternatieven voor volumebepaling... 39 2.3.1 Gouden standaard... 39 2.3.2 Mogelijke alternatieven voor volumebepaling... 40 2.3.3 Volumebepaling op niveau van een lot... 40 2.3.4 Inschatten nauwkeurigheid... 40 2.4 Onderzoeksvragen... 44 2.4.1 Onderzoeksvraag 1: Impact van systematische meetfouten... 44 2.4.2 Onderzoeksvraag 2: Potenties van D-H-curves op niveau van een beheerregio... 48 2.4.3 Onderzoeksvraag 3: Nauwkeurigheid van de schattingsmethode M2 (gegradueerd tarief o.b.v. dominante hoogte)... 50 2.4.4 Onderzoeksvraag 4: Is bos een beïnvloedende variabele?... 53 2.4.5 Onderzoeksvraag 5: Nauwkeurigheid van lotvolume geschat m.b.v. D-H-curves op bestands-, bos- en beheerregioniveau... 57 2.4.6 Onderzoeksvraag 6: D-H-curves op bestandsniveau versus D-H-curves op bosniveau... 61 2.4.7 Onderzoeksvraag 7: Nauwkeurigheid van D-H-curves bij het schatten van het volume van loten van lage kwaliteit (DBH < 40 cm) versus hogere kwaliteit (DBH > 40 cm) 64 2.4.8 Onderzoeksvraag 8: Nauwkeurigheid van D-H-curves bij het schatten van het volume van naaldhoutloten versus loofhoutloten... 69 2.4.9 Onderzoeksvraag 9: Nauwkeurigheid van de schattingsmethode M1 (tarief met één ingang)... 70 2.4.10 Onderzoeksvraag 10: Nauwkeurigheid van de schattingsmethode M3 (gegradueerd tarief voor eik en beuk o.b.v. ecoregio)... 72 2.4.1 Onderzoeksvraag 11: Hoe verhouden de drie meest belovende alternatieve schattingsmethodes (M3, M4 en M8) zich ten opzichte van de huidige manier van werken (methode M6)?... 74 3 Conclusies en aanbevelingen... 78 SAMENVATTING... 81 LITERATUURLIJST... 83 4
INLEIDING Jaarlijks wordt er in de Vlaamse openbare bossen meer dan 100.000 m³ hout verkocht en geëxploiteerd. Het hout uit de openbare bossen wordt traditioneel op stam verkocht. Een groep van geselecteerde te vellen bomen wordt als een lot aangeboden. Aan de koper wordt meegegeven waar het lot zich bevindt, over welke boomsoorten het gaat en wat het geschatte volume is. Momenteel gebeuren de volumeschattingen ter voorbereiding van de houtverkoop steeds op dezelfde manier, ongeacht de boomsoortensamenstelling of de kwaliteit van het hout. Er wordt hiervoor gebruik gemaakt van tarieven met twee ingangen, waarbij het aantal bomen per omtrekklasse wordt genoteerd, alsook een gemiddelde boomhoogte per omtrekklasse. Deze boomhoogte wordt ofwel (1) effectief opgemeten, ofwel (2) afgeleid uit tabellen opgesteld voor sommige van de grotere boscomplexen (oa Meerdaal en Heverleebos), ofwel (3) afgeleid van een opgemeten tophoogte. Met behulp van tarieven wordt vervolgens - op basis van diameter en hoogte het volume geschat. Doel van het huidige project is het vergelijken van diverse methodes voor volumeschatting van houtloten na hamering, en formuleren van aanbevelingen voor verbetering van de actuele methodiek. Een onderdeel hiervan is ook het beter afstemmen van de werkwijze op de aard van de loten. Zo zijn er twee uitersten te bedenken waarbij enerzijds hout voor bulkproductie verkocht wordt per gewicht, en anderzijds de meest waardevolle stammen op een veiling of langs de weg te koop aangeboden worden. De mogelijkheden hiervan worden in een ander KOBE-project nagegaan. In beide gevallen is een schatting bij hamering niet nodig. Voor de tussenliggende situaties wil het huidige project de volgende alternatieven tegenover elkaar afwegen: 1. Enkel diameter (DBH) opmeten + gebruik maken van tarief met 1 ingang 2. Aantallen noteren per omtrekklasse + gemiddelde hoogte opmeten + tarief met 2 ingangen (= huidige methode) 3. Dominante hoogte (Hdom) bepalen + gebruik maken van tarief op basis van Hdom 4. Opstellen van een algemene diameter-hoogte-curve (D-H-curve) per bos of beheerregio + gebruik maken van tarief met 2 ingangen 5. Opstellen van een D-H-curve per bosbestand (m.b.v. mixed modelling en calibratie per bosbestand) + gebruik maken van tarief met 2 ingangen Hierbij is het vooral van belang de gewenste nauwkeurigheid te bereiken met een minimum aan inspanningen. 5
LUIK 1: TARIEVEN 1 Doelstelling Tarieven worden gebruikt om het volume van de geschalmde bomen in te schatten, op basis van omtrek en eventueel boomhoogte. Tarieven worden meestal opgesteld voor een specifieke regio en een welbepaalde boomsoort. Bij ANB is weliswaar de keuze reeds gemaakt welke bron gehanteerd wordt (Dagnelie et al., 1985; en Quataert et al., 2011: zie verder), maar het lijkt ons toch zinvol dit in enkele overzichtelijke tabellen samen te vatten. Temeer omdat tarieven van eenzelfde bron onder verschillende vormen kunnen gebruikt worden: (1) enkel op basis van omtrek, (2) op basis van omtrek en boomhoogte of (3) met gebruik van dominante hoogte. 2 Documenteren van de gebruikte tarieven 2.1 Wat zijn tarieven? Tarieven hebben als doel het houtvolume van staande bomen te schatten aan de hand van een beperkt aantal makkelijk te verkrijgen metingen. Ze geven de relatie weer tussen het volume van een boom enerzijds en een aantal eenvoudig te meten variabelen zoals omtrek op borsthoogte en boomhoogte. Deze variabelen worden ingangsparameters of kortweg ingangen genoemd. Een belangrijk aandachtspunt hierbij is dat een tarief niet zozeer het volume van één boom weergeeft, als wel het gemiddelde volume van een groot aantal bomen met dezelfde afmetingen. De vorm van een boom, en dus ook het volume, hangt immers af van verschillende natuurlijke factoren: boomsoort, omgeving, genetische eigenschappen, plaats in het bestand, behandeling, Dat maakt dat verschillende bomen met dezelfde omtrek toch nog sterk kunnen variëren in volume. Zo kan de fout bij het schatten van het volume van één boom oplopen tot 15 à 20% bij tarieven met twee ingangen, en tot 20 à 40% bij tarieven met één ingang (Dagnelie, et al., 1985; Quataert, et al., 2011). Wanneer we echter een lot samenstellen, en een groot aantal bomen samen gaan bekijken, daalt de fout aanzienlijk. Zo spreekt Dagnelie van een fout van 1 à 3% op niveau van een lot bestaande uit een 50-tal bomen (Dagnelie, Palm, Rondeux, & Thill., 1985). Tarieven komen voor onder tabelvorm of onder de vorm van een formule. In het eerste geval kunnen de houtvolumes rechtstreeks worden afgelezen in functie van de omtrek of diameter en eventueel de boomhoogte of andere parameters. In het andere geval is wat rekenwerk vereist. Het gebruik van de formules is echter wel nauwkeuriger dan het gebruik van de papieren tabellen die gebonden zijn aan vaste omtrek- en hoogteklassen. De indeling van de tarieven is doorgaans gebaseerd op het aantal en de aard van de ingangen die gebruikt worden om het volume te bepalen: Tarief met één ingang: volume als functie van diameter op borsthoogte. Gegradueerd tarief met één ingang: naast de individuele boomparameter (zoals diameter), wordt een tweede parameter gebruikt die in relatie staat tot het volledige bestand, bv. de dominante hoogte (hdom) of de bestandsleeftijd; Tarief met twee ingangen: volume als functie van diameter op borsthoogte en boomhoogte. 6
2.2 Welke tarieven worden gebruikt bij ANB? Voor de berekening van het stamvolume worden bij ANB momenteel de 'tabellen van Dagnelie' gebruikt (Dagnelie, Palm, Rondeux, & Thill., 1985), aangevuld met Dik voor populier (Dik, 1990) en Berben voor Corsicaanse den (Berben, Baeyens, & Palm, 1983). Ze geven het stamvolume weer met een aftopdiameter van 7 cm, met uitzondering van de formule van Dik die werkt met een aftopdiameter van 10 cm. Deze tarieven zijn onder de vorm van een formule - geïmplementeerd in de IVANHO 1 - en bosdat-applicaties. Het nadeel van de tarieven van Dagnelie is dat Dagnelie zich hoofdzakelijk gebaseerd heeft op bomen uit het zuiden van het land. Bijgevolg zijn ze niet altijd even goed toepasbaar in Vlaanderen waar bomen meestal hoger en zwaarder (mogen) worden. In 2011 werden daarom voor eik en beuk Vlaamse tarieven opgesteld (Quataert et al., 2011), die sinds 2012 in de nieuwe IVANHO-applicatie opgenomen zijn. Tabel 1 geeft een overzicht van de hoger vermelde tarieven. Soorten die niet in één van deze tarieven vermeld staan, worden gekubeerd zoals een soort met een vergelijkbare groeivorm (zie Tabel 2). Tabel 1: Overzicht van de gebruikte tarieven met twee ingangen - per boomsoort(groep); met C130 de omtrek op 1,3 m en H de tophoogte van de individuele boom. Stamvolume = a + b*c130 + c*c130² + d*c130³ + e*h + f*c130*h + g*c130²*h Dagnelie et al. (1985) Coëfficiënten a b c d e f g Amerikaanse eik -2,1490E-02 9,5069E-04-4,3068E-06-7,0329E-08-7,4299E-04 0 3,7969E-06 Berk -1,1392E-02-1,0010E-04 2,8290E-05-1,8695E-07-5,9573E-04 0 3,0811E-06 Douglas -1,9911E-02 5,9559E-04 1,2901E-05-1,8587E-07 7,1591E-04 0 3,9892E-06 Fijnspar -1,0929E-02 1,3945E-03-9,5965E-06-2,5164E-07-2,7922E-03 0 4,8985E-06 Gewone esdoorn 1,0343E-02-1,4341E-03 3,4521E-05-1,3053E-07 7,7115E-04 0 3,0231E-06 Gewone es -3,9083E-02 1,9935E-03-1,6148E-05-6,4188E-09-9,8341E-04 0 3,8373E-06 Lork -3,0880E-02 1,4885E-03-4,9257E-06-1,2313E-07-1,1638E-03 0 4,1134E-06 Boskers -2,3110E-03-3,7474E-04 1,5103E-05-2,5175E-08 3,3282E-04 0 3,1943E-06 Olm -3,4716E-02 1,3586E-03-1,3402E-05-5,6980E-08 1,6516E-04 0 3,8818E-06 Grove den -3,9836E-02 1,5505E-03-6,1835E-06 4,8022E-08 7,3997E-05 0 2,9607E-06 Berben et al. (1983) Coëfficiënten a b c d e f g Corsicaanse den -2,8460E-03 0-2,2785E-07 0-2,4768E-04 0 3,9082E-06 Quataert et al. (2011) Coëfficiënten a b c d e f g Inl. eiken 0.1645-0.5612 0.2910 0-0.00725 0.025 0.0230 Beuk -0.01115 0-0.08560-0.04996 0 0.00256 0.03633 Stamvolume = (SpilhoutVolume - VerliesVolume) / 1000 Dik (1990) SpilhoutVolume = exp(1.10597 * Ln(H) + 1.78865 * Ln(D) - 3.07192) VerliesVolume = exp(-4.608923 * Ln(D) + 3.005989 * Ln(H) - 1.3209 * Ln(H)*Ln(H) + 1.605266 * Ln(D) * Ln(H) + 5.410272) 1 IVANHO is een programma dat ontwikkeld werd door het vroegere AMINAL, afdeling Bos en Groen, en wordt gebruikt voor het opstellen van de houtcatalogi van de openbare houtverkopen. 7
De keuze van de tarieven wordt in het huidige onderzoek niet in vraag gesteld. Er wordt enkel gefocust op het verschil in nauwkeurigheid dat bereikt wordt bij gebruik van tarieven met één ingang (DBH) en gegradueerde tarieven met één ingang (DBH en Hdom of ecoregio), in vergelijking met de tarieven met twee ingangen (DBH en H). We nemen hierbij de tarieven met twee ingangen als gouden standaard, en proberen een beeld te krijgen van het verlies aan nauwkeurigheid wanneer we ervoor opteren geen individuele boomhoogtes meer op te meten. Tabel 2: Relatie tussen boomsoort en kuberingswijze. Soorten die niet voorkomen in de tarieven, worden gekubeerd zoals een andere soort (boomsoortgroep). De opties zijn gebaseerd op de IVANHO-applicatie. SOORT CUBERING ZOALS SOORT CUBERING ZOALS Abeel Populier Olm Olm Am. Eik Amerikaanse eik Paardekastanje Es Am. Vogelkers Boskers Plataan Es Berk Berk Populier Populier Beuk Beuk Ratelpopulier Populier Ceder Gewone den Reuzenzilverspar Douglas Corsicaanse den Corsicaanse den Robinia Berk Cypres Fijnspar Sequoia Fijnspar Den Gewone den Sitkaspar Fijnspar Douglasspar Douglas Sleedoorn Es Dwergcypres FijnSpar Spar Fijnspar Es Es Tamme kastanje Beuk Esdoorn Esdoorn Taxus Fijnspar Fijnspar Fijnspar Vlier Es Gagel Es Vogelkers (Eur.) Boskers Gelderse roos Es Vuilboom Es Grove den Gewone den Walnoot Amerikaanse eik Haagbeuk Inlandse eik Weymouthden Gewone den Hazelaar Es Wilde appel Es Hemlockspar Fijnspar Wilg Berk Hulst Es Wintereik Inlandse eik Kornoelje Es Witte els Berk Krentenboompje Es Zeeden Gewone den Larix Lork Zilverspar Fijnspar Levensboom Fijnspar Zoete kers Boskers Lijsterbes Amerikaanse eik Zomereik Inlandse eik Linde Amerikaanse eik Zure kers Boskers Meidoorn Es Zwarte els Berk Mispel Es Zwarte populier Populier Moerascypres Fijnspar Ander loofhout Es Moeraseik Inlandse eik Ander naaldhout Fijnspar 8
2.3 Alternatieven voor het tarief met twee ingangen Omdat hoogtemetingen vrij arbeidsintensief zijn, werden er door bovenstaande auteurs ook steeds tarieven met één ingang aangemaakt, waar enkel omtrek- al dan niet aangevuld met ecoregio of dominante hoogte dient ingevoerd te worden. Daartegenover staat dat deze tarieven minder nauwkeurig zijn dan deze met twee ingangen. Een overzicht van de tarieven met één ingang wordt weergegeven in Tabel 3. Enkel populier is niet opgenomen. Door Dik (1990) werden immers geen tarieven met één ingang opgesteld voor populier, en ook niet door zijn voorgangers (Faber & Tiemens, 1975). De Vlaamse tarieven voor eik en beuk van Quataert et al. (2011) zijn enkel beschikbaar als gegradueerd tarief met ecoregio als extra parameter (zie Tabel 4). Door te werken met dit gegradueerd tarief met één ingang verhoogt de nauwkeurigheid, zonder dat de gegevensverzameling extra tijd vraagt. Tabel 3: Overzicht van de gebruikte tarieven met één ingang - per boomsoort(groep) Stamvolume = a + b*c130 + c*c130² + d*c130³ Dagnelie et al. (1985) Coëfficiënten a b c d Inlandse eik 0,019546-0,00296 0,0001107-3,7E-08 Amerikaanse eik 0,011189-0,00232 0,0001018-5E-08 Beuk 0,01734-0,00301 0,0001159 1,38E-09 Berk 0,007173-0,00222 0,0001054-1,1E-07 Esdoorn -0,01951 0,000151 5,782E-05 8,1E-08 Es -0,04036 0,000179 7,686E-05 7,36E-08 Olm -0,00606-0,00126 8,66E-05 1,54E-08 Boskers 0,048959-0,0026 8,242E-05 6,16E-08 Gewone den -0,00526-0,00139 8,877E-05 1,43E-08 Fijnspar 0,032253-0,00401 0,0001322-1,9E-08 Douglas 0,083862-0,00642 0,0001569-7,7E-08 Lork 0,019784-0,00315 0,0001259 5,06E-08 Berben et al. Coëfficiënten (1983) a b c d Corsicaanse den 0,018522-0,00262 0,0001065 0 Tabel 4: Overzicht van het gegradueerd tarief met één ingang, met ecoregio als extra parameter enkel voor eik en beuk Stamvolume = a + b*c130 + c*c130² + d*c130³ Quataert et al. (2011) Boomsoort Ecoregio Coëfficiënten a b c d Inlandse eik Zoniënregio 0,138-0,813 1,8-0,146 Brabantse regio 0,021-0,247 1,018 0,034 Vlaamse regio 0,216-1,26 2,181-0,311 Kempense regio 0,138-0,858 1,838-0,349 Beuk Zoniënregio 0,1354-0,6449 1,4252 0,0276 Brabantse regio -0,114 0,1295 0,8115 0,0906 Vlaamse regio -0,099 0,0865 0,6974 0,0672 Kempense regio 0,0501-0,4841 1,4592-0,2409 9
Een tussenoplossing is het gegradueerd tarief met één ingang en dominante hoogte als extra parameter (zie Tabel 5). Bij dit tarief meet men niet van elke boom de boomhoogte, maar bepaalt men enkel de dominante hoogte van het bestand, wat reeds een aanzienlijke tijdswinst kan opleveren. Daartegenover staat een kwaliteitsverlies dat echter minder groot zal zijn dan bij het gewone tarief met één ingang. Tabel 5: Overzicht van het gegradueerd tarief met één ingang, met dominante hoogte (Hdom) als extra parameter Stamvolume = a + b*c130 + c*c130² + d*c130³ + e*hdom + f*c130²*hdom Dagnelie et al. (1985) Coëfficiënten a b c d e f Inlandse eik 0,028822-4,72E-04 1,74E-05-1,23E-08-2,73E-03 3,13E-06 Amerikaanse eik -3,46E-03 6,35E-04-5,35E-06-2,97E-08-1,36E-03 3,52E-06 Beuk 3,13E-02-7,76E-04 1,72E-05-2,64E-08-2,17E-03 3,02E-06 Berk 0,033625-7,52E-04 3,39E-05-1,31E-07-2,77E-03 2,71E-06 Esdoorn 3,16E-02 1,47E-03-1,11E-06 6,13E-08-4,75E-03 2,66E-06 Es -3,68E-02 1,02E-03 2,42E-06 8,72E-08-1,16E-03 2,60E-06 Olm -0,12683 1,17E-03 9,79E-06 4,98E-08 2,12E-03 2,23E-06 Boskers 8,29E-02-7,35E-04-5,42E-06 6,84E-08-4,08E-03 3,70E-06 Gewone den -2,96E-02 1,21E-03 4,43E-06 7,02E-08-6,51E-04 2,41E-06 Fijnspar 1,36E-02-1,29E-03 4,57E-05-7,70E-08-1,14E-03 2,58E-06 Douglas 1,41E-03-1,18E-03 4,33E-05 1,48E-08-8,70E-05 1,88E-06 Lork -1,75E-04 5,05E-04 1,56E-05-7,44E-08-2,19E-03 3,24E-06 Berben et al. Coëfficiënten (1983) a b c d e f Corsicaanse den -8,03E-04 0 2,73E-05 0-1,53E-03 2,49E-06 De dominante hoogte (Hdom) wordt gedefinieerd als het rekenkundig gemiddelde van de hoogte van de honderd dikste bomen per hectare of de "gemiddelde hoogte van de dikste boom per are", en dit per boomsoort. Bij populierenklonen in een regelmatig, wijd plantverband verliest het begrip dominante hoogte zijn betekenis en wordt beter van gemiddelde hoogte gesproken (Jansen, Sevenster, & Faber, 1996). Dagnelie (1985) raadt aan om de hoogtes te bepalen vanuit willekeurig ( at random ) gekozen locaties binnen het bestand, waarbij men telkens de zwaarste boom opmeet in een straal van 18 m (ongeveer 10 are) bij loofhout en in een straal van 6 m (ongeveer 1 are) bij naaldhout. Daarna berekent men hiervan het gemiddelde om tot de dominante hoogte (Hdom) te komen. Het aantal metingen dat nodig is om een goed beeld te krijgen van Hdom, hangt af van de situatie. Om een zelfde nauwkeurigheid te bekomen, zal men in een gelijkjarig bestand minder metingen nodig hebben dan in een ongelijkjarig bestand. Zie Tabel 6 voor het aantal metingen nodig bij een gelijkjarig bestand. Bij ongelijkjarige bestanden dient men de aantallen te verdubbelen, of rekening te houden met de interne structuur van het bestand om zo tot twee of meer schattingen van de dominante hoogte te komen. Tenslotte dient men het begrip dominante hoogte te vermijden bij gemengde bestanden (stamsgewijs gemengd met twee of meer boomsoorten) waar de desbetreffende boomsoort geen 2/3 de van het bestand uitmaakt. 10
Tabel 6: Richtlijnen in verband met het aantal op te meten bomen ter bepaling van de dominante hoogte in gelijkjarige bestanden. Voor ongelijkjarige bestanden dient men de aantallen te verdubbelen. Bron: Dagnelie et al., 1985. Bestandsoppervlakte (ha) Aantal op te meten bomen in gelijkjarige bestanden Homogeen bestand 0 2 ha 6 8 2 10 ha 8 12 > 10 ha 10 16 Heterogeen bestand 11
LUIK 2: DIAMETER- EN HOOGTEBEPALING 1 Doelstelling Doel van luik 2 is in eerste instantie om een (beknopt) overzicht te geven van verschillende methodes voor het bepalen van diameter en boomhoogte. Hierbij wordt aandacht besteed aan gebruiksgemak en kostprijs. Er worden ook enkele algemene tips en aandachtspunten meegegeven om hoogte en diameter zo nauwkeurig mogelijk te bepalen. 2 Resultaten 2.1 Verschillende methodes voor diameterbepaling 2.1.1 Algemeen De diameter wordt standaard gemeten op borsthoogte (DBH). Deze wordt gedefinieerd als diameter op 1.3m hoogte. Op terrein kunnen zich echter verschillende situaties voordoen. In onderstaande figuur wordt schematisch weergegeven hoe men hiermee moet omgaan. Figuur 1: Diameter op borsthoogte mogelijke situaties (Nagel, 2001) Diameter op borsthoogte kan bepaald worden met een meetlint of met een meetklem. Elk heeft zijn voor- en nadelen. 2.1.2 Meetlint Een meetlint is nauwkeuriger dan een meetklem, omdat het de vorm van de boom volgt. Zeker bij onregelmatig gevormde of afgeplatte bomen kan dat een grote invloed hebben. Anderzijds is bij een meetlint achteraf nog een omrekening van omtrek naar diameter vereist. Er bestaan echter ook reeds diameter-meetlinten waarbij men op de achterzijde van het meetlint onmiddellijk de diameter kan aflezen. 12
2.1.3 Meetklem Een meetklem bestaat uit een lat van ca. 1 meter lang die in centimeters verdeeld is. Loodrecht op de lat zijn twee benen bevestigd waarvan één been vast zit en het andere over de lat kan geschoven worden. Bij het meten wordt het meetvlak loodrecht op de lengteas van de boom gehouden. De lat wordt tot tegen de stam gedrukt (Vaes, 2001). Figuur 2: Maatlat ligt tegen de stam aan (Schulting, 2002) Een meetklem laat normaliter een snellere opmeting van de diameter toe. Tegenwoordig zijn er ook digitale meetklemmen in omloop, waarbij nog een extra tijdwinst kan geboekt worden doordat de meetgegevens niet meer manueel genoteerd moeten worden. De gegevens worden opgeslagen in een datadrager en kunnen achteraf ingelezen worden in de computer. In een ander KOBE project rond het gebruik van de digitale meetklem werd reeds het praktisch gebruik en de mogelijke tijdswinst onderzocht. Concreet werd de gebruiksvriendelijkheid op het terrein nagegaan en de mogelijkheden om de software van de meetklemmen aan te passen aan de noden en eisen van de eindgebruiker (wachter, IVANHO). Tegenover deze tijdswinst staat echter een daling van de nauwkeurigheid. Zeker bij het opmeten van onregelmatig gevormde of ovale bomen, is de meetklem minder nauwkeurig dan het meetlint. Dit kan echter (deels) opgevangen worden door telkens twee diametermetingen loodrecht op elkaar uit te voeren, en het gemiddelde te nemen (zie Figuur 3). 13
Figuur 3: Overkruis meten De EU maakt hiervoor onderscheid tussen licht langhout (Dm < 21 cm met schors) en zwaar langhout (Dm 21 cm met schors). Bij licht langhout wordt de diameter één keer gemeten, bij zwaar langhout wordt overkruis gemeten (Schulting, 2002). Een andere (bijkomende) maatregel specifiek voor ovale bomen - kan zijn om bij het klemmen de bomen niet allemaal vanuit dezelfde richting te meten, maar juist vanuit een wisselende richting (zie Figuur 4). Een handige manier is om de meetlat steeds naar het centrum van het bosbestand te richten. Daarmee wordt voorkomen dat van alle bomen alleen de dikke of alleen de dunne diameter wordt gemeten. Figuur 4: De bomen worden in de te meten strook in wisselende richting gemeten (Schulting, 2002) 14
2.2 Verschillende methodes voor bepaling van de hoogte 2.2.1 Algemeen Een belangrijk aandachtspunt bij de bepaling van de boomhoogte is dat de hoogte van een boom niet hetzelfde is als de lengte ervan. Zo is bij schuinstaande bomen de boomhoogte kleiner dan de boomlengte. Zie onderstaande figuur (Höhe = boomhoogte). Figuur 5: boomhoogte versus boomlengte (Nagel, 2001) 2.2.2 Tangentiële hoogtemeting 2.2.2.1 Principe Om de hoogte van een boom te bepalen zijn er momenteel verschillende toestellen op de markt. De meeste maken gebruik van een tangentiële hoogtemeting, waarbij men vanuit een referentiepunt de hoek naar de top van de boom en de hoek naar de stamvoet bepaalt. De afstand (e) van het referentiepunt/waarnemer tot aan de boom moet gekend zijn. Figuur 6: Principe van de tangentiële hoogtemeting (Nagel, 2001) De beide hoogtes h1 en h2 worden berekend met behulp van de tangensregel: De afstand van de waarnemer tot aan de boom kan gemeten worden met een meetlint. Bij hoogtemeters zoals de Blume-Leiss en de Suunto kan men gebruik maken van een soort optische afstandsmeting. Hierbij wordt aan de boom een soort meetlat geplaatst. Bij de Suunto en de Blume-Leiss is dat een plooibare meetlat met witte banden die visueel (met gebruik van een prisma) samenvallen wanneer men zich op de correcte afstand van de boom bevindt. Nadeel is dat er enkel met vaste afstanden kan gewerkt worden (15m, 20m, 30m en 40m). De Vertex en de Laser Forest Pro beschikken over een ingebouwde afstandsmeter, waardoor het mogelijk is om op willekeurige afstanden te meten. De Vertex gebruikt hiervoor een ultrasound signaal dat door de vegetatie heen gaat, in combinatie met een transponder die aan de boom bevestigt wordt. De Laser Forest Pro maakt gebruik van lasertechnologie gecombineerd met een reflector om de afstand te meten. Hier is dus vrij zicht nodig naar de stam/reflector. Bevindt de stamvoet zich hoger dan het oog van de waarnemer, dan moet de hoogte h2 van hoogte h1 afgetrokken worden. 15
Figuur 7: Tangentiële hoogtemeting stamvoet hoger dan oog van de waarnemer (Nagel, 2001) De berekening van de boomhoogte is in dat geval In bovenstaande situatie moet de werkelijke afstand tot de boom (afst) ook nog omgerekend worden naar de horizontale afstand (e), tenzij dit reeds automatisch door het meetinstrument gebeurt (zoals bv. bij de vertex). Dit kan met onderstaande formule (Nagel, 2001): Bij sommige meetinstrumenten (zoals de Blume-Leiss en de Suunto) wordt dit omzeild door gebruik te maken van een correctiefactor k, die afhankelijk is van de hoek ten opzichte van de horizontale afstand (Vaes, 2001). De waarde van k kan afgelezen worden op een tabel die bij het toestel gevoegd is. De juiste hoogte wordt dan De nauwkeurigheid van de hoogtemeting kan volgens Nagel (2001) sterk verbeterd worden door volgende aandachtspunten: 1. Bij loofbomen moet men trachten doorheen de kroon te kijken om zo exact onder de top meten, want anders krijgt men een overschatting van de boomhoogte. Zie Figuur 8. 2. Men moet ervoor zorgen dat het oog zich bij beide hoekmetingen op dezelfde hoogte bevindt, hoofdbewegingen zijn dus te vermijden. 3. De afstand tot de boom (e) is best van dezelfde grootte-orde als de boomhoogte. 4. De boom moet goed zichtbaar zijn. Het is bijgevolg aan te raden om bomen met een kroon die een goede hoogtemeting bemoeilijkt, niet op te meten, maar een ander makkelijker te meten exemplaar te kiezen. Idem voor opvallend schuine bomen. Dit is uiteraard enkel mogelijk wanneer er slechts een selectie van bomen opgemeten moet worden. 16
Figuur 8: Illustratie van gevaar op overschatting bij gebruik van de tangens methode voor hoogtebepaling (bron: mail van Jeroen Philippona, Bomenstichting Zutphen, november 2010) 2.2.2.2 Meettoestellen In onderstaande tabel worden enkele meettoestellen met elkaar vergeleken, die allemaal gebruik maken van het principe van de tangentiële hoogtemeting. Tabel 7: Vergelijking van enkele hoogtemeters/inclinometers Afstandsbepaling Op variabele afstand te meten? Berekening hoogte Suunto Plooimeetlat + prisma of meetlint Nee: enkel meten op 15, 20, 30 of 40m Haglöf electronic inclinometer Meetlint (manueel ingeven) Laser Rangefinder Forestry Pro Laser (geen reflector!) Laser Rangefinder Impulse Laser met of zonder reflector Ja Ja Ja Ja Vertex Manueel* Autom. Autom. Autom. Autom. Ultrasound + transponder Datatransfer Nee Nee Nee Ingebouwde seriële poort Bluetooth Kostprijs (schatting) 160 à 180 230 460 2400 2000 Reeds in Ja Ja gebruik bij Nee Nee (boswachters) (terreinploeg) ANB? Ja *: manueel op- of aftrekken van hoogte naar top en hoogte naar voet én eventueel corrigeren voor een helling Momenteel worden in het kader van de houtverkoop de boomhoogtes hetzij geschat, hetzij opgemeten met de Suunto. In bepaalde domeinbossen worden bosspecifieke tabellen gebruikt om hoogtes per omtrekklasse af te leiden. Ook wordt soms enkel een tophoogte gemeten, en op basis daarvan worden dan de boomhoogtes van de kleinere diameterklasses geschat. Op het eerste zicht lijkt de Haglöf HEC Electronic Clinometer (http://www.haglofcg.com) handiger en vlotter om mee te werken dan de Suunto. Het is een klein toestelletje van 4 op 6 cm, dat amper 50 g weegt. De fabrikant haalt als belangrijkste voordelen aan dat men kan meten vanop een willekeurige afstand én dat de boomhoogte onmiddellijk berekend wordt, waardoor eventuele rekenfouten vermeden worden. Bij de Suunto moet men zelf nog op- of aftrekken van hoogte naar top en hoogte naar voet, én eventueel corrigeren voor een helling. 17
Men is ook beperkt tot enkele vaste afstanden (enkel mogelijk om te meten vanop 15, 20, 30 of 40m afstand). Dit laatste wordt op het terrein echter eerder als een voordeel aanzien, omdat men dan niet de neiging heeft te dicht bij de boom te gaan staan. De ideale meetafstand is immers gelijk aan de boomhoogte. Een ander (belangrijk) voordeel is dat men de Suunto kan combineren met het gebruik van een oculair en een plooimeetlat om de afstand tot de boom te schatten. Dit vervangt het meetlint en wordt door een aantal boswachters als heel handig aangeduid. Bij de vroegere modellen was dit oculair/prisma ingebouwd in de Suunto zelf, maar dit model van Suunto is blijkbaar niet meer te verkrijgen. Nadeel van een afzonderlijk oculair is dat het makkelijk verloren gaat, en niet eenvoudig bij te bestellen is. De leveranciers halen aan dat de afstand ook makkelijk met een afzonderlijk lasertoestel te meten is. Dit dient dan wel een toestel te zijn dat speciaal ontwikkeld is voor gebruik in bosrijk gebied, zoals bv. de Nikon laser afstandsmeter Prostaff 7 die de functie prioriteit verste doel bevat (richtprijs 280 euro). Dit idee vinden we ook terug in de Laser Rangefinder Forestry Pro van Nikon (http://www.nikon.com/news/2011/0909_foresty-pro_01.htm), waar de afstand tot de boom bepaald wordt met behulp van lasertechnologie, zonder reflector. Men moet dus niet meer eerst naar de boom toe om een reflector of een plooimeetlat op te hangen, wat enige tijdswinst kan opleveren. Nadeel is echter terug het gevaar dat men niet voldoende afstand neemt van de boom. Daarenboven bestaat het risico dat de afstand tot de boom onderschat wordt omdat een obstakel vóór de boom als verste doel aanzien wordt. Boomhoogtemeter Suunto PM-5 Haglöf HEC Electronic Clinometer Nikon Laser Rangefinder Forestry Pro Figuur 9: Enkele afbeeldingen van boomhoogtemeters 18
2.2.3 Hoogtemeting gebruik makend van de sinus-functie Naast het gebruik van de tangentiële hoogtemeting bestaat ook de mogelijkheid om gebruik te maken van de sinusfunctie. Daarbij wordt niet de hoek tot de top, maar de afstand tot de top gemeten met behulp van een laser. Deze methode is vooral nuttig in open parklandschappen, waarbij de boom vrij staat en men makkelijk de top van de boom kan raken. In bosbouwcontext is deze methode echter niet praktisch bruikbaar. Figuur 10: Illustratie van een hoogtemeting gebruik makend van de sinus-methode (http://landmarktrees.net/) 2.2.4 Invloed op geschat lotvolume door systematisch overschatten van de hoogte Zie verder onder Luik 4 waar dieper ingegaan wordt op de gevolgen van foutief meten op het geschatte lotvolume. 19
2.3 Mogelijkheden voor differentiatie in hoogte- en diameterbepaling in functie van het type bestand Naast het opmeten van alle individuele boomhoogtes in een lot/bestand kan men wegens tijdsbesparing er ook voor opteren om enkel de hoogtes van een bepaalde selectie bomen op te meten (bv. één hoogte per omtrekklasse), of enkel de dominante hoogte 2 van een bestand, of gebruik te maken van een diameter-hoogtecurve. Er kan ook geopteerd worden om geen hoogtemeting uit te voeren. Bovenstaande opties zullen alle gepaard gaan met een zekere graad van informatieverlies, waarvan de grootte o.a. afhankelijk zal zijn van het type bestand (homogeen versus heterogeen bestand, gelijkjarig versus ongelijkjarig, kwaliteit, ). In bepaalde gevallen zal dit kwaliteitsverlies echter niet opwegen tegen de geboekte tijdswinst. De keuze zal dus afhangen van het type lot/bestand enerzijds en de gewenste nauwkeurigheid anderzijds. 2.3.1 Huidige werkwijze Momenteel wordt er geopteerd om géén hoogtebepalingen te doen voor brandhout, biomassa en hakhout (= verwerkingstypes in IVANHO), maar om het volume te bepalen met behulp van tarieven met één ingang. Bij industrieel hout (of zaaghout) worden wel steeds hoogtes opgemeten, meestal echter slechts één hoogte per omtrekklasse. Daarnaast bestaat er binnen de nieuwe IVANHO-applicatie de mogelijkheid om metingen in bulk in te voeren. Hiervoor hoeft men niet het volledige lot op te meten, maar slechts een representatieve steekproef. Zo kan men bv. in een homogeen dennenbestand ervoor kiezen om slechts 15 bomen (steekproef) op te meten. Van deze 15 bomen zullen er bv. 3 binnen de omtrekklasse 90 vallen en met een hoogte 35, 10 binnen klasse 110 en hoogte 35, en nog 2 binnen omtrekklasse 130 en hoogte 40 Vervolgens worden de 500 gehamerde bomen evenredig verdeeld volgens deze steekproef. Diameters kunnen zowel met meetlint als met meetklem opgemeten worden. 2.3.2 Mogelijke verdere differentiatie per type bestand 2.3.2.1 Diameterbepaling Voor wat betreft de diameterbepaling is het niet zozeer het type bestand dat bepalend zal zijn voor de keuze van het gebruik van een meetlint of meetklem, maar eerder de omtrek van de individuele boom. Zo wordt geopteerd om het gebruik van de meetklem te beperken tot maximum 80 cm diameter, aangezien grotere meetklemmen te zwaar en moeilijker hanteerbaar zijn. Daarenboven is het meetlint iets nauwkeuriger, en bijgevolg bij zwaardere en waardevollere bomen te verkiezen boven de meetklem. De nauwkeurigheid van de meetklem verhoogt ook aanzienlijk door overkruis te meten (zie paragraaf 2.1.3). Bijgevolg stelt de EU voor om bij licht langhout (DBH < 21 cm) de diameter één keer te meten, en bij zwaar langhout (DBH 21 cm) overkruis te meten (Schulting, 2002). 2 De dominante hoogte (Hdom) wordt gedefinieerd als de rekenkundig gemiddelde hoogte van de honderd dikste bomen per hectare of de "gemiddelde hoogte van de dikste boom per are", en dit per boomsoort. Meestal worden 2 tot 4 bomen per proefvlak van 10 are opgemeten. De gemiddelde hoogte van deze bomen is dan de dominante hoogte. De dominante hoogte is afhankelijk van de leeftijd én de boniteit van een bosbestand. 20
Tabel 8: Advies met betrekking tot gebruik van meetlint versus schuifmaat, op basis van boomdiameter Schuifmaat Schuifmaat overkruis meten Meetlint Diameter < 21 cm 21 80 cm* 80 cm *: schuifmaten groter dan 80 cm zijn moeilijker hanteerbaar en te zwaar 2.3.2.2 Hoogtebepaling De manier om de hoogte te bepalen, zal daarentegen veel meer afhangen van het type bestand, het verwerkingstype van het hout en van de aard van de kap, dan van de dimensies van de boom. Zo werd bij ANB reeds de keuze gemaakt (bij de in gebruik name van de IVANHO-applicatie) om bij de verwerkingstypes brandhout, biomassa en hakhout de volumes te schatten met behulp van tarieven met één ingang. Daar is dus enkel een diameterbepaling nodig en géén hoogtebepaling. Bij het industriële hout zijn er echter wel nog keuzes te maken op basis van: bestandstype: loofhout, gemengd loofhout, naaldhout, gemengd naaldhout; bestandsleeftijd: gelijkjarig of ongelijkjarig; mengingsvorm: homogeen, stamsgewijs gemengd (verschillende boomsoorten over oppervlaktes 0.5 are) of groepsgewijs gemengd (verschillende boomsoorten over oppervlaktes > 0.5 are en 50 are); kwaliteit van het hout: slecht, matig, goed of uitstekend; aard van de kap: eindkap, dunning, eerste dunning, overige (sanitair, windval, veiligheid); boomsoort: hogere prijsklasse (eik, beuk, ) en lagere prijsklasse(overige). Mogelijke opties met elk een andere graad van nauwkeurigheid - zijn: Individuele hoogtemeting => gebruik van tarieven met twee ingangen; Hoogtebepaling van een selectie bomen: o één hoogte per omtrekklasse; of o alle hoogtes van een steekproef Diameter-hoogte-curve => gebruik van tarieven met twee ingangen; Bepaling van dominante hoogte => gebruik van gegradueerd tarief met één ingang; Geen hoogte bepaling o gebruik van gegradueerd tarief op basis van ecoregio (bestaat voor eik en beuk); of o gebruik van tarief met één ingang De finale keuze zal bepaald worden door (1) de gewenste nauwkeurigheid die afhangt van de waarde van het lot, en (2) de bereikte nauwkeurigheid van de verschillende schattingsmethodes. In Luik 4 wordt gepoogd de nauwkeurigheid van elk van bovenstaande schattingsmethodes te bepalen. 2.3.2.3 Harvestermeting Een andere optie is om de volumebepaling te laten gebeuren door de harvester. 21
Tegenwoordig worden immers steeds meer oogstprojecten machinaal uitgevoerd met de inzet van harvesters: houtoogstmachines die de boom vellen, onttakken en de stam computergestuurd afkorten in een optimale sortimentssamenstelling. De boordcomputer van de harvester laat ook een volumebepaling van het geoogste hout toe. Een voordeel hiervan is dat tijdens de oogst wordt gemeten en de gegevens direct beschikbaar zijn. Nadeel is dat er grote verschillen zijn in programmatuur en meetsystemen van de verschillende typen en merken harvesters (Schulting, 2002). Bij het meten door de computer van een harvester, wordt de stam in secties gemeten. De diametermeting vindt dan bijvoorbeeld iedere 10 of 20 cm plaats, waarbij ieder stukje stam wordt opgevat als een cilinder (zie Figuur 11). Voor de inhoudsbepaling van de hele stam worden alle afzonderlijke cilinder-inhouden bij elkaar opgeteld. Figuur 11: Sectiemeting, zoals gebruikt bij een harvester (Schulting, 2002) Beperkingen Een harvestermeting is uiteraard enkel mogelijk wanneer de exploitatie door een harvester gebeurt. Beperkingen hierbij zijn voornamelijk de diameter in combinatie met het bestandstype (naaldhout versus loofhout). De harvester is ideaal voor het oogsten van naaldhout, wegens de rechte stam en de vele fijne takken. Gebruik bij loofhout is mogelijk, als het niet te dik/zwaar is, geen te zware takken heeft en de stam voldoende recht is. Dit heeft tot gevolg dat een harvester in het algemeen in naaldhout zwaardere diameters aan kan dan in loofhout. Overmaatse bomen, en zeker degene met zware wortelaanlopen, worden soms motormanueel geveld en dan met de processor onttakt en gekort. Bij loofhout stellen vorken dikwijls een probleem, dus daar is het handigst werken als er iemand met een motorzaag in de buurt van de machine is. Afgezien van wat oudere en lichtere machines die hier en daar nog rondrijden, kunnen de meest gebruikte harvesters (bv. Houbrechts, Panis, Coomans, Mouton, Meulendijks, ) in naaldhout diameters tot 70-80 cm aan. Veel machinisten beweren dat ze geen motorzaag meer bij hebben, en zich met de machine behelpen voor de dikke bomen (eerst inzagen en dan langs de andere kant herpakken en vellen). De maximale diameter hangt daarnaast ook af van het type processorkop, te raadplegen op de websites van fabrikanten. (mond. meded. Robbie Goris Inverde) De practische mogelijkheden van harvestermeting zullen verder onderzocht worden in het KOBE-project H9 Hameren en alternatieven. 22
3 Conclusies (1) Opleiding Gezien het grote belang van correcte metingen, wordt voorgesteld om een opleiding te (laten) organiseren voor de boswachters en de terreinploegen specifiek gericht op het correct gebruik van meetklem en boomhoogtemeter 3 : Meetklem o Maatlat tegen de boom o Meten in wisselende richtingen o Richtlijnen ivm overkruis meten: EU: vanaf 21 cm Bosschap: vanaf 28 cm Welke richtlijnen gaan wij als ANB meegeven? Deze keuze moet afgestemd worden met de projecten H9 (Hameren en alternatieven) en H10 (Digitale meetklem). o Meten op exact 1.3m hoogte Hoogtemeter o Meetafstand boomhoogte o Gevaar van overschatting bij de tangentiële hoogtemeting o Suunto PM5 met én zonder prisma en baak/plooimeetlat (2) Boomhoogtemeter Op dit moment wordt door de boswachters gebruik gemaakt van de Suunto PM5. De meeste boswachters zijn daar vrij tevreden over. Het is een handig en betaalbaar toestel. Het lijkt ons niet noodzakelijk om over te schakelen op een ander meettoestel. Anderzijds zou het een meerwaarde zijn om terug zoals vroeger ook Suunto s PM5 mét prisma aan te kopen. Bepaalde boswachters vinden het gebruik van dit prisma (met baak) handiger en sneller dan het gebruik van een meetlint om de afstand tot de boom te bepalen. Volgens onze aankoopdienst (mond. meded. Alex Van Mol) zijn die weliswaar moeilijker te verkrijgen, maar mijns inziens is dit niet onoverkomelijk (o.a. Pelgrum Vink Materialen B.V. (PVM BV) te Lobith, Nederland, verkoopt deze nog voor 215,00/st excl. BTW). Mocht er toch financiële reserve zijn dan lijkt de Nikon Laser Rangefinder Forestry Pro ook een goed alternatief, met als belangrijkste voordeel dat de afstand tot de boom met laser bepaald wordt en een verplaatsing heen en terug van de boom uitgespaard wordt. 3 Niettegenstaande verder (Luik 4) aangeraden wordt om bij houtverkoop over te stappen op het gebruik van diameter-hoogtecurves voor het inschatten van hoogtes, moeten nog steeds hoogtes opgemeten worden in het kader van de opmaak van een bosbeheerplan. 23
LUIK 3: OPSTELLEN D-H-CURVES 1 Doelstelling Momenteel worden de hoogtes die nodig zijn voor een volumeschatting van de houtloten hetzij opgemeten, hetzij afgeleid uit bosspecifieke tabellen. Een mogelijke vereenvoudiging zou zijn om deze hoogtes te vervangen door schattingen op basis van diameter-hoogte-curves die geïmplementeerd zijn in de IVANHO-applicatie. Het meten van diameter op borsthoogte is immers eenvoudiger, nauwkeuriger en goedkoper dan het meten van boomhoogte. Daarom opteert men er in bosbouwinventarissen vaak voor om alle diameters (DBH) op te meten, maar slechts een selectie van de boomhoogtes (H). Op basis van deze metingen kan dan een statistisch model gefit worden die de relatie weergeeft tussen deze twee variabelen (DBH en H). Dit model laat dan toe om voorspellingen te doen voor ontbrekende hoogtes. Meer concreet is het de bedoeling om D-H-curves op te stellen met behulp van gegevens uit de bosbeheerplanning (verzameld in de databank bosdat.mdb ). Deze curves kunnen dan gebruikt worden in de IVANHO-applicatie, die toelaat om volumes van de te koop aangeboden houtloten in te schatten. Bijgevolg dient de boswachter na het hameren enkel nog de diameters van de geschalmde bomen op te meten. In de IVANHO-applicatie wordt de bijhorende hoogte dan automatisch afgeleid uit deze D-H-curves, waarna het bijhorende volume berekend kan worden op basis van diameter en voorspelde hoogte. Voor het opstellen van de D-H-curves werden initieel twee situaties beschouwd: (1) bossen waar reeds D-H-gegevens beschikbaar zijn (uit bosbeheerplanning) en het bijgevolg mogelijk is om curves op te stellen/te gebruiken op bestandsniveau (ca. 50 % van de domeinbossen); (2) bossen zonder bosbouwgegevens, waar we verplicht zijn te werken met curves op een hoger niveau, meer specifiek beheerregioniveau (ca. 50% van de domeinbossen). Achteraf werd hier een derde optie aan toegevoegd: (3) bossen zonder bosbouwgegevens, die echter gelijkaardig zijn qua standplaats en boomsoortensamenstelling aan bossen mét bosbouwgegevens. Daar kunnen D- H-curves op bosniveau van gelijkaardige bossen gebruikt worden. 2 Methodiek 2.1 Exponentiële functie Voor het opstellen van de D-H-curves wordt geopteerd voor een exponentiële functie met twee parameters: H = 1.3 + exp + ( P1 P2 ) DBH Hierbij staat H voor de totale boomhoogte (m) en DBH voor diameter op borsthoogte (cm). De twee parameters (p1 en p2) controleren respectievelijk de asymptotische hoogte (of het plafond) en de snelheid waarmee deze asymptotische hoogte bereikt wordt. Reden hiervoor is tweeledig: 24
(1) deze functie wordt ook gebruikt in de FieldMap-applicatie (applicatie ter ondersteuning van de 2 de VBI en van het bosreservatenonderzoek), en wordt daar naar voren geschoven als meest robuuste functie. (2) in de literatuur wordt de exponentiële functie vaak gebruikt voor het modelleren van D-H-curves (o.a. Nanos, et al., 2004; Lappi, 1991; Jayaraman, et al., 2001), en ook uit vergelijkend onderzoek blijkt dat deze functie één van de betere fits oplevert (Adame, del Río, & Cañellas, 2008). 2.2 D-H-curves per boomgroep Er werd geopteerd om hoogtecurves op te stellen per boomgroep, en niet voor elke boomsoort afzonderlijk. We hebben ons hiervoor gebaseerd op de boomgroepen zoals ook gebruikt bij de volumeberekeningen in de IVANHO- en bosdat-applicaties. Voor de opmaak van de hoogtecurves wordt echter enkel met diameter-hoogtemetingen van de hoofdboomsoorten van de groep gewerkt (zie Tabel 9). Tabel 9: Overzicht boomgroepen en bijhorende hoofdboomsoorten Boomgroep Amerikaanse eik Berk Beuk Zoete kers (Boskers) Corsikaanse den Douglasspar Es Esdoorn Fijnspar Grove den (Gewone den) Inlandse eik Lork Olm Populier Hoofdboomsoorten Amerikaanse eik berk (G), Ruwe berk, Zachte berk Beuk Zoete kers (Boskers) Corsikaanse den Douglasspar es (G), Gewone es esdoorn (G), Gewone esdoorn Fijnspar Grove den (Gewone den) Wintereik, Zomereik lork (G), Japanse lork olm cultuurpopulier, Grauwe abeel, Ratelpopulier (Trilpopulier, Esp) 2.3 Mixed modeling De hiërarchische structuur van de D-H-data (i.e. bomen in plots in bestanden) leidt tot een gebrek aan onafhankelijkheid tussen de metingen, wat problemen geeft bij standaard regressiemethodes. Mixed modeling laat echter toe om correct om te gaan met deze ruimtelijk gecorreleerde data. Deze methodiek werd ondermeer ook gevolgd door Sharma (Sharma & Parton, 2007). Mixed modeling laat toe gelijktijdig fixed en random effecten in te schatten (Adame, del Río, & Cañellas, 2008) door de parameters van het model (p1 en p2) op te splitsen in een vaste en een random component. De vaste component is gemeenschappelijk voor alle plots, en de random component varieert van plot tot plot. In dit geval werden de bosbestanden 4 als random factors toegevoegd, wat betekent dat de resulterende D-H-curve bestaat uit een vaste component - identiek voor alle bestanden - en een variabele component - variërend van bestand tot bestand. Zo krijgen we als het ware een gelokaliseerd model per bosbestand. Enkel wanneer er geen 4 Mixed modeling laat niet toe om ook de verschillende plots (binnen een bestand) als random effects toe te voegen, aangezien het aantal plots per bestand varieert van 1 tot 7, afhankelijk van de homogeniteit van het bestand. Om bij mixed modeling plots als een random factor toe te voegen heb je een minimum van 7 plots per bosbestand nodig. 25
hoogtemetingen beschikbaar zijn voor een bepaald bestand is men verplicht terug te vallen op de vaste component (= het globale model). Daarnaast hebben we ervoor geopteerd om zowel p1 als p2 te beschouwen als parameters bestaande uit een vast én random gedeelte, in navolging van Pinheiro and Bates (1995) die aanraden alle parameters als mixed toe te voegen en enkel indien het model in R niet convergeert over te gaan op een lager aantal mixed parameters. Onder andere ook Calama et al. (2004) en Sharma et al. (2007) volgen deze werkwijze. Ook vanuit ecologisch standpunt is dit te verrechtvaardigen, aangezien zowel hoogte van het plafond (exp(p1)) als helling van de curve (p2) worden beïnvloed door eigenschappen die variëren van bestand tot bestand. Zo blijkt uit literatuur dat het plafond van de curve afhankelijk is van o.a. de boniteit van de standplaats (komt tot uiting in de dominante hoogte), leeftijd en dichtheid van het bestand. De helling van de curve blijkt afhankelijk te zijn van o.a. leeftijd en dichtheid van het bestand. 2.4 Basisgegevens Zoals hoger reeds aangehaald wordt gewerkt met gegevens verzameld in het kader van de bosbeheerplanning. Gedetailleerde info m.b.t. het verzamelen van deze bosbouwgegevens is terug te vinden in de Technische richtlijnen voor het opmaken van uitgebreide beheerplannen (Anoniem, 2003). Er wordt minstens 1 proefvlak per bestand opgemeten, of in grote bestanden 1 proefvlak per 2 ha. In gelijkjarige en gelijkvormig bestanden met slechts 1 hoofdboomsoort volstaat 1 proefvlak per 4 ha. In zeer heterogene bestanden worden 2 proefvlakken per ha opgemeten (Wat overeenkomt met een bemonsteringsdichtheid van 20 %). Per plot wordt standaard van alle bomen zowel omtrek (op 1,3m) als hoogte opgemeten met behulp van bv. een Blume-Leiss, Suunto of Vertex-hoogtemeter. In zeer gelijkjarig en gelijkvormig hooghout met slechts 1 hoofdboomsoort (bv. populier, Grove den, Corsicaanse den) en een beperkt aantal omtrekklassen, is het ook mogelijk om de hoogtemetingen uit te voeren per omtrekklasse (max. 3 hoogtes per omtrekklasse) omdat in dergelijke bestanden de hoogteverschillen beperkt zijn. Aangezien ook de hoogtemeting per omtrekklasse frequent gebruikt wordt, bleek het niet mogelijk om enkel verder te werken met de één-op-één diameter hoogtemetingen, en werden de hoogtemetingen per omtrekklasse omgevormd tot een gemiddelde omtrek en bijhorende hoogte (max. drie diameter-hoogte-combinaties, want max. drie hoogtemetingen per omtrekklasse). Ook omdat de omtrekklasses vrij klein zijn (10 cm), leek dit ons aanvaardbaar. Bomen met een ongewone omtrek/hoogte-verhouding ( 1,3 of 16; resp. smal en hoog of dik en kort) werden uit de dataset verwijderd. Zie onderstaande tabellen voor een overzicht van het aantal diameter-hoogtemetingen per bos of beheerregio, en per boomgroep, gebruikt om de D-H-curves op te stellen. Tabel 10: Aantal diameter-hoogtemetingen per boomgroep gebruikt voor de opmaak van de D-H-curves op bos- en bestandsniveau BOOMGROEP Ravels Wijnendaele Zoniën Rijckevelde Hoge Vijvers Amerikaanse Eik 1772 4 92 87 123 Berk 437 41 520 22 358 Beuk 507 118 7693 49 45 Boskers 10 1 93 / / Corsicaanse den 2336 52 338 36 950 Douglas 605 61 414 127 541 Es 2 28 364 12 / Esdoorn 41 158 820 / 31 Fijnspar 92 15 101 19 26