УДК 630*5:004.1

ОСОБЕННОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ РАДИАЛЬНЫХ ПРИРОСТОВ ДРЕВЕСИНЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КОМПЬЮТЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

 

FEATURES measurement of radial growth of wood using computer technology

 

Марченко С.И., Балухта Л.П. (Брянский государственный инженерно-технологический университет, г. Брянск, РФ)

Marchenko S.I., Balukhta L.P. (Bryansk State Technological

University of Engineering, Russia)

 

Проведено сравнение результатов измерений ширины годичных колец древесины сосны обыкновенной с использованием различных программных пакетов – MapInfo, Surfer и CooRecorder. Приводятся рекомендации по практическому применению программных дигитайзеров для измерения радиальных приростов древесных растений с использованием кернов древесины.

A comparison of the results of measurements of the width of the growth rings of Scots pine wood using a variety of software packages - MapInfo, Surfer and CooRecorder. We give advice on the practical application of software digitizers for measuring radial growth of woody plants using wood cores.

 

Ключевые слова: дендрохронология, керн, радиальный прирост древесины, измерение, программный дигитайзер

Keywords: dendrochronology, wood core, radial growth of wood, measurement, software digitizer

 

Дендрохронологические исследования базируются на анализе количественной информации о ширине годичных радиальных приростов древесины у растений. Чаще всего высверливают керны древесины при помощи возрастных буравов с последующими инструментальными измерениями ширины годичных приростов. Этого, по мнению Д.Е. Румянцева, вполне достаточно для решения большинства задач лесной дендрохронологии [2]. Для выполнения инструментальных измерений ширины годичных колец используются специальные приборы, например, LINTAB, позволяющие проводить измерения в полуавтоматическом режиме, при этом экономится значительное количество времени. При отсутствии специального лабораторного оборудования можно проводить измерения с использованием планшетных сканеров и программных дигитайзеров, входящих в состав многих компьютерных программ [1].

Мы провели сравнение результатов измерений ширины годичных колец древесины сосны обыкновенной с использованием различных программных пакетов – MapInfo, Surfer и CooRecorder (рисунок 1). В качестве тестового набора данных использовалось растровое изображение (разрешение 600 dpi) двенадцати зачищенных кернов древесины сосны обыкновенной. Анализируемый объем выборки составил 660 измерений ширины годичных колец за периоды с 1960 по 2014 гг.

 

 

 

Рисунок 1 – Рабочие моменты измерения ширины годичных колец в программах MapInfo, Surfer и CooRecorder

 

В качестве условного контроля выбраны данные, полученные с использованием геоинформационной системы MapInfo: привязка растра осуществлялась в проекции план-схема, в миллиметрах. В программе Surfer измерения положения начала и конца каждого годичного кольца осуществлялось дигитайзером при помощи специального масштабного слоя; расчеты величины радиального прироста выполнялись средствами MS Excel с использованием простейших тригонометрических преобразований [1]. В программе CooRecorder устанавливается значение цифрового разрешения изображения, дальнейшая обработка осуществляется при помощи дигитайзера. Расчеты величины радиального прироста осуществляются средствами MS Excel.

         Оказалось, что результаты измерений, выполненных с использованием всех программных пакетов, практически идентичны (таблица). Коэффициент существенности различий средних радиальных приростов за анализируемый период времени, полученных с использованием пакетов MapInfo и Surfer составляет tr=0,06; критическое значение при р=0,01 составляет tSt=3,3 – различие несущественно. При сравнении средних радиальных приростов, полученных с использованием MapInfo и CooRecorder различия также оказались несущественны – коэффициент существенности различий составил tr=0,30 – на порядок меньше критического значения при р=0,01.

 

Таблица – Результаты статистической обработки величины радиальных приростов сосны обыкновенной (660 измерений), полученных с использованием различных программных пакетов (миллиметры)

Программа

σx

±

mσ

Mx

±

mMx

Cx, %

Px, %

min

max

MapInfo

0,93

±

0,03

1,77

±

0,04

52,61

2,05

0,20

6,56

Surfer

0,93

±

0,03

1,77

±

0,04

52,55

2,05

0,22

6,46

CooRecorder

0,94

±

0,03

1,78

±

0,04

52,45

2,04

0,25

6,69

 

Некоторые различия наблюдаются при попарном сравнении всех результатов измерений (рисунок 2) в сравнении с данными, полученными с использованием пакета MapInfo. Видно, что данные, полученные с использованием пакетов MapInfo и Surfer согласуются в большей степени, чем аналогичные показатели, полученные в CooRecorder. Вероятно, это связано с незначительной погрешностью, возникающей при измерении косонаправленных годичных колец в программе CooRecorder (в случаях, когда керн древесины отклоняется от центра ствола дерева). Преимуществом обработки информации в программе CooRecorder можно считать достаточно высокую скорость получения дендрохронологической информации. Так, на обработку керна дерева возрастом 55 лет обычно достаточно около трех минут. В результате мы получаем два файла: текстовой с координатами начала и конца радиальных приростов и изображение с отметками дигитайзера для возможной корректировки значений во время работы.

 

 

 

 

 

Рисунок 2 – Попарное сравнение результатов измерений величины радиальных приростов (слева) и абсолютные отклонения в мм (справа)

 

Основной вывод, который можно сделать по результатам проведенных исследований, сводится к следующему: выполнение измерений радиальных приростов древесины с приемлемой точностью (до 0,1 мм) вполне возможно проводить без специального дорогостоящего лабораторного оборудования. Для этого достаточно воспользоваться любым программным дигитайзером, например, имеющимся в программах MapInfo,  Surfer или CooRecorder и планшетным сканером, позволяющим сканировать зачищенные керны древесины с разрешением не менее 300 dpi.

 

Список использованных источников

1. Марченко, С.И. Техника выполнения измерительных работ с использованием компьютера: учеб. пособие [Текст] / С.И. Марченко.- Брянск: БГИТА, 2008.- 20 с.

2. Румянцев, Д.Е. История и методология лесоводственной дендрохронологии: монография [Текст] / Д.Е. Румянцев.- М.: ГОУ ВПО МГУЛ, 2010.- 109 с.