Epsilon Archive for Student Projects

Abstract

This thesis is made on behalf of SCA's Forestry Division and is a comparison of two bucking simulation tools: Aptan (manufactured by Skogforsk) and Best/upr (from Berget Systemdesign). The data is based on 32 stands from SCA's forests in Norrbotten and Västerbotten. The objective is to compare the simulations created by the tools with the harvested volumes from those stands. Three variables are needed for the bucking simulation; these are the diameter distribution (at breast height), the relationship function between diameter and height, and the taper coefficients. The volumes of five different assortments from the stands are compared. The assortments are as follows: sawlogs from Scots pine (named TT), sawlogs from Norway spruce (GT), coniferous pulpwood (BM), hardwood pulpwood (LM) and the total volumes from each stand (TOT).

The thesis consists of four separate studies. Study 1 is the main evaluation of the systems and is the reference for study 2, 3 and 4. The data needed for the simulations in Study 1 has no damaged trees, which degrades sawlogs to pulpwood. The result of study 1 shows that Aptan overestimates the volume of pine sawlogs (TT) by 19 % and Best/upr underestimates it by 10 %. The prognosis for the rest of the assortments are as follows. GT: Aptan +47 %, Best/upr +40%. BM: Aptan -35 %, Best/upr -36 %. LM: Aptan -18 %, Best/upr -29 %. TOT: Aptan +6 %, Best/upr -12 %. The reliability of the differences above are relatively good for TT, BM and TOT when the standard error (SE) was between 2 and 4 %. The SE for GT and LM was between 10 and 18 %.

In study 2, regional and local characteristics of height and taper is examined. The thesis area was divided into five separate regions and then the diameter-height relation function and taper coefficients were compared with those of study 1. The differences were marginal and that is probably more because of small differences in the forest characteristics between the regions rather than poor algorithms in the programs.

Damaged sawlogs which get degraded to pulpwood are the objectives of studies 3 and 4. How many damaged trees are there in SCA's forests and how do the programs respond to changes to input of damaged trees? Based on experience at SCA, 30 % of the logs are damaged in some way and this is the value used in study 3. The prognosis results improved for all assortments, 2 to 13 percentage points, except for TT in Best/upr which declined by 3 %. Aptan has a special way to get information about damaged trees from previous harvests. That method was tested in study 4 and the results are less obvious than in Study 3 but still indicate a significant difference compared to study 1. Neither study 3 nor 4 have found the right input level of damages and it is impossible to distinguish this optimal level and how well the programs respond to damages based on this thesis. One thing is for sure: damaged trees are highly correlated to the quality of bucking simulations and this subject needs further research.

The results are affected by both random and systematic errors. Some of them are related to the method this study is based on. If the errors can be decreased during practical work, e.g. by efficient sampling of trees, then the bucking simulations can be more precise.

Detta arbete, som utförts på uppdrag av SCA Skog, utvärderar två datorprogram för
utbytesberäkningar; Aptan från Skogforsk och Best/upr från Berget Systemdesign.
Datamaterialet kommer från SCAs skogsförvaltningar i Norr- och Västerbotten och
omfattar 32 avdelningar. För dessa utvärderas tillförlitligheten hos de båda programmens
utbytesprognoser genom jämförelse med de volymer som blev vid den faktiska
avverkningen av avdelningarna. De indata som krävs för dessa utbytesberäkningar är
diameterfördelning, höjdkurva och formkvot.
I studie 1 (som också fungerar som referensstudie till studie 2, 3 och 4) har inga stamfel
ansatts på de träd som ”skapats” utifrån diameter- och avsmalningsdata och sen teoretiskt
apterats. Aptan överskattade talltimmervolymerna med 19 % medan Best/upr
underskattade samma sortiment med 10 %. För grantimmer överskattade båda volymen
kraftigt, med 47 resp. 40 %. För massaved underskattades volymerna; för barrmassa och
Aptan med 35 % och Best/upr med 36 % och för löv med 18 och 29 %. Aptan överskattade
totala volymen med 6 % och Best/upr underskattade den med 12 %. Medelfelet
på de relativa differenserna som redovisas ovan låg på mellan 2 och 4 % för talltimmer,
barrmassa och totalvoym. För grantimmer och lövmassa var medelfelen mellan 10 och
18%. Osäkerheten för de framställda resultaten är alltså större för dessa sortiment.
I studie 2 undersöktes om precisionen hos prognosen kunde förbättras genom att
höjdkurvor och formkvoter beräknas för fem avgränsade geografiska regioner i stället för
hela Norr- och Västerbotten som är fallet i studie 1. De höjdkurvor och formkvoter som
framställdes skiljde sig mycket litet mellan regionerna, vilket också visade sig i
prognosberäkningarna som förändrades ytterst marginellt gentemot studie 1. Regionala
höjdkurvor och formkvoter hade alltså ingen märkbar positiv effekt på prognosernas
precision vid en jämförelse med en gemensam funktion.
Effekten av stamfel som gör att stockar i timmerdimensioner klassas ned till massaved
undersöktes i studie 3 och 4. Samtliga sortiment förutom talltimmer för Best/upr fick
bättre prognostillförlitlighet med denna förändring som innebar en stamfelsandel på 30 %
i studie 3. Förbättringarna var mellan 2 och 13 procentenheter. Man kunde skönja en
tendens att Aptan ”svarade” bättre för förändring av variabeln stamfel. Resultaten visar
tydligt att prognosresultaten kan förbättras genom att ta hänsyn till stamfel. Frågan om
nivåläggningen av andelen stamfel är dock inte färdigutredd. Fler undersökningar behövs
för att hitta nivåer som på bästa sätt förutser skador som överför timmer till massa.
Uppföljningarna av detta och kalibreringar bör kunna vara en del av det praktiska arbetet
vid det framtida arbetet med utbytesberäkningar. Aptans tilläggsfunktion - att själv kunna
läsa in befintliga stamfel testades i studie 4. Den fungerade inte tillfredsställande
eftersom prognoserna visade på en försämring gentemot de i studie 3 i att ”pricka in” rätt
nivå på överföringen timmer – massa.
Det finns ett antal felkällor i resultaten som till viss del kan härledas till metoden som
studien utförts på. Kan storleken på dessa minskas eller till viss del elimineras vid
framtida utbytesberäkningar kan tillförlitligheten förmodligen förbättras.