Forstat软件在《测树学》实践教学“树干解析”中的应用

顾丽

摘要：《测树学》作为一门操作性、应用性很强的课程，是整个林学学科的一门重要专业基础课程，从其发展过程来看，其内容在不断增加和拓宽，而且技术方法也在不断的改进和提高。为了适应需求，在实践与实习过程中，一些新方法与新技术要及时让学生掌握。本文在实践教学中引入数理统计软件ForStat 2.2，以树干解析内业工作为例，实现对实践教学树干解析的内业工作中树干、材积、生长量、生长率及形数的计算，绘制各类生长曲线与树干纵剖面图，以此让学生学会数理统计软件的基本使用方法，并掌握其基本原理，为学生奠定坚实的科研基础。

关键词：测树学；树干解析；实践教学；ForStat 2.2；

中图分类号：G642.3 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）33-0231-02

一、前言

测树学是整个林学学科的一门重要专业基础课程，它是以森林生态系统为主要研究对象，研究林木、林分等木材产品的材积、蓄积、生长量及非林地自然资源的测算、分析和收获预估的理论与技术。测树学不仅是森林经理学、森林经营学、森林生态学的基础课程，也是整个林业的一门重要专业基础学科。国家各类森林调查的最主要核心工作都属于测树学内容范畴。当前，特别是信息技术的应用，逐步形成了以高新技术为支撑的先进的森林资源调查技术体系，满足现代化林业发展的需要。因此，任何林业工作者都需要在不同程度上掌握一定的测树学知识。

“测树学”作为一门操作性、应用性很强的课程，从其发展过程来看，其内容在不断增加和拓宽，而且技术方法也在不断的改进和提高。随着现代电子技术的发展及其在本领域的应用，其内涵和外延已经远远超出了传统《测树学》的领域，技术方法也不断的由粗放走向精准，由主观走向客观。如何在测树学理论教学和课程实践上进行有机结合，使本科测树学教学跟上林学科学技术日新月异的步伐，在国家重视林业发展的大背景下，培养林业实用性技术人才，以促进林业生产和森林调查事业的发展，是首当其冲的测树学教改实践。

现今学生对新知识的接受能力强，在实践与实习过程中，一些新方法与新技术要及时让学生掌握[1]。目前，数理统计方法在测树学课程方面的应用更为广泛，并出现了多元化趋势，ForStat软件是一个通用的统计和生物数学模型数值分析的软件，包括数学工具、数理统计和统计模型、主要的数学规划方法、以及林业、数量生态、数量遗传等方面的常用分析模型和方法[2]。基于ForStat软件的数理统计方法在测树学实践与实习范围内的应用是本文研究的主要方向，即构建基于ForStat软件在林学专业测树学课程实践性教学的应用，加速林学专业课程建设，提高课程教学质量。

二、存在问题

实践教学是测树学课程教学的重要环节，对林学专业本科生走上工作岗位后能否胜任工作有直接的影响。《测树学》课程的实验内容立足于传统的测树学内容，并主要以笔算为主，由于考虑计算效率问题，类似的实验内容分散设置，如解析木的测定。随着计算机的普及以及课时的缩减，实验内容中涉及数学模型计算及参数估计的，可以采用数理统计软件处理方法代替笔算估计。在《测树学》实践教学中“树干解析”数据处理这一部分，一直是授课老师讲解的重点，也是学生掌握的难点。除了学生要应用计算器进行机械化的分龄阶去皮材积计算，还要在方格纸上选择恰当的树干直径与高度的比例绘制树干的纵断面图，特别是分龄阶的梢头底直径与梢头长度的确定是难点。

目前，随着计算机的普及以及大量数理统计软件的出现，课堂上掌握的这种方法不能够满足林业生产单位的需求，这就要求林业学科专业教育方面也应本着与时俱进的精神，积极开展教育实践教学改革。在实践教学中引入数理统计软件，以树干解析内业工作为例，让学生学会数理统计软件的基本使用方法，并掌握其基本原理，为学生奠定坚实的科研基础。ForStat软件用户界面友好，通过菜单操作即可实现绝大部分统计分析功能。本文借助ForStat 2.2软件，运用其“林业模型”模块下的“树干解析”功能，即可实现对实践教学树干解析的内业工作中如树干、材积、生长量、生长率及形数的计算，绘制各类生长曲线与树干纵剖面图，为更好地开展测树学实践教学工作提供参考。

三、材料与方法

（一）材料

实验材料来自于西北农林科技大学林学专业课程所选教材——孟宪宇主编的《测树学》教材第七章的数据，所选解析木的年龄为28年，树高7.4m，胸径为8.6cm，选择去皮直径年龄间距为5年与解析木段长为0.5m[3]，则查定圆盘上的年轮个数与量测各龄阶的直径数据整理详见表1。

（二）数据处理过程

依靠FORSTAT软件计算的过程为依次单击“林业模型”→“树干解析1，2型”，同时选择去皮直径的年龄间距为5年，并选择输出绘图数据，点击确定则输出运算结果，其运算过程对话框详见表2。

（三）结果输出与其分析

Forstat软件采用平均断面区分求积法计算所选解析木的带皮材积，其结果为0.0255m3，计算形数为0.5944。通过此软件可以计算的各龄阶的胸径、树高与材积的总生长量、连年生长量和平均生长量与生长率，同时可以绘制树干解析纵断面图。与传统的计算与绘图方法相比，减少了用笔计算的工作量，提高了工效。

四、建议与展望

树干解析是研究树木生长过程的基本方法，在林业生产和科研中经常采用。伴随着计算机技术、信息技术和电子仪器技术的不断发展，为了提高数据测算的效率，在查数各圆盘上的年轮个数与龄阶直径的量测过程中，树木年轮分析仪可以对树木生长锥样芯或年轮盘片进行树木年轮与密度的测定，然后将操作分析结果交由专业软件统计、分析[4]；数理统计方法一直是测树学的重要组成部分，但过去由于受计算速度慢的影响，其应用有很大的限制。随着计算机的普及以及大量数理统计软件的出现，这一问题目前已得到有效的解决，“树干解析”内业数据处理过程正是数理统计软件FORSTAT在《测树学》实践教学上的实例应用。教师在课程理论与实践教学中，应该多介绍些新的测树仪器和新方法的原理及其使用，及时跟踪和分析测树学的前沿和趋势，培养出适合新形势下的综合型林业专门人才。

参考文献：

[1]白晋华，郭晋平.“测树学”课程教学环节改革初探[J].中国林业教育，2013，31（2）.

[2]唐守正，郎奎建，李海奎，等.统计和生物数学模型计算[M].北京：科学出版社，2009.

[3]孟宪宇.测树学[M].北京：中国林业出版社，2011.

[4]吴文友.测树学研究进展及教学对策[J].中国林业教育，2010，28（6）.