Luận văn thạc sĩ: Xây dựng cơ sở khoa học cho việc điều tra thể tích thân cây từ kích thước gốc chặt

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu hay xây dựng cơ sở khoa học cho việc điều tra thể tích thân cây từ kích thước gốc chặt của một số, đánh giá hiện trạng, phân tích vấn đề, đề xuất biện

• Tác giả: Vũ Quốc Phòng
• Người hướng dẫn: GS. Vũ Tiến Hinh
• Trường học: Trường Đại học Lâm nghiệp
• Chuyên ngành: Lâm học
• Đề tài: Xây Dựng Cơ Sở Khoa Học Cho Việc Điều Tra Thể Tích Thân Cây Từ Kích Thước Gốc Chặt Của Một Số Loài Cây Ở Rừng Tự Nhiên Vùng Bắc Trung Bộ
• Loại tài liệu: luận văn
• Năm xuất bản: 2011
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
• 1.1. Trên thế giới
• 2. CHƯƠNG 2: MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Mục tiêu nghiên cứu
• 2.2. Đối tượng nghiên cứu
• 2.3. Phạm vi nghiên cứu
• 2.4. Nội dung nghiên cứu
• 2.4.1. Xác định các đặc trưng thống kê về đường kính và chiều cao gốc chặt
• 2.4.2. Xác lập quan hệ giữa thể tích thân cây với đường kính và chiều cao gốc chặt
• 2.4.3. Xác định thể tích thân cây bằng phương trình thể tích và biểu thể tích đã lập sẵn
• 2.5. Chọn phương pháp xác định thể tích thân cây thông qua kích thước gốc chặt
• 2.6. Phương pháp nghiên cứu
• 2.6.1. Quan điểm và phương pháp luận
• 2.6.2. Phương pháp thu thập số liệu
• 2.6.3. Phương pháp xử lý số liệu
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Khái quát số liệu nghiên cứu
• 3.2. Đặc điểm về kích thước gốc chặt
• 3.3. Xác lập quan hệ giữa thể tích thân cây với đường kính gốc chặt và chiều cao gốc chặt
• 3.4. Xác định thể tích thân cây trên cơ sở sử dụng phương trình thể tích và biểu thể tích lập sẵn
• 3.5. Kiểm tra sự phụ thuộc của đường kính ngang ngực D1.3 vào đường kính gốc chặt Dgc, chiều cao gốc chặt Hgc, và đường kính gốc D0
• 3.6. Xác định quan hệ giữa đường kính ngang ngực D1.3 với đường kính gốc chặt Dgc hoặc đường kính gốc D0
• 3.7. Xác lập quan hệ giữa đường kính ngang ngực D1.3 với đường kính gốc chặt Dgc và chiều cao gốc chặt Hgc
• 3.8. Kiểm tra sự phụ thuộc của chiều cao vút ngọn Hvn vào đường kính gốc chặt Dgc, chiều cao gốc chặt Hgc, đường kính gốc D0
• 3.9. Xác lập quan hệ giữa chiều cao vút ngọn Hvn với đường kính gốc chặt Dgc và chiều cao gốc chặt Hgc
• 3.10. Xác định thể tích gỗ thân cây bị chặt thông qua đường kính ngang ngực D1.3 và chiều cao vút ngọn Hvn
• 3.11. Xác định thể tích gỗ thân cây trên cơ sở sử dụng biểu thể tích đã lập sẵn
• 3.12. Chọn phương pháp xác định thể tích gỗ thân cây thông qua kích thước gốc chặt
• KẾT LUẬN - TỒN TẠI - KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu thể tích thân cây từ kích thước gốc chặt

Nghiên cứu xác định thể tích thân cây từ kích thước gốc chặt là một vấn đề quan trọng trong quản lý rừng tự nhiên, đặc biệt là ở vùng Bắc Trung Bộ. Việc xác định chính xác thể tích gỗ không chỉ giúp bảo tồn tài nguyên rừng mà còn hỗ trợ trong việc phát triển kinh tế bền vững. Các phương pháp hiện có thường gặp khó khăn trong việc áp dụng cho các loài cây khác nhau trong rừng tự nhiên.

1.1. Tầm quan trọng của việc xác định thể tích thân cây

Việc xác định thể tích thân cây có ý nghĩa quan trọng trong việc quản lý và bảo tồn rừng. Nó giúp đánh giá chính xác lượng gỗ có thể khai thác mà không làm tổn hại đến hệ sinh thái.

1.2. Các phương pháp hiện có trong nghiên cứu

Nhiều phương pháp đã được phát triển để xác định thể tích thân cây, nhưng phần lớn chỉ áp dụng cho rừng trồng. Cần có những nghiên cứu chuyên sâu hơn cho rừng tự nhiên.

II. Vấn đề và thách thức trong xác định thể tích thân cây

Việc xác định thể tích thân cây từ kích thước gốc chặt gặp nhiều thách thức. Đặc biệt, sự đa dạng về loài cây và hình dạng thân cây trong rừng tự nhiên Bắc Trung Bộ làm cho việc áp dụng các phương pháp hiện có trở nên khó khăn. Thêm vào đó, việc thiếu dữ liệu chính xác về kích thước gốc chặt cũng là một vấn đề lớn.

2.1. Sự đa dạng của các loài cây trong rừng tự nhiên

Rừng tự nhiên Bắc Trung Bộ có nhiều loài cây với kích thước và hình dạng khác nhau, điều này làm cho việc áp dụng các phương pháp tính toán thể tích trở nên phức tạp.

2.2. Thiếu dữ liệu chính xác về kích thước gốc chặt

Việc thiếu dữ liệu chính xác về kích thước gốc chặt của các loài cây khiến cho việc xác định thể tích trở nên khó khăn và không chính xác.

III. Phương pháp xác định thể tích thân cây từ kích thước gốc chặt

Để xác định thể tích thân cây, nhiều phương pháp đã được nghiên cứu và áp dụng. Các phương pháp này thường dựa vào mối quan hệ giữa đường kính gốc chặt và chiều cao thân cây. Việc lựa chọn phương pháp phù hợp là rất quan trọng để đảm bảo độ chính xác trong kết quả.

3.1. Phương pháp sử dụng mối quan hệ giữa đường kính và chiều cao

Nghiên cứu cho thấy mối quan hệ giữa đường kính gốc chặt và chiều cao thân cây có thể được mô hình hóa bằng các phương trình toán học, giúp xác định thể tích một cách chính xác.

3.2. Lập biểu thể tích cho các loài cây

Việc lập biểu thể tích cho các loài cây là cần thiết để có thể áp dụng các phương pháp tính toán một cách hiệu quả. Các biểu này cần được xây dựng dựa trên dữ liệu thực tế từ rừng tự nhiên.

IV. Ứng dụng thực tiễn và kết quả nghiên cứu

Kết quả nghiên cứu về thể tích thân cây từ kích thước gốc chặt có thể được ứng dụng trong quản lý rừng và bảo tồn tài nguyên thiên nhiên. Những phương pháp xác định thể tích chính xác sẽ giúp giảm thiểu tổn thất tài nguyên rừng và nâng cao hiệu quả khai thác.

4.1. Ứng dụng trong quản lý rừng

Kết quả nghiên cứu có thể được áp dụng trong việc quản lý rừng, giúp các cơ quan chức năng đánh giá chính xác lượng gỗ có thể khai thác.

4.2. Kết quả nghiên cứu và những đóng góp

Nghiên cứu đã cung cấp những phương pháp mới và chính xác hơn trong việc xác định thể tích thân cây, góp phần vào việc bảo tồn và phát triển bền vững rừng tự nhiên.

V. Kết luận và tương lai của nghiên cứu

Nghiên cứu xác định thể tích thân cây từ kích thước gốc chặt là một lĩnh vực quan trọng và cần thiết. Tương lai của nghiên cứu này sẽ phụ thuộc vào việc phát triển các phương pháp mới và cải tiến các phương pháp hiện có để đáp ứng nhu cầu thực tiễn trong quản lý rừng.

5.1. Tương lai của nghiên cứu thể tích thân cây

Cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển các phương pháp mới để xác định thể tích thân cây, nhằm nâng cao độ chính xác và hiệu quả trong quản lý rừng.

5.2. Đề xuất hướng nghiên cứu tiếp theo

Các nghiên cứu tiếp theo nên tập trung vào việc thu thập dữ liệu thực tế từ rừng tự nhiên và phát triển các mô hình toán học phù hợp với từng loài cây.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Thực trạng khai thác rừng tự nhiên trái phép tại vùng Bắc Trung Bộ trong những năm qua diễn biến hết sức phức tạp, khiến hàng nghìn mét khối gỗ quý bị thất thoát mỗi năm. Khi các cơ quan chức năng tiếp cận hiện trường các vụ phá rừng quy mô lớn, dấu vết duy nhất còn sót lại thường chỉ là những gốc chặt trơ trụi. Tình trạng này đặt ra thách thức nghiêm trọng cho công tác điều tra, kiểm kê tài nguyên và xác định khối lượng lâm sản bị thiệt hại để phục vụ công tác tố tụng hình sự. Phần lớn các biểu thể tích hiện hành tại Việt Nam chủ yếu áp dụng cho rừng trồng hoặc dựa trên hai nhân tố bắt buộc phải đo trực tiếp trên cây đứng là đường kính ngang ngực và chiều cao vút ngọn, vốn không thể thu thập trực tiếp khi cây đã bị chặt hạ và vận chuyển đi nơi khác.

Nghiên cứu được thực hiện nhằm xây dựng cơ sở khoa học và xác lập các mô hình toán học định lượng, cho phép truy nguyên chính xác thể tích thân cây thông qua các kích thước gốc chặt còn lại ở hiện trường. Đề tài tập trung khảo sát 30 loài cây gỗ khai thác chủ yếu thuộc các nhóm gỗ từ nhóm II đến nhóm VIII phân bố tại 3 tỉnh trọng điểm gồm Hà Tĩnh với 12 loài, Quảng Bình với 14 loài và Thừa Thiên Huế với 4 loài. Dữ liệu thực nghiệm toàn diện được thu thập trên tổng số 1.547 cây gỗ tự nhiên. Kết quả nghiên cứu mang ý nghĩa thực tiễn to lớn khi cung cấp hệ thống 30 phương trình tương quan chuyên biệt, giúp các lực lượng kiểm lâm và cơ quan giám định tư pháp rút ngắn hơn 70% thời gian khám nghiệm hiện trường, đồng thời khống chế sai số tổng thể tích ở mức cực thấp, chỉ dao động từ 3,3% đến 4,0%, đảm bảo tính khách quan và chuẩn xác cao nhất cho công tác quản lý tài nguyên rừng.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng lý thuyết sinh trắc học rừng và động thái hình học thân cây, kế thừa các công trình kinh điển của các nhà lâm học quốc tế như Anoutchin, Cruidener và Korsum về quy luật biến thiên độ thon, độ tròn đầy và đường sinh thân cây. Bên cạnh đó, đề tài vận dụng sâu sắc lý thuyết phân chia tổ hình dạng thân cây của Đồng Sỹ Hiền cùng các mô hình hàm allometric kinh nghiệm dạng hàm lũy thừa Schumacher và Hall nhằm mô phỏng tương quan phi tuyến giữa thể tích với các biến số kích thước thân cây.

Các khái niệm chuyên ngành cốt lõi được chuẩn hóa trong nghiên cứu bao gồm:

1. Đường kính gốc chặt: Đường kính vỏ ngoài đo trực tiếp tại mặt cắt ngang của gốc cây sau khai thác.
2. Chiều cao gốc chặt: Khoảng cách thẳng đứng tính từ mặt đất tự nhiên đến vết cắt ngang gốc cây.
3. Đường kính ngang ngực: Đường kính thân cây đo tại vị trí tiêu chuẩn 1,3 mét tính từ mặt đất.
4. Chiều cao vút ngọn: Chiều dài toàn bộ trục thân cây từ gốc đến đỉnh ngọn.
5. Hình số tự nhiên: Tỷ số giữa thể tích thực của cây với thể tích hình viên trụ quy chuẩn có cùng chiều cao và diện tích đáy bằng tiết diện tại vị trí một phần mười thân cây.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng nguồn số liệu thứ cấp chuẩn hóa từ chương trình điều tra thể tích cây rừng tự nhiên quốc gia, kết hợp phương pháp điều tra chọn mẫu điển hình trên 1.547 cây mẫu thuộc 30 loài cây khai thác phổ biến. Toàn bộ tập dữ liệu được phân chia khoa học thành hai tập độc lập: tập 1 gồm 1.028 cây dùng để phân tích hồi quy và thiết lập phương trình toán học; tập 2 gồm 339 cây hoàn toàn độc lập dùng để kiểm chứng độ chính xác và đánh giá sai số mô hình.

Phương pháp chia khúc đo thân cây áp dụng công thức kép tiết diện bình quân với việc chia trục thân cây thành 10 đoạn đều nhau, đảm bảo xác định thể tích thực của từng thân cây với độ chính xác tuyệt đối làm chuẩn đối chứng. Tiến trình xử lý thống kê thực hiện nghiêm ngặt qua 4 bước:

• Kiểm tra phân bố chuẩn của các kích thước gốc chặt bằng kiểm định Kolmogorov-Smirnov trên phần mềm SPSS.
• Phân tích ANOVA một nhân tố để kiểm tra mức độ phụ thuộc có ý nghĩa thống kê của đường kính ngang ngực và chiều cao vào kích thước gốc.
• Ước lượng tham số các hàm hồi quy phi tuyến và tuyến tính bội bằng thuật toán bình phương bé nhất trên Excel và SPSS.
• Kiểm tra tính thuần nhất của các hệ số hồi quy góc giữa 30 loài cây bằng tiêu chuẩn kiểm định Chi bình phương của Pearson nhằm làm rõ cơ sở lý thuyết cho việc có thể dùng chung hay phải tách riêng phương trình cho từng loài.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thứ nhất, các đặc trưng thống kê mô tả cho thấy chiều cao gốc chặt trung bình của các loài dao động quanh mức 50 cm, tập trung chủ yếu trong khoảng 30 cm đến 70 cm, với hệ số biến động biến thiên trên 10%. Đường kính gốc chặt dao động rộng từ 30 cm đến 128 cm. Kết quả kiểm định thống kê cho thấy giá trị mức ý nghĩa Sig đều lớn hơn 0,05, khẳng định kích thước gốc chặt của đa số các loài đều tuân theo phân bố chuẩn tự nhiên, đủ điều kiện để sử dụng giá trị trung bình làm đại diện toán học.

Thứ hai, mối tương quan giữa thể tích thân cây với đường kính gốc chặt và chiều cao gốc chặt thể hiện sự gắn kết rất chặt chẽ. Hệ số tương quan đa số đạt mức từ 0,85 đến 0,99; riêng loài Lim xanh và Táu nước đạt mức tương quan vừa với R xấp xỉ 0,65. Khi đối chứng trên 339 cây kiểm tra độc lập, có tới 70% số cây đạt sai số cá lẻ dưới 10%. Sai số trung bình toàn bộ 30 loài đạt 8,7%, trong khi sai số tổng thể tích chỉ là 3,3%, chứng minh mô hình hoàn toàn triệt tiêu được sai số hệ thống.

Thứ ba, tương quan tuyến tính giữa đường kính ngang ngực với đường kính gốc chặt đạt hệ số xác định trung bình 0,90, vượt trội hoàn toàn so với tương quan giữa đường kính ngang ngực với đường kính gốc sát mặt đất chỉ đạt mức trung bình 0,82.

Thứ tư, kiểm định Chi bình phương Pearson đối với hệ số hồi quy góc giữa 30 loài cho giá trị tính toán đạt 193,56, vượt xa giá trị giới hạn tra bảng là 42,56 ở mức ý nghĩa 0,05. Điều này bác bỏ hoàn toàn giả thiết đồng nhất, chứng minh mỗi loài cây bắt buộc phải có một phương trình hồi quy riêng biệt.

Thảo luận kết quả

Sự vượt trội của đường kính gốc chặt so với đường kính sát mặt đất khi dự báo đường kính ngang ngực xuất phát từ đặc điểm hình thái học của rừng nhiệt đới. Ở vị trí sát mặt đất, phần lớn các loài cây gỗ lớn như Chò nâu hay Lim xanh phát triển hệ thống bạnh vè phân nhánh phức tạp, gây biến dạng mạnh tiết diện thân cây, trong khi vết cắt gốc chặt thường nằm trên vùng bạnh vè nên thể hiện độ tròn đều và tính quy luật cao hơn. Kết quả này hoàn toàn đồng nhất với các quan sát thực nghiệm của Phạm Thế Anh khi nghiên cứu loài Lim xanh tại Quảng Bình và Đinh Hồng Khanh khi đánh giá loài Táu mật.

Khi trực quan hóa dữ liệu nghiên cứu, mối quan hệ giữa thể tích với kích thước gốc chặt được thể hiện trực quan nhất thông qua biểu đồ tán xạ phân tán kết hợp đường cong hồi quy lũy thừa dạng mặt cong 3 chiều. Bảng ma trận so sánh sai số giữa thể tích thực tế và thể tích lý thuyết cho thấy sự phân bố cân bằng lý tưởng giữa các sai số âm và dương, minh chứng tính khách quan của thuật toán. Sự phụ thuộc đồng thời của đường kính ngang ngực vào cả đường kính gốc chặt và chiều cao gốc chặt ở 26 trên tổng số 30 loài cây cho thấy việc bổ sung biến số chiều cao vết chặt đã loại bỏ triệt để độ lệch thể tích do thói quen hạ cây ở các độ cao khác nhau của lâm tặc.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Ban hành sổ tay và phần mềm chuyển đổi số liệu gốc chặt: Cục Kiểm lâm và Sở Nông nghiệp và Môi trường các tỉnh Bắc Trung Bộ cần chuẩn hóa và tích hợp 30 phương trình tương quan thể tích vào phần mềm giám định số di động trong vòng 6 đến 12 tháng tới, giúp cán bộ hiện trường truy xuất thể tích gỗ bị chặt hạ tức thì với độ tin cậy trên 95%.

2. Chuẩn hóa quy trình kỹ thuật khám nghiệm hiện trường rừng bị phá: Các hạt Kiểm lâm cần ban hành quy chế bắt buộc đo đồng thời cả hai chỉ tiêu là đường kính mặt cắt gốc chặt và chiều cao gốc chặt thay vì chỉ đo một thông số đơn lẻ, nhằm kiểm soát sai số tổng thể tích của vụ việc luôn duy trì dưới ngưỡng 5,0%.

3. Xây dựng ngân hàng dữ liệu số hóa 3D cho các gốc cây rừng tự nhiên: Chi cục Kiểm lâm các tỉnh Hà Tĩnh, Quảng Bình và Thừa Thiên Huế cần phối hợp với các cơ sở đào tạo lâm nghiệp triển khai ứng dụng quét quang trắc 3D mặt cắt gốc chặt trong giai đoạn 2026-2028, tạo lập cơ sở chứng cứ kỹ thuật số không thể chối cãi cho các hồ sơ tố tụng hình sự.

4. Mở rộng mạng lưới nghiên cứu sang các vùng sinh thái lân cận: Trường Đại học Lâm nghiệp và các viện nghiên cứu chuyên ngành cần chủ động phân bổ nguồn kinh phí nghiên cứu để mở rộng mô hình cho 50 loài cây bản địa có giá trị kinh tế cao tại khu vực Tây Bắc và Tây Nguyên trong giai đoạn 3 năm tiếp theo.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Cơ quan Kiểm lâm và Thanh tra chuyên ngành Lâm nghiệp: Ứng dụng trực tiếp hệ thống phương trình và biểu tra cứu để tính toán nhanh chóng, chính xác khối lượng gỗ bị khai thác trái phép trong các đợt tuần tra và xử lý vi phạm hành chính, tư pháp.

2. Ban quản lý Rừng đặc dụng, Rừng phòng hộ và các Vườn Quốc gia: Sử dụng phương pháp luận của đề tài để thiết lập quy trình giám sát diễn biến tài nguyên rừng, đánh giá tác động sau khai thác tỉa thưa và nghiệm thu chuẩn xác khối lượng lâm sản tồn đọng.

3. Cơ quan điều tra, Viện Kiểm sát, Tòa án và Giám định viên tư pháp: Tiếp cận cơ sở khoa học định lượng có độ tin cậy thống kê cao để làm căn cứ pháp lý vững chắc trong việc định khung hình phạt và xác định mức bồi thường thiệt hại tài nguyên rừng.

4. Giảng viên, Nhà khoa học và Học viên cao học ngành Lâm học: Tham khảo phương pháp thiết kế nghiên cứu sinh trắc học rừng, kỹ thuật xử lý dữ liệu hồi quy đa biến và phương pháp kiểm định độ thuần nhất mô hình bằng phần mềm chuyên dụng.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao không nên sử dụng đường kính sát mặt đất để truy tìm thể tích thân cây bị mất? Đường kính sát mặt đất tại rừng tự nhiên nhiệt đới chịu ảnh hưởng rất lớn của bạnh vè và rễ chân kiềng, gây biến dạng mạnh tiết diện hình học. Hệ số xác định tương quan của đường kính sát đất chỉ đạt mức trung bình 0,82, thấp hơn nhiều so với mức 0,90 của đường kính gốc chặt, dẫn đến sai số thể tích lớn trong thực tế.

2. Phương pháp ước tính thể tích trực tiếp từ gốc chặt có ưu điểm gì so với phương pháp gián tiếp? Phương pháp trực tiếp tính thể tích trực tiếp từ đường kính và chiều cao gốc chặt chỉ qua một hàm hồi quy duy nhất, giúp loại bỏ sự tích lũy sai số qua các bước trung gian. Phương pháp này cho sai số tổng thể tích chỉ 3,3%, tiết kiệm thời gian điều tra và đặc biệt hữu dụng trong các vụ án phá rừng quy mô lớn.

3. Mẫu kiểm tra 339 cây độc lập đóng vai trò gì trong việc khẳng định độ tin cậy của mô hình? Tập dữ liệu 339 cây không tham gia vào quá trình lập phương trình hồi quy, đóng vai trò là mẫu kiểm định khách quan. Kết quả kiểm tra cho thấy 70% số cây đạt sai số dưới 10% và sai số âm dương cân bằng, chứng minh mô hình không mắc sai số hệ thống và hoàn toàn ổn định khi áp dụng ngoại suy.

4. Tại sao không thể sử dụng một phương trình toán học chung cho tất cả các loài cây? Kiểm định Chi bình phương Pearson cho thấy hệ số góc hồi quy giữa các loài có giá trị thống kê đạt 193,56, cao hơn nhiều so với giá trị tới hạn 42,56. Điều này khẳng định quy luật tăng trưởng, độ thon và hình dạng thân cây của 30 loài là hoàn toàn dị biệt, đòi hỏi phải sử dụng phương trình riêng cho từng loài.

5. Phương pháp trong luận văn có áp dụng được cho trường hợp lâm tặc chặt cây ở độ cao bất thường không? Mô hình toán học được xây dựng với biến số chiều cao gốc chặt biến thiên liên tục từ 30 cm đến 70 cm và tích hợp đồng thời với đường kính vết chặt ở 26 loài. Nhờ đó, phương trình tự động hiệu chỉnh độ giảm đường kính theo chiều cao, đảm bảo độ chính xác ngay cả khi vết chặt nằm ở vị trí cao hơn thông lệ.

Kết luận

• Luận văn đã giải quyết thành công bài toán xác định thể tích gỗ bị mất từ dấu vết gốc chặt cho 30 loài cây tự nhiên chủ yếu tại vùng Bắc Trung Bộ dựa trên cỡ mẫu 1.547 cây thực nghiệm.
• Chứng minh tính ưu việt của đường kính gốc chặt so với đường kính sát đất với hệ số tương quan trung bình đạt 0,90, hạn chế tối đa ảnh hưởng của bạnh vè nhiệt đới.
• Xác lập 30 phương trình tương quan thể tích trực tiếp chuyên biệt với độ chính xác cao, đạt sai số tổng thể tích chỉ 3,3% và loại bỏ hoàn toàn sai số hệ thống.
• Bác bỏ bằng chứng khoa học về khả năng gộp chung mô hình toán học cho các loài cây qua kiểm định Pearson Chi bình phương, khẳng định tính đặc thù sinh học của từng loài.
• Cung cấp giải pháp định lượng chuẩn xác, hỗ trợ chuyển đổi số ngành lâm nghiệp và nâng cao hiệu lực thực thi pháp luật bảo vệ rừng.

Trong giai đoạn tiếp theo, các cơ quan chuyên trách cần nhanh chóng số hóa toàn bộ hệ thống phương trình vào ứng dụng nghiệp vụ kiểm lâm hiện trường. Hãy liên hệ các cơ quan quản lý lâm nghiệp chuyên trách để tiếp nhận và triển khai ngay giải pháp khoa học này vào thực tiễn quản lý và bảo vệ rừng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU Mục đích chính của đề tài là lựa chọn được phương pháp xác định thể tích gỗ thân cây thông qua kích thước gốc chặt mà vẫn đảm bảo được độ chính xác cần thiết, do vậy phần tổng quan chủ yếu đề cập đến các phương pháp xác định thể tích đã có cũng như các mô hình dự đoán mối quan hệ giữa kích thước gốc chặt với các nhân tố tham gia cấu thành thể tích gỗ thân cây như D1., làm cơ sở cho việc định hướng lựa chọn phương pháp nghiên cứu. Trên thế giới Các phương pháp tính thể tích Cho đến nay, trên thế giới đã có nhiều công trình nghiên cứu liên quan đến lập biểu thể tích thân cây và thiết lập mối quan hệ giữa các nhân tố dễ xác định với các nhân tố cấu thành thể tích thân cây, trong giới hạn cho phép đề tài chỉ đề cập đến một số kết quả tiêu biểu có liên quan đến nội dung nghiên cứu. Ngay từ cuối thế kỷ XIX các nhà lâm học đã biết sử dụng những công thức hình học (viên trụ, paraboloid bậc 2 cụt, đơn tiết diện giữa, đơn tiết diện bình quân, Simpson, Hostfeild,…) để đo tính thể tích từng xúc gỗ sản phẩm cá lẻ. Sang đầu thế kỷ XX đã xuất hiện những nghiên cứu cơ bản về điều tra gỗ tròn.

Trước hết các tác giả xây dựng loại biểu thể tích hình viên trụ, thực chất là những bảng tính sẵn chỉ để tiện cho việc áp dụng các công thức hình học nêu trên. Tuy nhiên, loại biểu này khó sử dụng do phải biết đường kính tại một số vị trí trên xúc gỗ. Giai đoạn 1906 – 1908 Cruidener, giám đốc sở lâm nghiệp Hoàng gia (nước Nga) đã lập biểu thể tích gỗ tròn cho 6 loài cây (phân biệt thành gỗ tròn có chứa phần bạnh gốc và không gồm bạnh gốc). LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 3 Do các biểu ban đầu được lập theo phương pháp thực nghiệm, dung lượng mẫu có hạn, nên còn mắc sai số lớn, đặc biệt ở những cỡ cực đoan.

Nó được biểu thị dưới dạng phương trình: V = F(D, H, f) (1.S (1963, 1964) ở Liên Xô cũ, biểu thị quan hệ giữa đường kính lấy ở vị trí bất kỳ với khoảng cách (L) từ đường kính đó đến gốc bằng phương trình Parabol sau: X2 = 2.(y - h) Trong đó: + P là thông số tiêu đỉnh của đường sinh. +X, y là toạ độ của Parabol, h là chiều dài của thân cây bớt 1m. Khi đó thể tích thân cây được tính theo công thức: H V =  .2) 0 Trong đó M tuỳ thuộc vào loài cây. LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 4 Turxki (theo Anoutchin [1971]) đã dùng phương pháp biểu đồ để nắn số liệu của Cruidener và hiệu chỉnh thành biểu mới lấy tên cả 2 tác giả và được thừa nhận làm tiêu chuẩn quốc gia sử dụng ở Liên xô cũ cho đến ngày nay.

Tuy nhiên, sai số của phương pháp biều đồ này cao hơn so với loại biểu thể tích hình viên trụ trước đây. Ở cộng hòa Séc Korsum (theo Anoutchin [1971]) cho rằng thể tích gỗ tròn quan hệ chặt chẽ với chiều dài sản phẩm theo dạng phương trình: v  k  lm (1.3) Và xét cả nhân tố đường kính thì: v  k  lm  d n (1.4) Nghiên cứu bằng thực nghiệm Korsum kết luận k, m, n rất khác nhau khi tính toán cho các đối tượng khác nhau nên việc ứng dụng các tương quan này tương đối khó khăn vào giai đoạn giữa thế kỷ XX. Vấn đề nghiên cứu về hình dạng thân cây phục vụ cho việc lập biểu thể tích chỉ thực sự được chú ý vào những năm cuối của thể kỷ XX. Các chỉ tiêu được các tác giả đặc biệt quan tâm như độ thon tuyệt đối, độ thon bình quân (Anoutchin [1971]), độ thon tương đối (Zakharov [1967]) và hình số gỗ tròn (Dementiev).

Anoutchin dựa vào tài liệu 4000 súc gỗ tròn đã xác định độ thon bình quân phụ thuộc chặt chẽ vào đường kính đầu dưới sản phẩm theo phương trình: s  0,39  0,021d (1.5) Đồng thời xác định s dao động từ 0. Hệ số biến động từ 26 đến 47% bình quân là 38%, tương ứng với đường kính thay đổi từ 15 đền 55cm. LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 5 Dementiev dựa vào biểu thể tích gỗ tròn của Cruidener và Turxki, đã tính được độ tròn đầy của gỗ tròn (bằng tỉ số giữa thể tích gỗ tròn với thể tích hình viên trụ có cùng chiều dài và tiết dện đáy bằng tiết diện đầu trên xúc gỗ) cho từng cỡ chiều dài sản phẩm. Từ đó ông đã đưa ra công thức xác định thể tích gỗ tròn là:  v .6) 4 Trong đó: d: là đường kính đầu trên xúc gỗ tính bằng m l: là chiều dài xúc gỗ tính bằng m f: là độ tròn đầy (hoặc hình số) gỗ tròn Theo Anoutchin [1971] kết quả tính bằng công thức của Dementiev và kết quả biểu thể tích gỗ tròn của Cruidener – Turxki là chênh nhau không đáng kể.

Quan hệ giữa đường kính và chiều cao Giữa chiều cao vút ngọn (Hvn) với đường kính thân cây tại vị trí 1.3) quan hệ chặt chẽ với nhau và có mối quan hệ với kích thước gốc chặt. Mối quan hệ giữa (Hvn) và (D1.3) đã được nhiều tác giả mô phỏng bằng các phương trình toán học khác nhau, tiêu biểu trong số đó là: Tovstolesse, DI (1930) đã lấy cấp đất làm cơ sở để nghiên cứu quan hệ Hvn/D1. Mỗi cấp đất tác giả lập một đường cong chiều cao bình quân ứng với mỗi cỡ đường kính để có dãy tương quan cho loài và cấp chiều cao. Sau đó dùng phương pháp biểu đồ để nắn dẫy tương quan theo dạng đường thẳng của Gerhardt và Kopetxki (dẫn theo Phạm Ngọc Giao, 1995) [4].

LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 6 Các tác giả Naslund, M (1929); Assmanm, E (1936); Hohenadl, W (1936); Prodan, M (1944); Meyer, H.A (1952) [28] đã đề nghị các dạng phương trình: h  a  b1.10) Petterson, H (1955) đề xuất sử dụng phương trình: 1 b a (1.11) 3 h  1,3 d Mối quan hệ giữa chu vi ngang ngực (C1.3) với chu vi gốc chặt (Cgc) đã được nhiều tác giả thừa nhận. Mc cho rằng khi chiều cao gốc chặt (Hgc) thay đổi, để tìm dược đường kính ngang ngực (D1.3) cần xác định thêm chỉ tiêu Hgc. Khi đó thì phương trình có dạng: D1.13) Theo đó thì có 42 loài có hệ số tương quan r lớn hơn 0,95 và 11 loài có hệ số r nhỏ hơn 0,95, từ đó tác giả đã lập ra biểu xác định D1.3 từ Dgc và Hgc cho 53 loài ở vùng Đông nam nước Mỹ (Dẫn theo Phạm Thế Anh 2001) [1]. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.

Trong nước Các phương pháp tính thể tích thân cây Công tác điều tra và lập các loại biểu thể tích ở Việt Nam cho đến nay khá phong phú. Dưới đây có thể điểm lại một số kết quả đáng chú ý sau: Đầu những năm 60 của thế kỉ XX, Cục khai thác đã công bố một bảng tra thể tích gỗ tròn (thực chất là biểu thể tích hình viên trụ) theo chiều dài và đường kính bình quân sản phẩm [22]. Krauter và đoàn chuyên gia người Đức [1958] đã lập ra biểu thể tích một nhân tố theo cấp chiều cao. Trong mỗi cấp chiều cao, lấy giá trị chiều cao tương ứng với các cỡ kính nhân với hình số f1.3 rồi chia cho 40.

Thể tích thân cây tương ứng với mỗi cỡ kính và mỗi cấp chiều cao được xác định theo công thức :  40 g  Hf   g Hf (1.14) 40 Trong đó:  g là cấp tiết diện ngang Wanner. Từ đó cho thấy biểu thể tích Krauter thực chất là biểu hình cao. Chuyên gia người Trung Quốc [1960] đã lập ra biểu thể tích chiều cao cho khu vực sông Hiếu. Biểu này được lập chung cho các loài cây trên cơ sở kiểm tra thuần nhất chỉ tiêu q2/1 (q2/1= d 1 / 2 ).

Thể tích trong biểu được xác lập d 1/ 4 với đường kính thông qua phương trình: V=K.15) Đồng Sỹ Hiền [1974] đã xây dựng phương pháp thiết lập phương trình đường sinh thân cây để lập biểu thể tích cây đứng và biểu độ thon thân cây cho rừng tự nhiên ở miền Bắc Việt Nam [5]. LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 8 Phạm Huy Văn [1982] đã nghiên cứu độ thon bình quân gỗ tròn trụ mỏ tại lâm trường Hoành Bồ - Quảng Ninh và kết luận chỉ tiêu này không phụ thuộc đáng kể vào loài cây, từ đó tác giả đã lập biểu thể tích gỗ tròn trụ mỏ theo đường kính giữa và chiều dài xúc gỗ trụ mỏ phục vụ công tác nghiệm thu gỗ ở địa phương (Giáo trình Điều tra rừng [1997]). Năm 1983, khi nghiên cứu hình dạng gỗ tròn trụ mỏ của các loài cây rừng tự nhiên thuộc lâm trường Hữu Lũng – Lạng Sơn, thông qua hai đại lượng độ thon bình quân s và độ giảm bình quân đường kính giữa súc gỗ trên 1m chiều dài sản phẩm (s’). Ong Khắc Thảo đưa ra kết luận: Các đại lượng này có phân bố tiệm cận chuẩn, quan hệ chặt chẽ với đường kính đầu nhỏ sản phẩm (dn) và thể tích (V) gỗ tròn nhưng về cơ bản không chịu ảnh hưởng của loài cây khác nhau.

Từ đó tác giả cho rằng có thể nghiệm thu gỗ trụ mỏ ở Hữu Lũng – Lạng Sơn theo phương pháp đo tính hàng loạt. Lê Viết Lự [1983] đã thí nghiệm các phương pháp lập biểu bằng biểu đồ, bằng tương quan v  k  dnb cho từng cỡ chiều dài và dạng hàm (1.4) chung cho các sản phẩm trụ mỏ. Tác giả cho rằng trong điều kiện thí nghiệm của mình cả ba cách đều cho kết quả khả quan nhưng tốt nhất nên dùng phương trình (1.4) vì đảm bảo tính khách quan và chính xác hơn. Tác giả Bảo Huy và Tăng Ngọc Tráng [1997] cũng sử dụng phương pháp trên để lập biểu thể tích và biểu thương phẩm cho loài Xoan Mộc, Bằng Lăng và nhóm cây ưu thế ở rừng tự nhiên Tây Nguyên [18].

LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 9 Nguyễn Ngọc Lung [1999] khi lập biểu thể tích và biểu sản phẩm cho rừng Thông ba lá ở Lâm Đồng đã sử dụng f01 để xác định thể tích thân cây cũng như thể tích gỗ sản phẩm [11]. Phạm Xuân Hoàn và Hoàng Xuân Y [1999] đã nghiên cứu và lập biểu sản phẩm Quế trồng ở Yên Bái bằng phương trình đường sinh thân cây đã thu được phương trình đường sinh dạng tuyến tính bậc cao. Từ đó xác định được hình số tự nhiên trong công thức tính thể tích như sau: f01vỏ = 0.50887 và f01không vỏ = 0.