Programová podpora sortimentace těžebního fondu

Martin Černý, Jan Apltauer, Petr Oujezdský

Potřeba spolehlivého zjišťování objemu stojících stromů je stále aktuální. Důvodů je řada: lesnická a dřevařská praxe zaznamenává mnohasetkorunové mezikvartální výkyvy v cenách dříví za m3, při obchodování s lesními pozemky se lze setkat s rozdíly mezi zásobou uváděnou v lesním hospodářském plánu (LHP) a skutečnou zásobou v porostech, objevují se rozdíly v cenách odhadních a skutečných tržních. Programová podpora sortimentace těžebního fondu, která vznikla na zakázku Vojenských lesů a statků ČR, s.p. (dále VLS), je konstruována tak, aby v této situaci poskytla vlastníku lesa či lesnímu hospodáři informace o skutečném stavu těžebního fondu.

Výchozí požadavky zadavatele
Metodika zjišťování objemu a sortimentace stojících stromů s využitím modelu tvaru kmene s návazností na flexibilní sortimentaci byla poprvé popsána v Lesnické práci 12/2005 (Černý, Pařez). Je založena na zjišťování růstových veličin u stojících stromů při venkovním šetření pomocí technologie Field-Map, která umožňuje „na dálku“ změřit tvarovou křivku kmene a zaznamenat veličiny popisující kvalitu kmene.
Z uživatelského hlediska je důležité provázat informace o tvaru kmene a kvalitě těžebního fondu s flexibilní sortimentací tak, aby uživatel mohl pružně reagovat na požadavky trhu, ať už jsou to cenové výkyvy nebo změny technických podmínek jednotlivých odběratelů sortimentů dřevní hmoty.
Takto koncipována je programová podpora sortimentace (dále v textu „sortimentace“) těžebního fondu, která je dnes využívána v lesnickém provozu u státního podniku VLS. Systém vytvořili odborníci společností IFER, s.r.o., PDS s.r.o., a VLS, s.p., v roce 2008 v rámci řešení zakázky „Modely pro zjišťování zastoupení sortimentů stojícího dříví v lesních porostech“.
Požadavkem zadavatele bylo sestrojit sortimentní model, který na základě zpracování vstupních údajů o lesním porostu zadávaných do projektů těžebních prací umožní vytvořit sortimentní plán od úrovně jednotlivého lesního porostu po všechny stupně organizačních jednotek. Stejný sortimentní model pak musí provádět i sortimentaci na základě skutečných dat o těžbách. Sortimentní model musí být schopen využívat na vstupu data z datového skladu VLS bez jakéhokoliv dalšího doplňkového šetření a parametry sortimentů musí být uživatelsky definovatelné. Model musí být schopen pracovat se scénáři (hniloby, poškození, preference sortimentů apod.) a být součástí provozně využívaného informačního systému.

Princip řešení sortimentace
Sortimentace stojícího dříví pro VLS byla založena na využití metod matematického modelování a statistické inventarizace. Zahrnovala tak v sobě data reálně zjištěná a data modelová. Reálně zjištěná data byla získávána převážně pomocí nedestruktivního šetření s využitím počítačem podporovaného sběru dat v terénu. Postup řešení sortimentace lze rozdělit do několika samostatných fází:
- stratifikace porostů,
- venkovní šetření,
- modelová sortimentace.
Stratifikace porostů zefektivnila sběr dat v terénu a zpřesnila výsledek terénního šetření, protože vymezila v rámci území jednotlivých hospodářských celků části, ve kterých se nacházely stejné druhy dřevin o podobné průměrné hmotnosti a absolutní výškové bonitě. Na základě těchto informací pak byla vygenerována síť inventarizačních ploch, na kterých se uskutečnilo venkovní šetření.
Cílem venkovního sběru dat bylo shromáždit data pro vytvoření modelů tvaru kmene a zjistit informace o kvalitě kmenů, tedy o výskytu vad a poškození.
Jako vzorníky pro měření tvarových křivek byly v porostu vybrány dřeviny o předem určené dimenzi, normálního vzrůstu, bez zjevných vad a poškození, které by mohly zkreslit modelovou křivku kmene. U těchto vzorníků se při měření základních dendrometrických veličin aplikovala „šestibodová metoda“ (podrobněji viz LP 12/2005).
Kromě tvaru kmene se při venkovním šetření zjišťovala přítomnost vad a poškození kmene. Kvalitativní ukazatele se sledovaly na jednotlivých inventarizačních plochách u náhodně vybraných vzorníkových stromů. Základem vlastního venkovního šetření kvality bylo rozdělení kmene na kvalitativně odlišné segmenty, jejichž hranice jsou dány výskytem určitých vad. Za základ byla přitom považována sukatost kmene, která je v určité intenzitě přítomna vždy. Popisuje se proměnlivost kvality kmene, přičemž se předpokládá, že kvalita s výškou klesá. Pro jednotlivé segmenty se shromažďuje výčet vad, které se v jednotlivých zónách vyskytují (suky – hodnotí se velikost a rozestup, hranice suché a živé koruny, dvojáky, trhliny, točitost, křivost, zlomy vrcholové, korunové, kmenové, sbíhavost – zjištěná z modelové křivky kmene automaticky, škody zvěří, rakoviny ad.).
Součástí hodnocení kvality u stromového inventáře bylo zjištění rozsahu hniloby a nepravého jádra. Tyto informace se zjišťovaly na „čerstvých“ pařezech po mýtných těžbách.

Jak vznikala vlastní modelová sortimentace
Do modelové sortimentace vstupují data z LHP a těžebních projektů, které neobsahují údaje charakterizující strukturu porostu – jsou v nich pouze střední a celkové hodnoty. S pomocí empirických modelů bylo možné z těchto základních porostních údajů odhadnout tvar tloušťkového rozložení a výškový grafikon porostu. Bylo tak možné rekonstruovat strukturu stromového inventáře podle tloušťkových stupňů, přičemž pro každý tloušťkový stupeň byla známa i průměrná výška. Pro každý tloušťkový stupeň tak byl k dispozici modelový strom, jehož tvar kmene byl popsán matematickým modelem a bylo možné ho následně sortimentovat. Podle vstupních údajů bylo možné sortimentovat:
- celou zásobu jednotek prostorového rozdělení lesa,
- zásobu v plánovaných nebo realizovaných těžbách.
Vzorníky změřené při venkovním šetření v porostech se při modelové sortimentaci porovnávaly s modelovými stromy reprezentujícími jednotlivé tloušťkové stupně. Výšky počátku a konce změřených sekcí kvality se na modelový strom reprezentující modelový tloušťkový stupeň vztáhly poměrnou výškou. Parametry vad (suky a ostatní vady) se přebraly celé k jednotlivým vylišeným sekcím. Databáze změřených vzorníků se stala statisticky reprezentativním vzorkem sortimentní kvality a kvantity porostů zadavatele. Na základě tohoto změřeného vzorku stromů je možné uskutečnit modelovou sortimentaci všech jednotek prostorového rozdělení lesa.
Modelová sortimentace připravená pro VLS umožňuje tzv. flexibilní sortimentaci; to znamená, že je možné uživatelsky definovat parametry sortimentů, které se používají při rozřezu kmenů. Systém tak umožňuje pružně reagovat na požadavky trhu se dřevem. Sortimenty jsou definovány souborem parametrů, který vychází z „Doporučených pravidel pro měření a třídění dříví v ČR“.  
Algoritmus sortimentace zohledňuje i zjištěné kvalitativní ukazatele. Do výpočtu vstupují údaje o rozsahu hniloby v čele výřezu, procentu postižených kmenů a výšky, do které hniloba dosahuje. Hniloba a nepravé jádro jsou do vlastního výpočtu sortimentace zadávány formou scénáře, resp. různých variantních scénářů. Z výsledků těchto scénářů se vypočte vážený průměr zastoupených sortimentů.
Samotný modelový výpočet sortimentace je optimalizační úlohou, při které je na základě známého tvaru kmene, kvalitativních ukazatelů a specifikace sortimentů kmen rozdělen na sortimenty. Optimalizačním opatřením je pořadí sortimentů, které je dáno např. nejvyšší cenou, poptávkou určitého sortimentu na trhu atp. Díky tomu je možné libovolně nastavit pořadí jednotlivých sortimentů, které budou přednostně vyřezávány z jednotlivých modelových stromů.
Modelová sortimentace se prakticky provádí tak, že pro určitý tloušťkový stupeň porostní či těžené zásoby jsou vyhledány vzorníky blízkých dimenzí (výčetní tloušťka, výška). Tyto vzorníky mají různé kvalitativní parametry, tak jak byly zjištěny přímo v terénu. Výpočet sortimentace pro tloušťkový stupeň je proveden opakovaně při zohlednění kvalitativních parametrů jednotlivých vzorníků. Výsledek je pak pro každý tloušťkový stupeň vyjádřen průměrným objemem sortimentů vypočtených pro různé vzorníky kvality.
Po provedení modelové sortimentace po tloušťkových stupních se sčítají sortimenty za celou nebo vytěženou část zásoby a vypočte se procentické zastoupení sortimentů v porostu nebo v těžebním projektu pro každou dřevinu. Na základě těchto údajů se provede sumarizace těžených sortimentů za vyšší organizační jednotky – lesní úsek (LÚ), lesní správu (LS), divizi či podnik.
Na základě skutečně vyrobených sortimentů u dotčené organizační jednotky se vypočte skutečná sortimentace (procentický podíl jednotlivých sortimentů), které bylo dosaženo v reálných podmínkách lesního provozu pro jednotlivé skupiny dřevin. Tato sortimentace se porovná se sortimentací podle sortimentního modelu. Kritériem porovnání je, vedle procentické výtěže jednotlivých sortimentů, také dosažená výše tržeb za skutečně vytěženou zásobu dřeva.
Další možnosti využití programové podpory sortimentace
Po několikaletém usilí se skupině odborníků podařilo vytvořit softwarový nástroj, který se může stát provozním pomocníkem různých typů uživatelů. Sortimentní model vytvořený výše popsaným postupem může sloužit nejen sdruženým i drobným vlastníkům lesa za účelem společného obchodu; může být užitečný i pracovníkům krajských ředitelství LČR, s.p., při výběru a předběžném ocenění lesních porostů pro účely obchodu pomocí elektronických aukcí dříví apod. Významnou roli může sehrát při oceňování lesních porostů.

Autoři:
Ing. Martin Černý, CSc., Ing. Jan Apltauer
IFER – Ústav pro výzkum lesních ekosystémů, s.r.o.
Ing. Petr Oujezdský
PDS s.r.o.
E-maily: Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript. , Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.