Skattning av ålder och andra beståndsvariabler : en fallstudie baserad på MoDo:s indelningsrutiner

Inom MoDo Skog AB pågår för närvarande en nyindelning av skogsmarksinnehavet på ca 680 000 ha i norra Sverige. Nyindelningen, vilken beräknas vara avslutad 1998, genomfårs i tre steg. Inledningsvis utförs en förtolkning med hjälp av flygbilder och avancerade stereoin­ strument. Därefter görs en subjektiv fåttkontroll av samtliga bestånd äldre än 30 år och slutli­ gen en objektiv kontrolltaxering av 2-5% av antalet bestånd. En nyindelning av detta slag är mycket kostsam och tidsödande. Samtidigt som man önskar hålla nere kostnader och tidsåt­ gång är det även av stor vikt att de erhållna skattningarna uppfyller de precisionskrav man ställer. I detta examensarbete studeras olika möjligheter för MoDo att effektivisera inventeringsförfa­ randet Störst vikt har lagts vid studier av möjligheterna att vid fåttkontrollen skatta bestånds­ åldern med funktioner istället för genom borrning. För att kunna avgöra om någon variabel bestäms med så pass hög precision vid förtolkningen att den ej behöver skattas vid fältkon­ trollenjämfördes slumpmässiga och systematiska fel hos data från de båda inventeringsfa­ serna. Dessutom studerades förutsättningarna för att öka precisionen genom att ur förtolkade och fältkontrollerade värden bilda kombinationsestimat Resultaten visar att precisionen vid åldersbestämning med funktioner totalt sett är likvärdig med den precision man idag erhåller vid fältkontrollen. Nackdelen med funktionerna är att dessa uppvisar en tydlig dragning mot mitten, d v s överskattning av låga sanna åldrar och underskattning av höga. Att höga åldrar underskattas är av mindre betydelse. Viktigare är att kunna skatta åldern hos de yngre bestånden med hög precision, vilket fåttkontrollen men ej funktionerna gör. Åldersbestämning med funktioner medför bl a en åldersklassfördelning med en koncentration av bestånd till de mellersta åldersklasserna samt att tillväxten underskattas. Dessa konsekvenser är ett resultat av funktionernas dragning mot mitten. De största skillnaderna mellan verklig och predikterad ålder erhölls för de äldsta bestånden. Genom att stryka de äldre bestånden ur materialet och istället borra dessa, skulle en bättre an­ passning till de yngsta bestånden erhållas. Ett alternativ vore att ta fram skilda funktioner för äldre och yngre bestånd eller att införa en dummy-variabel med värdet noll och ett för bestånd yngre respektive äldre än exempelvis 100 år. Nackdelen med dessa förfaringssätt är att borr­ ning i många fall krävs för att kunna avgöra om ett visst bestånd ligger över eller under den åldersgräns man fastställt. Studien av slumpmässiga och systematiska fel visar att kvaliteten i förtolkningens skattningar överlag är klart sämre än fältkontrollens. En förbättring av precisionen i flygbildstolkade vär­ den skulle säkerligen erhållas om uppdelning på enskilda flygbildstolkare gjordes. Om vissa bildtolkare tenderar att överskatta medan andra underskattar sanna värden kommer en stor del av dessa systematiska fel att klassas som slumpmässiga då skilda bildtolkares värden slås samman. I denna studie överskattas med andra ord slumpfelen medan de systematiska felen underskattas. För att på ett riktigt sätt kunna avgöra om funktioner ska användas vid åldersbestämning och om fältkontroll av någon variabel bör utelämnas krävs en ingående kostnadsanalys. Härvid måste vinsten i form av sänkta inventeringskostnader ställas i relation till kostnaden för precisionsförsämringen. Kostnaden för försämringen i precision utgörs av förväntad förlust till följd av att felaktiga beslut fattas. För att effektiva kombinationsestimat ska kunna bildas krävs att de ingående datakällomas varianser är ungefår lika stora. Dessutom bör korrelationen mellan datakällornas slumpfel vara låg. Då studien av slumpmässiga och systematiska fel visade att precisionen i förtolkningens värden var betydlig sämre än fåltkontrollens, var förutsättningarna för att erhålla goda kombi­ nationsestimat små. Dessutom är skattningarna från de båda inventeringsfaserna ej oberoende i och med att man vid fältkontrollen har med sig förtolkade värden på samtliga variabler utom medelålder och ståndortsindex. Eftersom förrättningsmännen ofta väger in resultaten av för­ tolkningen i sina skattningar används redan idag en informell form av kombinationsestimat För flertalet variabler visade det sig även att förtjänsten av att bilda kombinationsestimat var marginell. Bäst resultat erhölls för medelålder och ståndortsindex vilka också var de variabler som uppvisade lägst slumpfelskorrelation. Detta är säkerligen ett resultat av att fältkontrollens förrättningsmän ej har med sig förtolkade värden på dessa variabler. En möjlighet att erhålla bättre kombinationsestimat kan därför vara att ej låta förrättningsmännen ha tillgång till för­ tolkade värden. Det är dock tänkbart att dagens informella kombinationsestimat är de bästa.At present MoDo Skog AB is carrying out an inventory of its forest passessions of 680 000 hectars in northern Sweden. The inventory, which is planned to be completed during 1998, consists ofthree phases. To begin with, an aerial photo interpretation is done. After that fol­lows a subjective field control of all stands olderthan 30 years. Finallyan objective sample plot survey of2-5% ofthe standsis accomplished. This kind ofinventory is very expensive and time-consuming. At the same time as MoDo wants reduce the inventory costs, it is of im­portance that the estimates meet the demands for precision. The aim of this stud y is to examine different possibilities for MoDo to make the inventory procedure more effective. Focus was put on the possibilities of estimating the age of stands by regression functions, rather than boring for age during the field control. The systematic and random errors in data from field control and aerial photo interpretation were compared in or­der to decide if any field-control measurements could be omitted. Furthermore, the possibili­ties for achieving improved precision by creating combined estimates from field control data and aerial photo interpretation were studied. The results show that the determination of stand ages by using functions, generally can be done with similar precision as by boring at the field control. The disadvantage by using functions is that they show a clear tendency to overestimate low true ages, whereas high true ages are underestimated. Underestimation of high ages is of little consequense. More import­ant is to measure the ages of young stands with high precision, which the field control does but the functions don't. Functions estimates lead to an age dass distribution with a concentra­tion of stands at the central age classes and to an underestimation of the growth. Theses con­sequences are results of the above mentioned over-and underestimations. The differences between true and predicted values were greatest for the oldest stands. By not including the old stands in the regression model, a better adjustment to the young stands would be achieved. The age of old stands could instead be determined through boring. An al­ternative is to create different functions for young and old stands or to add a dummy-variable whith the value zero for younger stands and the value one for stands older than for example l00 years. The disadvantage of these methods is that boring often would be necessary to be able to determine whether the stand is older or younger than the limit chosen. The study of systematic and random errors shows that the estimates from the aerial photo in­terpretation are of considerably lower precision than estimates from the field control. An improved precision would certainly be achieved if individual interpreters were distinguished. If some interpreters tend to overestimate, while others underestimate true values, a great deal of these systematic errors will be classified as random, when all interpreters are analyzed to­gether. Accordingly, the random errors in this study are overestimated, whereas the systematic errors are underestimated. To be able to make a correct decision on the choice offunetians or boring for age determina­tion, or exclusion of any field control measurements, a thorough costs analysis is required. The savings in form of reduced inventory costs must be related to the cost due to decreased precision. This cost consists of expected loss related to poor decisions based on inaccurate data. Cornbined estirnates are effective when the sources of data have approxirnately the same pre­cision. Futher they should have uncorrelated randorn errors. Since the study of random and systematic errors showed that the estirnates from the aerial photo interpretation were of consi­derably lower precision than estirnates from the field control, the chances of rnaicing useful cornbined estirnates were small. Furthermore, the estirnates from the two inventory phases are not independent, since the surveyors at the field control have access to interpreted values of all variables except age and site index. As the surveyors often take the interpretation results into consideration when making their estirnates, an inforrnal form of cornbined estirnates is already used. Accordingly, the usefulness of cornbined estirnates turned out to be lirnited for most of the variables. Best results were achieved for ag e and site index, which also had the lowest earrelation between the randorn errors. This is certainly a consequence of the fact that the surveyors don't have access to the interpretation results forthese variables. Better combi­ned estimates can therefore perhaps be achieved if the surveyors don't have access to values from the aerial photo interpretation. It is however possible that the inforrnal combined estima­tes which are used today are the best