ИЗМЕРЕНИЕ ШИРИНЫ ГОДИЧНОГО СЛОЯ НА КЕРНЕ ДРЕВЕСИНЫ
В данной статье предлагается способ, позволяющий повысить точность измерения ширины годичных слоев на всем протяжении керна, что ведет к расширению функциональных возможностей измерения годичных слоев на керне, а также к выявлению закономерностей динамики радиального прироста ствола учетного дерева по каждому годичному слою от центра (терминального побега) до периферии (последнего годичного слоя до момента взятия керна древесины).
Дерево сосны произрастает в сосново-березовом насаждении (7С3Б); тип лесорастительных условий - А3; тип леса - сосняк черничник; полнота - 0,8. Использовался керн сосны комнатно-сухой влажности, взятый в 2000 году на высоте 1,3 м (рис. 1).
Возраст подроста на высоте 1,3 м составлял 11 лет. Замеры проводились на годичных слоях, начиная с 12 по 71 год жизни дерева. Полный же возраст дерева составляет 71 год.
Для измерения ширины годичного слоя керн устанавливают на окно сканера и сканируют в полноцветном режиме (12,7 млн. цветов) с разрешением не менее 1200 dpi (рис. 2).
Рис. 1. Схема взятия керна древесины
Рис. 2. Вид керна после сканирования
Далее выполняется конвертация изображения в геоинформационную систему (ГИС) с аналогичным разрешением, что и при сканировании с масштабом 1:1000 (условно 1 м на электронной карте принимаем за 1 мм). Возможно получение негатива изображения для более четкого определения размещения годичных слоев на керне (рис. 3).
Рис. 3. Вид керна после конвертации изображения в геоинформационную систему (ГИС)
Средствами ГИС проводим линию по продольной оси керна (рис. 4). Для учета продольной кривизны керна приходится проводить по оси керна ломаную линию.
Рис. 4. Вид керна с линией по продольной оси керна
Далее выполняется корректировка линии путем добавления в нее точек, выделенных в конкретных местах пересечения линии с каждым годичным слоем (рис. 5). При этом выделяются у годичного слоя две границы - начальная граница (с момента начала вегетационного периода) и конечная граница (с момента завершения вегетационного периода у дерева).
Рис. 5. Корректировка линии по продольной оси керна
В результате измерений на сканированном изображении получается линия, описывающая ширину годичных слоев вдоль продольной оси керна древесины. На основе этой продольной линии автоматически в ГИС можно составит журнал координат с вычисленными расстояниями между точками, в данном случае от периферии к центру (рис. 6).
Рис. 6. Вид линии на керне, которая описывает ширину годичных слоев вдоль продольной оси керна древесины
При измерении ширины отдельного годичного слоя и последовательно, например, от периферии к центру (как это и принято в лесной таксации), всех годичных слоев с помощью системы ГИС учитывается криволинейная ось керна, так как при высыхании ось керна не может оставаться строго прямолинейной.
На участке керна с высокой кривизной продольная ломаная линия всегда будет перпендикулярна измеряемому годичному слою.
Поэтому после измерений на компьютере с помощью ГИС получаются точные измеренные значения каждого годичного слоя, а суммированием получается вся длина годичных слоев на керне.
Для контроля измеряется полная длина всех или группы годичных слоев, причем полученные значения сопоставляются с суммой значений ширины входящих в эту группу годичных слоев.
После проведения измерений, полученные данные были обработаны в математической среде Curve Expert-1.3 (табл. 1) и получена статистическая формула, которая в приведенном примере состоит из 16 составляющих:
, (1)
,
,
где b - расчетная ширина годичного слоя по статистической модели, мм;
tR - время, которое отчитывается с терминального побега, на который попала при взятии керна сердцевина древесины, лет.
В табл. 1 приведены результаты расчетов, в которой приняты следующие условные обозначения:
t - время с момента начала роста и развития дерева, лет;
- фактическая ширина годичного слоя, измеренная путем сканирования керна древесины и размещения изображения в геоинформационную систему, мм;
ε - абсолютная погрешность (остаток) статистической модели, вычисляемая как разность между фактическими и расчетными значениями изучаемого показателя;
Δ - относительная погрешность статистической модели.
Таблица 1
Динамика ширины годичного слоя, мм
|
Год |
Время с момента роста t, лет |
Время с терминального побега tR, лет |
Факт , мм |
Расчетные значения |
||
|
b |
ε |
Δ, % |
||||
|
2000 |
71 |
59 |
0,339 |
0,396 |
-0,06 |
-16,79 |
|
1999 |
70 |
58 |
0,440 |
0,428 |
0,01 |
2,73 |
|
1998 |
69 |
57 |
0,510 |
0,488 |
0,02 |
4,36 |
|
1997 |
68 |
56 |
0,405 |
0,421 |
-0,02 |
-4,03 |
|
1996 |
67 |
55 |
0,486 |
0,382 |
0,10 |
21,45 |
|
1995 |
66 |
54 |
0,464 |
0,485 |
-0,02 |
-4,46 |
|
1994 |
65 |
53 |
0,683 |
0,623 |
0,06 |
8,79 |
|
1993 |
64 |
52 |
0,591 |
0,621 |
-0,03 |
-5,12 |
|
1992 |
63 |
51 |
0,541 |
0,594 |
-0,05 |
-9,78 |
|
1991 |
62 |
50 |
0,584 |
0,664 |
-0,08 |
-13,68 |
|
1990 |
61 |
49 |
0,477 |
0,532 |
-0,06 |
-11,62 |
|
1989 |
60 |
48 |
0,486 |
0,503 |
-0,02 |
-3,49 |
|
1988 |
59 |
47 |
0,578 |
0,611 |
-0,03 |
-5,63 |
|
1987 |
58 |
46 |
0,819 |
0,679 |
0,14 |
17,08 |
|
1986 |
57 |
45 |
0,556 |
0,543 |
0,01 |
2,32 |
|
1985 |
56 |
44 |
0,533 |
0,443 |
0,09 |
16,91 |
|
1984 |
55 |
43 |
0,741 |
0,681 |
0,06 |
8,08 |
|
1983 |
54 |
42 |
0,510 |
0,533 |
-0,02 |
-4,44 |
|
1982 |
53 |
41 |
0,463 |
0,531 |
-0,07 |
-14,71 |
|
1981 |
52 |
40 |
0,598 |
0,565 |
0,03 |
5,53 |
|
1980 |
51 |
39 |
0,536 |
0,731 |
-0,20 |
-36,46 |
|
1979 |
50 |
38 |
0,834 |
0,757 |
0,08 |
9,21 |
|
1978 |
49 |
37 |
0,348 |
0,404 |
-0,06 |
-16,00 |
|
1977 |
48 |
36 |
0,440 |
0,442 |
0,00 |
-0,43 |
|
1976 |
47 |
35 |
0,394 |
0,309 |
0,09 |
21,66 |
|
1975 |
46 |
34 |
0,651 |
0,614 |
0,04 |
5,63 |
|
1974 |
45 |
33 |
0,417 |
0,467 |
-0,05 |
-12,03 |
|
1973 |
44 |
32 |
0,457 |
0,357 |
0,10 |
21,94 |
|
1972 |
43 |
31 |
0,497 |
0,589 |
-0,09 |
-18,54 |
|
1971 |
42 |
30 |
0,533 |
0,495 |
0,04 |
7,10 |
|
1970 |
41 |
29 |
0,487 |
0,507 |
-0,02 |
-4,16 |
|
1969 |
40 |
28 |
0,372 |
0,426 |
-0,05 |
-14,58 |
|
1968 |
39 |
27 |
1,002 |
0,979 |
0,02 |
2,31 |
|
1967 |
38 |
26 |
1,190 |
1,167 |
0,02 |
1,97 |
|
1966 |
37 |
25 |
1,085 |
1,178 |
-0,09 |
-8,60 |
|
1965 |
36 |
24 |
1,476 |
1,382 |
0,09 |
6,35 |
|
1964 |
35 |
23 |
1,291 |
1,309 |
-0,02 |
-1,40 |
|
1963 |
34 |
22 |
0,970 |
0,979 |
-0,01 |
-0,94 |
|
1962 |
33 |
21 |
0,640 |
0,621 |
0,02 |
2,92 |
|
1961 |
32 |
20 |
0,672 |
0,709 |
-0,04 |
-5,57 |
|
1960 |
31 |
19 |
0,903 |
0,879 |
0,02 |
2,65 |
|
1959 |
30 |
18 |
1,054 |
1,032 |
0,02 |
2,09 |
|
1958 |
29 |
17 |
1,158 |
1,173 |
-0,02 |
-1,32 |
|
1957 |
28 |
16 |
1,020 |
1,078 |
-0,06 |
-5,65 |
|
1956 |
27 |
15 |
0,858 |
0,762 |
0,10 |
11,14 |
|
1955 |
26 |
14 |
0,532 |
0,653 |
-0,12 |
-22,76 |
|
1954 |
25 |
13 |
1,057 |
0,976 |
0,08 |
7,64 |
|
1953 |
24 |
12 |
1,325 |
1,263 |
0,06 |
4,69 |
|
1952 |
23 |
11 |
1,385 |
1,424 |
-0,04 |
-2,84 |
|
1951 |
22 |
10 |
0,986 |
0,878 |
0,11 |
10,93 |
|
1950 |
21 |
9 |
1,647 |
1,646 |
0,00 |
0,04 |
|
1949 |
20 |
8 |
2,235 |
2,276 |
-0,04 |
-1,85 |
|
1948 |
19 |
7 |
2,959 |
2,926 |
0,03 |
1,11 |
|
1947 |
18 |
6 |
1,678 |
1,703 |
-0,03 |
-1,49 |
|
1946 |
17 |
5 |
2,555 |
2,548 |
0,01 |
0,26 |
|
1945 |
16 |
4 |
1,834 |
1,825 |
0,01 |
0,49 |
|
1944 |
15 |
3 |
3,126 |
3,152 |
-0,03 |
-0,82 |
|
1943 |
14 |
2 |
4,217 |
4,270 |
-0,05 |
-1,25 |
|
1942 |
13 |
1 |
3,710 |
3,760 |
-0,05 |
-1,36 |
|
1941 |
12 |
0 |
6,903 |
6,903 |
0,00 |
0,00 |
Максимальная относительная погрешность = 36,46 %, которая по данным табл. 1 подчеркнута. Доверительная вероятность модели (1) равна 100 - 36,46 % = 60,54%, что позволяет дать ориентировочный долгосрочный прогноз, по которому построен график в программной среде EXCEL (рис. 7).
Рис. 7. Динамика радиуса ствола сосны по годичным слоям керна
с учетом волновой составляющей
Более точный прогноз можно получить с учетом распределения количества относительных отклонений (табл. 2).
Таблица 2
Распределение количества годичных слоев по значениям допустимой относительной погрешности
|
Интервал изменения , % |
Количество годичных слоев в интервале погрешности, шт. |
Доля от общего числа измеренных годичных слоев, % |
Примечание |
|
>30 |
1 |
1,7 |
Менее одной трети годичных слоев превышают 10%-ый рубеж |
|
>20 |
6 |
10,0 |
|
|
>15 |
10 |
16,7 |
|
|
>10 |
17 |
28,3 |
|
|
>5 |
31 |
51,7 |
|
|
>1 |
53 |
88,3 |
|
По распределению относительной погрешности можно считать, что статистическое моделирование выполнено на уровне 10-процентной значимости.
В табл. 3 показана точность измерения ширины годичного слоя, причем в зависимости от разрешения компьютерного изображения ГИС. Эта точность будет инструментальной, к которой нужно еще учесть и точность измерения зрением человека при установке точки на границах годичного слоя вдоль его продольной оси.
Таблица 3
Инструментальная точность измерений ширины годичного слоя керна
с помощью геоинформационной системы
|
Разрешение изображения, dpi/дюйм |
Точность измерения, мм |
Интервал точности измерения, мм |
Примечание |
|
75 |
0,339 |
±0,170 |
Эти шкалы изображения не могут быть применены при измерениях годичных слоев на керне из-за малой точности |
|
100 |
0,254 |
±0,127 |
|
|
150 |
0,169 |
±0,085 |
|
|
200 |
0.127 |
±0.064 |
|
|
300 |
0,085 |
±0,042 |
|
|
600 |
0,042 |
±0.021 |
|
|
1200 |
0,021 |
±0.010 |
Рекомендуемые уровни разрешения |
|
2400 |
0,010 |
±0,005 |
Примечание: Выделена точность измерения, сравнимая с измерительной лупой
Из данных табл. 3 видно, что при уровне разрешения изображения в 2400 dpi появится возможность измерения не только отдельных зон годичного слоя (ранняя, поздняя, ранне-поздняя, поздне-ранняя), но и отдельных крупных клеток древесины.
За 43-летний период, с 1957 по 2000 годы, причем само дерево возникло в 1929 году, произошло какое-то долговременное воздействие на растущую сосну, которая постепенно адаптировалась к условиям места произрастания волновым изменением части ширины годичного слоя.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- Мазуркин, П.М. Геоэкология. Закономерности современного естествознания [Текст]: Научное издание / П.М. Мазуркин. - Йошкар-Ола: МарГТУ, 2004 - 336 с.
- Мазуркин, П.М. Статистическая экология [Текст]: Учебное пособие / П.М. Мазуркин. - Йошкар-Ола: МарГТУ, 2004 - 308 с.
- Мазуркин, П.М. Экологический мониторинг (Способы испытания деревьев) [Текст] / П.М. Мазуркин: Учеб. пос. - Йошкар-Ола: МарГТУ, 2004. - 224 с.
Статья в формате PDF
270 KB...
01 09 2026 7:52:15
Статья в формате PDF
292 KB...
31 08 2026 18:42:48
В статье раскрываются новые знания, которые становятся стратегическим ресурсом, обеспечивают России статус великой державы и формирование упреждающей реакции на скрытые угрозы национальным интересам. Паспорта научных специальностей способствуют консолидации интеллектуальных ресурсов страны на самых актуальных направлениях исследований. Выявленные различия хаpaктеризуют определяющую роль паспорта научной специальности в резонансном взаимодействии с диссертационными работами, при наличии которого достигается соответствие предмета исследования паспорту научной специальности. Резонансное взаимодействие объекта и субъекта в научном творчестве при выполнении диссертационной работы составляет основной принцип интеллектуальной информационной технологии как инструмента научного творчества.
...
30 08 2026 6:36:54
Озонированный (5х10 -7 г/мл) раствор Кребса не влиял на базальный тонус продольных полосок (n=21) трахеи 5 коров, а также на их тонус, вызванный ацетилхолином (10 -6 г/мл), но в 43% опытов достоверно уменьшал релаксирующий эффект адреналина (10 -7 г/мл), т.е. проявлял β-адреноблокирующий эффект. Это свойство озона необходимо учитывать при нормировании условий труда в производствах с повышенным образованием озона и при озонотерапии.
...
29 08 2026 10:57:47
Статья в формате PDF
152 KB...
28 08 2026 5:16:21
Статья в формате PDF
485 KB...
27 08 2026 23:24:19
Статья в формате PDF
81 KB...
26 08 2026 21:57:38
Статья в формате PDF
110 KB...
25 08 2026 23:57:11
Статья в формате PDF
100 KB...
24 08 2026 10:42:33
Статья в формате PDF
443 KB...
23 08 2026 19:52:59
Статья в формате PDF
130 KB...
22 08 2026 16:25:48
Статья в формате PDF
196 KB...
20 08 2026 21:15:25
Статья в формате PDF
122 KB...
19 08 2026 2:37:17
Статья в формате PDF
80 KB...
18 08 2026 0:17:14
Обобщаются понятия «компетентность». Формулируются компетентности, необходимые для решения проблем безопасности жизнедеятельности в пpaктической работе инженера. Предлагается направление целевого развития компетентностей выпускника технического вуза в процессе его обучения.
...
16 08 2026 18:47:28
Статья в формате PDF
224 KB...
15 08 2026 6:40:50
Статья в формате PDF
98 KB...
14 08 2026 1:16:44
Статья в формате PDF
101 KB...
13 08 2026 21:51:48
В статье дано определение техническому состоянию техники, представлены виды технических состояний и процессы изменения технического состояния при эксплуатации. Бытовая техника при эксплуатации может принимать исправное и неисправное состояние, а также работоспособное и неработоспособное состояние. Показана взаимосвязь видов технических состояний в виде графа переходов технических состояний, позволяющий проводить технологию восстановления работоспособности техники. Определен порядок восстановления бытовой техники и сформулирован критерий отказа техники. Рассмотрены признаки восстановления бытовой техники по отношению к восстанавливаемой и невосстанавливаемой техники. Показано, что к невосстанавливаемой технике относится техника, нахоящаяся в предельном состоянии или в результате ресурсного отказа. Рассмотрены признаки предельного состояния для восстанавливаемой и невосстанавливаемой техники.
...
12 08 2026 14:44:56
Статья в формате PDF
102 KB...
10 08 2026 10:22:35
Статья в формате PDF
172 KB...
09 08 2026 22:54:42
Статья в формате PDF
106 KB...
07 08 2026 15:37:40
Статья в формате PDF
111 KB...
06 08 2026 5:27:26
Статья в формате PDF
253 KB...
04 08 2026 18:58:10
Статья в формате PDF
100 KB...
03 08 2026 4:37:43
Статья в формате PDF
105 KB...
02 08 2026 0:43:43
Статья в формате PDF
118 KB...
01 08 2026 11:49:30
Статья в формате PDF
314 KB...
31 07 2026 2:51:23
Статья в формате PDF
101 KB...
30 07 2026 20:54:48
Статья в формате PDF
95 KB...
29 07 2026 13:59:40
Статья в формате PDF
272 KB...
28 07 2026 9:57:26
Статья в формате PDF
126 KB...
27 07 2026 8:10:58
Понимание физико-химической природы генерации нервного сигнала, путей передачи информации с одной нервной клетки на другую или на мышечную клетку позволит вплотную подойти к объяснению механизма деятельности нервной системы. Нервные клетки передают информацию с помощью сигналов, представляющие собой электрические токи, генерируемой поверхностной мембраной нейрона. Эти токи возникают благодаря движению зарядов, принадлежащих ионам натрия, калия, кальция и хлора.
...
26 07 2026 10:38:13
Статья в формате PDF
100 KB...
25 07 2026 4:43:57
Еще:
Поддержать себя -1 :: Поддержать себя -2 :: Поддержать себя -3 :: Поддержать себя -4 :: Поддержать себя -5 :: Поддержать себя -6 :: Поддержать себя -7 :: Поддержать себя -8 :: Поддержать себя -9 :: Поддержать себя -10 :: Поддержать себя -11 :: Поддержать себя -12 :: Поддержать себя -13 :: Поддержать себя -14 :: Поддержать себя -15 :: Поддержать себя -16 :: Поддержать себя -17 :: Поддержать себя -18 :: Поддержать себя -19 :: Поддержать себя -20 :: Поддержать себя -21 :: Поддержать себя -22 :: Поддержать себя -23 :: Поддержать себя -24 :: Поддержать себя -25 :: Поддержать себя -26 :: Поддержать себя -27 :: Поддержать себя -28 :: Поддержать себя -29 :: Поддержать себя -30 :: Поддержать себя -31 :: Поддержать себя -32 :: Поддержать себя -33 :: Поддержать себя -34 :: Поддержать себя -35 :: Поддержать себя -36 :: Поддержать себя -37 :: Поддержать себя -38 ::
