Malli männyn sydänpuun läpimitan ja tilavuuden ennustamiseksi

Show full item record



Permalink

http://urn.fi/URN:NBN:fi:hulib-201507212128
Title: Malli männyn sydänpuun läpimitan ja tilavuuden ennustamiseksi
Author: Luoma, Ville
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry, Department of Forest Sciences
Publisher: Helsingfors universitet
Date: 2013
Language: fin
URI: http://urn.fi/URN:NBN:fi:hulib-201507212128
http://hdl.handle.net/10138/41931
Thesis level: master's thesis
Discipline: Skoglig ekologi och resurshushållning
Forest Ecology and Management
Metsien ekologia ja käyttö
Abstract: Männyn rungossa kehittyy luontaisilta ominaisuuksiltaan muusta puuaineksesta poikkeavaa sydänpuuta. Männyn sydänpuu on luontaisesti lahonkestävää ja siitä voidaan valmistaa muita puun osia paremmin vaativissakin olosuhteissa käytettäviä erikoistuotteita. Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli kehittää menetelmä, jonka avulla voidaan ennustaa paremmin puun rungossa olevan sydänpuun läpimitta ja tilavuus. Koska sydänpuun havaitseminen maasto-olosuhteissa puun rungosta ei ole tällä hetkellä mah-dollista puuta vahingoittamatta, tarvitaan menetelmä, jolla voidaan luotettavasti ennustaa puiden sisäl-tämän sydänpuun määrä. Sydänpuun läpimittaa puun kahdeksalla suhteellisella korkeudella kuvaavia puun tunnuksia analysoitiin lineaarisen regressioanalyysin avulla. Kun parhaiten sydänpuun muodostumista selittävät muuttujat oli valittu, laadittiin sydänpuun läpimitan ennustamiseksi lineaariset sekamallit, joiden avulla voidaan en-nustaa männyn sydänpuun läpimitta kyseisillä korkeuksilla. Ennustettujen läpimittojen avulla voitiin johtaa yksittäisen puun sydänpuun runkokäyrä, joka kuvaa sydänpuun kapenemista puun pituuden suh-teen. Laadittua runkokäyrää hyödyntämällä voitiin lopulta ennustaa puulle sydänpuun kokonaistilavuus integroimalla. Puun rinnankorkeusläpimittaa ja pituutta selittävinä muuttujina käyttäneet mallit kykenivät selittämään sydänpuun läpimitan vaihtelusta suhteellisilla korkeuksilla 2,5 % - 70 % laskennallisella selitysasteella 0,84 – 0,95 mallien suhteellisen RMSE:n ollessa 15 - 35 %. Suhteellisille korkeuksille 85 % ja 95 % laaditut ennusteet eivät onnistuneet yhtä hyvin (selitysaste 0,65 ja 0,06 sekä RMSE 74 % ja 444 %). Olennaista on kuitenkin se, että ennusteet onnistuivat parhaiten sillä alueella, jossa esiintyy suurin osa männyn sydän-puusta. Läpimittamallien avulla laadittujen yksittäisten puiden sydänpuun tilavuusennusteiden suhteelli-sen RMSE:n arvo oli 35 % ja harha -5 %. Tutkimuksen tulosten perusteella voidaan todeta, että sydänpuun läpimitan ennustaminen tarkasti puun rungon tyviosassa on helpompaa kuin latvaosassa. Vaikeudet johtuvat suuresta puiden välisestä vaihtelusta sydänpuun esiintymisessä tietyillä korkeuksilla puun latvassa. Sydänpuun tilavuusennustei-den hyödyntäminen yksittäisten mäntyjen, mutta myös suurempien kohteiden, kuten metsikkökuvioi-den, sydänpuuvarannon kartoittamiseen on mahdollista jo nyt. Tarkempien tulosten saamiseksi tarvit-taisiin kuitenkin entistä kattavampia ja yksityiskohtaisempia tutkimusaineistoja, joiden avulla voitaisiin selvittää sydänpuun käyttäytymisessä yhä tuntemattomia asioita.There develops heartwood in the stems of the Scots pines (Pinus sylvestris L.) that differs by its natural characteristics from the other sections of the wood material in the pine stem. Pine heartwood is natural-ly decay resistant and it can be used in conditions where the normal wood products can’t be used. The aim of this study was to develop a method, which can be used for predicting the diameter and volume of heartwood. There is a need for this kind of method, because it still is not possible to estimate the amount of heartwood in a standing tree without damaging the tree itself. The variables measured from single trees describing the diameter of the heartwood on eight relative heights were analysed by using linear regression. When the best explanatory variables were selected, a mixed linear model was created for each of the relative heights. The mixed linear models could also be used for predicting the diameter of pine heartwood at those relative heights. With the help of the pre-dicted diameters a taper curve could be created for the heartwood. The pine heartwood taper curve describes the tapering of the heartwood as function of the tree height. By integrating the taper curve, it was also possible to predict the total volume of the heartwood in a single tree. The models that used tree diameter at breast height and the length of the tree as explanatory variables were able to explain the variation of heartwood diameter on relative heights between 2,5 % and 70 % with coefficient of determination ranging from 0,84 to 0,95 and also recorded a relative RMSE from 15 % to 35 %. Models for relative heights of 85 % and 95 % were not as good as the others (R2-values 0,65 and 0,06 as well as RMSE-values of 74 % and 444 %). Despite not succeeding on all the relative heights, the most important thing is that the models worked best on that area of the stem where most of the heart-wood is located. The volume predictions for single trees based on the heartwood diameter models rec-orded relative RMSE of 35 % and bias of -5 %. Based on the results of the study it shows that exact prediction of pine heartwood diameter is much easier in the base of the stem than in the top part of it. A great deal of variation could be observed whether there was heartwood or not in the top parts of the stem. The volume of heartwood can already be estimated for single trees, but the amount of heartwood can be predicted also in larger scale, such as forest stands. But to get more accurate results in the future, there is a need for more detailed and com-prehensive research data, which would help to determine the still unknown parts of the behaviour of pine heartwood.
Subject: Scots pine
heartwood
diameter
volume
prediction
model
mänty
sydänpuu
läpimitta
tilavuus
malli


Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
Ville_Luoma.pdf 1.491Mb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record