Waldwachstums- simulator

Der Waldwachstumssimulator BWINPro-S: [Programm - download]

Kurzdarstellung und Anwendungsmöglichkeiten

1. Entwicklung und Eigenschaften

Das waldwachstumskundliche Computerprogramm BWINPro wurde Mitte der 90er Jahre von einer Arbeitsgruppe um Prof. Dr. Nagel an der Niedersächsischen Forstlichen Versuchsanstalt geschaffen und seitdem vielfältig weiterentwickelt. Es ist für den Einsatz in der forstlichen Ausbildung, in der Forschung und in der Forstpraxis konzipiert und ermöglicht die Zustandsanalyse und Wachstumsprognose von Waldbeständen. Die Entwicklung des Programms steht in engem Zusammenhang mit der steigenden praktischen und wissenschaftlichen Bedeutung strukturreicher, ungleichaltriger Mischbestände. Seit 2000 wird an der Professur für Waldwachstum und Holzmeßkunde der TU Dresden in Tharandt an der Neuparametrisierung von BWINPro für sächsische Wuchsbedingungen gearbeitet. Die durch umfassende Anpassungen speziell an die Bedürfnisse der Modellierung von Waldumbaumaßnahmen und die Integration neuer Module entstandene regionale Programmvariante trägt den Namen BWINPro-S.

Grundlegende Bezugseinheit für BWINPro-S ist der Einzelbaum mit seinen Eigenschaften vom BHD bis zu den Stammfußkoordinaten. Bestände werden für Analysen und Prognosen in ihre Elemente aufgelöst und deren individuelle Entwicklung unter dem Einfluss der konkreten Wuchskonstellation vom Programm modelliert. Wachstumsbeeinflussende Konkurrenzeffekte lassen sich so in Abhängigkeit von den beteiligten Baumarten und ihren Dimensionen erfassen und in die Zuwachsschätzung integrieren. In der Zusammenfassung der Einzelbauminformationen sind wiederum vielfältige Bestandesdaten und -mittelwerte ableitbar.

Das Programm BWINPro-S besteht aus einzelnen Modulen, die bei Bedarf genutzt werden können und im Zusammenwirken unterschiedlichste Untersuchungen ermöglichen. Die wichtigsten Komponenten zeigt Abb. 1 unten:

struktur © Waldwachstum struktur © Waldwachstum
struktur

© Waldwachstum


Abb. 1: Programmstruktur des Simulators BWINPro-S

Das Programm arbeitet auf Basis einer internen Datenbank, in der Beispielbestände vorhanden sind, die aber auch mit eigenen Untersuchungsbeständen gefüllt werden kann. Aus minimalen Eingangsdaten zur Identifikation des Bestandes, zum Alter und zur Grundfläche lassen sich durch Routinen zur Strukturerzeugung und Datenergänzung vollständige Datensätze erzeugen, die von den Kronengrößen bis zu den Positionen der einzelnen Bäume (falls noch nicht erhoben) alle nötigen Informationen enthalten.

bestand © Waldwachstum bestand © Waldwachstum
bestand

© Waldwachstum

Auf der Grundlage der erzeugten oder eingelesenen Informationen über den Bestand und seine Individuen lassen sich eine Vielzahl von Analysen des gegenwärtigen Zustands anstellen. Neben bestandesbezogenen Aussagen wie dem Bestockungsgrad und der Bonität können die Sortimentsstruktur des Bestandes, die Höhen- und die Durchmesserverteilung und eine Reihe von Einzelbaumparametern bis hin zur Trockenbiomasse in tabellarischer und grafischer Form dargestellt werden. Ein Grafikmodul erlaubt komfortable Visualisierungen des untersuchten Bestandes (siehe Abb. 2), weitere Routinen dienen der Ermittlung von Strukturparametern. Wachstumsprognosen für den untersuchten Bestand kann mit verschiedenen Behandlungsmaßnahmen bzw. Durchforstungen kombiniert werden. Um den regionalen Besonderheiten Rechnung zu tragen, werden derzeit im Auftrag der sächsischen Staatsforstverwaltung die in Sachsen üblichen Durchforstungsverfahren zusätzlich neben den schon vorhandenen niedersächsischen Varianten in das Programm integriert.

Das Wachstumsmodell in BWINPro-S umfasst Schätzfunktionen zur Modellierung des Höhen- und Grundflächenzuwachses des Einzelbaums, seiner Kronenansatzhöhe und der Kronenbreite. Zur Ermittlung des individuellen Grundflächenzuwachses nutzt das Programm die unabhängigen Variablen Kronenmantelfläche, Alter und Konkurrenzsituation. Letztere kann entweder positionsunabhängig oder positionsabhängig mit Hilfe spezieller Konkurrenzindizes erfasst werden und geht in die Schätzfunktion ein. Kronenbreite und Kronenansatzhöhe werden statisch aus den Parametern Höhe, BHD, h/d-Wert und Bestandesspitzenhöhe für jeden Baum abgeleitet.

Weitere wichtige Komponenten der Entwicklungssimulation sind das Modul zur Schätzung des natürlichen Ausscheidens (Mortalität) und das Jugendwachstumsmodul. Die Mortalität kann zum einen durch die Nutzung eines baumbezogenen Kronenschlussgrades simuliert werden: überschreitet dieser eine baumartspezifische Schwelle, so wird der betreffende Baum entnommen. Als alternative Option wurde ein zweites Mortalitätsmodell entwickelt, das die individuelle Wuchskonstellation stärker berücksichtigt. Es verknüpft Zuwachs- und Dimensionsinformationen zum Einzelbaum in einem individuellen "Vitalitätswert". Das neue Modell kann für Buche, Kiefer und Fichte genutzt werden und ist für weitere Baumarten entsprechend neu zu parametrisieren.

voranbau © Waldwachstum voranbau © Waldwachstum
voranbau

© Waldwachstum

Das Jugendwachstumsmodul in BWINPro-S erlaubt die Etablierung einer Verjüngungsschicht einheitlichen Alters in einer beliebig wählbaren Horizontalstruktur unter einen Schirmbestand. In Abhängigkeit von Konkurrenzindizes, vom Alter und der Ausgangsdimension wird die individuelle Höhenentwicklung als zentrales Element der Jugendwachstumsprognose geschätzt. Durchmesser und Kronengrößen werden nach gesonderten Modellen höhenabhängig zugewiesen. Nutzerorientierte Menüs ermöglichen es, Lücken und Ausfälle in der virtuell gepflanzten Struktur einzustellen.

2. Anwendung

Die Einzelbaumorientierung von BWINPro-S ermöglicht seine Anwendung in sehr unterschiedlichen Waldaufbauformen. Im Unterschied zu Ertragstafeln und anderen bestandes- oder stufenbezogenen Modellen ist das Programm nicht an ein bestimmtes Durchforstungsregime oder an feste Grundflächenhaltungen gebunden, sondern kann die Kenngrößen und das Verhalten eines Bestandes in Abhängigkeit von dessen ganz konkretem Zustand wiedergeben und fortschreiben. Damit eignet sich BWINPro-S besonders zur Modellierung und Prognose von mehrstufigen Mischbeständen, z.B. im Rahmen des ökologischen Waldumbaus. Es stellt zugleich ein Analyseprogramm für den aktuellen Zustand und einen "Simulator" dar, der Entwicklungen prognostizieren kann. Neben der Anwendung für waldwachstumskundliche Auswertungen und die grafische Reproduktion von gemessenen oder generierten Beständen kann das Programm auch für Strukturanalysen und die Schätzung von Biomasseproduktion eingesetzt werden. Mit Hilfe eines speziellen Moduls lassen sich detaillierte Aussagen über die aus einem Bestand zu erwartenden Erntevolumina und Sortimente treffen. In Verbindung mit den Prognosealgorithmen können die Effekte unterschiedlicher Behandlungsvarianten bzw. waldbaulicher Szenarien analysiert und verglichen werden. In der Praxis kommt BWINPro z.B. als Bestandteil des Niedersächsischen Forsteinrichtungsverfahrens und zur Fortschreibung der Stichprobeninventuren zum Einsatz. Die sächsische Staatsforstverwaltung plant die Nutzung des Programms in der Variante BWINPro-S in der Forsteinrichtung des Landeswaldes. Weitere aktuelle Anwendungsgebiete sind die forstwissenschaftliche bzw. waldwachstumskundliche Forschung sowie die Ausbildung und Schulung von Referendaren und Mitarbeitern der Landesforstverwaltungen.

BWINPro
© Nordwestdeutsche Forstliche Versuchsanstalt
J. Nagel, M. Albert, M. Schmidt
http://www.nw-fva.de/index.php?id=194

BWINPro-S
© TU Dresden / Dendro-Institut Tharandt e.V.
H. Röhle, D. Gerold, K. Münder, J. Schröder

Nicht geeignet für Windows 7 (64 Bit)
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Programm BWINPro-S + Handbuch 2011
Version vom 10.1.2010
Der Einsatz des Programmes erfolgt auf eigene Gefahr, für auftretende Schäden wird keine Haftung übernommen!

Kontakt und weiterführende Informationen:
Prof. Dr. H. Röhle

TU Dresden, Professur für Waldwachstum und Holzmeßkunde
Pienner Straße 8
01737 Tharandt
Tel.: 035203-3831614 / 035203-3831631
Fax: 035203-3831628
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Letzte Änderung: 01.08.2016