Εκτιμήσεις μικρής έκτασης σε ανομήλικα δασικά οικοσυστήματα, με ομαδοποίηση των δασικών διαχειριστικών μονάδων και πολυμεταβλητά Fay-Herriot μοντέλα
Authors: Γεωργάκης Αριστείδης 
Published: April 2024

Η αειφόρος διαχείριση των δασών βασίζεται σε ακριβείς εκτιμήσεις των δασικών παραμέτρων, που συνήθως λαμβάνονται μέσω ενός δειγματοληπτικού σχεδίου. Ωστόσο, ένα δειγματοληπτικό σχέδιο συνήθως δίνει αξιόπιστες εκτιμήσεις μόνο σε επίπεδο πληθυσμού (δάσος), θέτοντας προκλήσεις κατά την εκτίμηση των παραμέτρων για μικρότερες περιοχές/εκτάσεις, όπως οι δασικές συστάδες. Το πρόβλημα των εκτιμήσεων γίνεται σαφώς μεγαλύτερο όταν υπεισέρχεται η υποκειμενικότητα του απογραφέα. Για να αντιμετωπιστεί αυτό, αναπτυχθήκαν οι μέθοδοι εκτίμησης μικρής έκτασης ή περιοχής (small area estimation, SAE), που ενσωματώνουν δεδομένα δειγματοληψίας και εκτιμητές βάσει μοντέλων που χρησιμοποιούν βοηθητικές πληροφορίες. Τα πολυμεταβλητά Fay-Herriot μοντέλα αξιοποιούν γραμμικές συσχετίσεις μεταξύ των εξαρτημένων μεταβλητών για να βελτιώσουν την ακρίβεια των εκτιμήσεων.Σκοπός της έρευνας είναι η ομαδοποίηση των μικρών Δασικών Διαχειριστικών Μονάδων (ΔΔΜ) και η εφαρμογή πολυμεταβλητών Fay-Herriot (multivariate Fay-Herriot, MFH) μοντέλων, για την εκτίμηση βασικών δασικών παραμέτρων κρίσιμων για την αποτελεσματική διαχείριση των δασών, συμπεριλαμβανομένου του ξυλώδη όγκου (ξυλαπόθεμα), της κυκλικής επιφάνειας, του μέσου ύψους και της κατανομή διαμέτρου των δέντρων. Περιοχή έρευνας ήταν το Πανεπιστημιακό Δάσος Περτουλίου. Χρησιμοποιήθηκαν δεδομένα των δύο τελευταίων διαχειριστικών σχεδίων, δύο προηγούμενων απογραφών (μέθοδος ελέγχου), καθώς και δεδομένα ύψους βλάστησης/κόμης. Η μεθοδολογία της έρευνας περιέλαβε, την ανάλυση σε συστάδες για την ομαδοποίηση των ΔΔΜ, την προεπεξεργασία των δεδομένων για τον χειρισμό των ακραίων τιμών και τον εντοπισμό ισχυρών γραμμικών συσχετίσεων, καθώς και την εφαρμογή των Fay και Herriot μικτών γραμμικών μοντέλων επιπέδου-περιοχής. Με την ομαδοποίηση των ΔΔΜ αυξήθηκαν τα μεγέθη του δείγματος σε μεγαλύτερες ομοιογενείς περιοχές/εκτάσεις, βελτιώνοντας τις άμεσες εκτιμήσεις και καθιστώντας δυνατές τις εκτιμήσεις που βασίζονται σε μοντέλα.Αρχικά εφαρμόστηκε το βασικό μονομεταβλητό (univariate) Fay-Herriot μοντέλο (UFH) το οποίο έδωσε αξιόπιστες εκτιμήσεις του ξυλαποθέματος σε επίπεδο ομάδας ΔΔΜ. Στη συνέχεια εφαρμόστηκε ένα χρονικού-τύπου διμεταβλητό Fay-Herriot μοντέλο, το οποίο αξιοποίησε το ξυλαπόθεμα των δειγματοληπτικών επιφανειών (μονάδων) του προηγούμενου διαχειριστικού σχεδίου και με τις βοηθητικές πληροφορίες για να εκτιμήσει τον τρέχοντα ξυλώδη όγκο. Στη συνέχεια εφαρμόστηκε το τριμεταβλητό MFH μοντέλο για την εκτίμηση του ξυλώδη όγκου, της κυκλικής επιφάνειας και του μέσου ύψους των δέντρων κατά Lorey, με τα πιο αξιόπιστα αποτελέσματα να παρατηρούνται στα MFH μοντέλα που δεν λαμβάνουν υπόψη τις αυτοσυσχετιζόμενες ή/και ομοσκεδαστικές τυχαίες επιδράσεις περιοχής. Στο τέλος εφαρμόστηκε το πολυμεταβλητό Fay-Herriot μοντέλο ποσοστών σε σύνθετα δεδομένα, για την εκτίμηση της κατανομής διαμέτρων των δέντρων υπολογίζοντας τα ποσοστά των δέντρων σε τέσσερις κλάσεις. Ακολούθησε η εκτίμηση της συχνότητας του αριθμού των δέντρων σε τρεις κλάσεις διαμέτρου, συμβάλλοντας έτσι στην περιγραφή της δομής του δάσους, αλλά και στη δυνατότητα εκτίμησης της κατανομής του ξυλαποθέματος και του λήμματος. Η μεθοδολογία που αναπτύχθηκε προσφέρει αξιόπιστες εκτιμήσεις μικρής έκτασης των δασικών χαρακτηριστικών για το δάσος Περτουλίου, διευκολύνοντας τη λήψη τεκμηριωμένων αποφάσεων για αποτελεσματική αειφόρο διαχείριση των δασών. Επιπλέον, η δυνατότητα εφαρμογής της επεκτείνεται πέρα από αυτό το συγκεκριμένο δασικό οικοσύστημα όταν πληρούνται οι υποθέσεις του μοντέλου.