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Riassunto

 

Comunicazioni di ricerca 98/2

 

 

NOTE METODOLOGICHE RELATIVE ALLE PROCEDURE DI ELABORAZIONE DEI DATI DELL'INVENTARIO FORESTALE DELLA TOSCANA

 

 

Il principale scopo del presente rapporto sta nell'illustrazione degli aspetti significativi del procedimento di elaborazione dei dati raccolti  e delle modalità di evidenziamento dei risultati dell'inventario forestale toscano, con particolare riferimento alle argomentazioni a carattere statistico che hanno permesso, dato lo schema di campionamento adottato, di raggiungere una valutazione degli errori di stima relativi alle principali risultanze attese. Sono anche illustrate, in modo molto sintetico, le principali procedure di elaborazione delle informazioni dendrometriche.

Per l'inventario forestale della Toscana è stato adottato uno schema di campionamento a due fasi conosciuto come campionamento doppio per la stratificazione. Nella prima fase, è stato selezionato un campione di unità impiegando un reticolo a maglie quadrate, con lato di 400 m, sovrapposto cartograficamente all'intero territorio regionale; con le 143.731 unità così individuate è stato stimato il peso di tutti gli strati in cui era previsto suddividere il territorio della regione. Per la seconda fase campionaria è stato estratto in blocco, per ogni strato, un sottoinsieme delle unità di campionamento di prima fase (complessivamente circa 6.000 unità campionarie); queste unità sono state posizionate al suolo e sottoposte a misurazione per tutti gli attributi di tipo quantitativo e qualitativo previsti.

Secondo questo disegno, la prima fase di campionamento permette di stimare l'estensione degli strati che compongono la popolazione esaminata, mentre la seconda permette di stimare i valori medi e le proporzioni da associare alle precedenti stime di estensione; nel caso degli attributi quantitativi il prodotto tra valori medi e le relative superfici fornisce la stima dei valori totali di strato, mentre nel caso di quelli qualitativi i valori delle proporzioni danno origine alle stime delle ripartizioni in superficie degli strati primari secondo le diverse modalità previste per ogni singolo attributo.

Una chiara e precisa indicazione della popolazione in esame e dello schema di campionamento seguito è molto importante per la formulazione delle procedure di calcolo delle incertezze che accompagnano le stime prodotte con le osservazioni campionarie pertinenti a ciascuna fase. Nel caso delle stime del peso degli strati, e quindi della loro estensione, data la modalità di selezione delle unità campionarie si è fatto ricorso alla teoria del campionamento sistematico a due dimensioni illustrata da Matèrn; con questa, la formulazione della varianza di stima dei pesi degli strati tiene conto sia del criterio sistematico di estrazione delle unità di campionamento, avviata con l'individuazione casuale di un'unità di partenza e proseguita poi con estrazione di unità poste a intervalli costanti nelle due dimensioni, della effettiva autocorrelazione spaziale per unità campionarie tra di loro prossime sul terreno.

Per quanto riguarda la stima dei valori totali di strato e delle loro incertezze, è necessario distinguere il caso generale da quello specifico che è il risultato delle modalità effettivamente adottate in Toscana per la realizzazione della seconda fase di campionamento.

In generale, come già accennato, la stima del valore totale di strato di un attributo avviene mediante il prodotto tra l'estensione dello strato e il valore medio di tale attributo stimato con le unità campionarie di seconda fase ricadenti in esso. L'incertezza di tale determinazione, espressa in termini di varianza campionaria, è data da una opportuna combinazione delle varianze associate a ciascun fattore e cioè della varianza di stima della superficie, calcolata secondo la procedura indicata da Matèrn, e della varianza di stima della media calcolata con le usuali formule del campionamento casuale senza riposizione.

Nel caso dell'inventario toscano, la seconda fase di campionamento è stata condotta in due momenti diversi, con frazioni di campionamento diverse e anche con unità campionarie di tipo diverso (aree di saggio e prove relascopiche), nei due settori un cui è stato diviso - per esigenze operative - il territorio regionale. Per questa condizione il valore medio di strato va determinato attraverso una procedura che assegni alle unità campionarie un peso diverso in funzione del settore territoriale di appartenenza, calcolato sulla base dell'estensione dello strato considerato in ciascun settore e del numero di unità campionarie ricadenti in esso. A seguito di tale impostazione è stato necessario modificare opportunamente tutte le formulazioni di stima delle varianze campionarie relative alle medie e ai totali di strato.

Per ottenere indicazioni su aggregati più ampi, è necessario operare stime del valore totale di uno stesso attributo per combinazioni di più strati e, talvolta, anche per l'intera popolazione. Se la stima del valore totale relativo all'unione di più strati è data semplicemente dalla sommatoria dei totali calcolati singolarmente in ciascuno strato, la formulazione della stima della varianza campionaria di tale sommatoria risulta bel più complessa è ha richiesto ancora una volta uno specifico approfondimento analitico. Sulla base di ipotesi di indipendenza e utilizzando risultati teorici disponibili in letteratura, è stata approntata un'idonea e compatta formulazione di stima della  varianza per i totali relativi ad aggregati di strati variamente formulati.

Le formulazioni di stima della varianza campionaria dei totali di strato e dei totali relativi ad unione di più strati sono state studiate sia nel caso di superficie totale conosciuta dell'unità inventariale (estensione del territorio regionale come indicata negli atlanti) che nel caso di una sua stima campionaria ottenuta con il campione di prima fase (data dal numero di osservazioni di prima fase per la superficie rappresentata da ciascuna di esse). Con un impiego mirato della procedura di Matèrn è stato possibile produrre una stima della varianza della stima dell'estensione territoriale nell'ipotesi di superficie totale non conosciuta con certezza. Con tale informazione si è operato un confronto tra le varianze stimate nei due casi per alcuni strati osservati in Toscana e per alcune diverse conbinazioni di strati; sulla base dei risultati di tale confronto si può affermare che le differenze nelle stime delle varianze dei totali sono estremamente contenute e che è dunque possibile impiegare le formulazioni più semplici, relative all'ipotesi di conoscenza esatta dell'estensione, senza alcun pregiudizio per la bontà delle stime.

Un analogo procedimento di analisi e di formulazione delle procedure di stima delle incertezze campionarie è stato condotto per gli attributi qualitativi. Anche in questo caso è stato necessario esaminare il caso generale e poi adattare le formulazioni derivate alla specifica situazione campionaria verificatasi per l'inventario forestale toscano.

Infine sono state analizzate le procedure a carattere dendrometrico necessarie per una elaborazione preliminare delle informazioni raccolte con le unità di campionamento localizzate sul terreno. Infatti i valori di alcuni attributi misurati sul terreno, di facile osservazione ( ad es. diametro dei fusti, altezza totale degli alberi, incremento diametrico) e talvolta relativi a soli pochi individui arborei, devono essere opportunamente elaborati al fine di ottenere determinazioni di attributi non facilmente misurabili al suolo (ad es. il volume degli alberi, l'incremento corrente di volume) e che si riferiscono a tutti gli alberi presenti nell'unità di campionamento.

Nel caso in esame è stato necessario sviluppare procedimenti idonei sia per le rilevazioni condotte con aree di saggio circolari a raggio fisso che per rilevazioni condotte con tecnica relascopica, al fine di una corretta trasformazione delle informazioni raccolte a livello di singolo albero nei corrispondenti valori per unità di superficie.