Definition of sub-stands for Precision Forestry: an application of the fuzzy k-means method.

J.A. Ortega, W. Foster, R. Ortega

Abstract


One elementary strategy for applying precision forestry is based in the definition of homogeneous management zones, or sub-stands. This article reports on the application of the fuzzy k-means method for defining and selecting a suitable number of sub-stands for the purpose of assigning precise management schemes for plantations of Pinus radiata D. Don beginning at four years of age. Four representative stands belonging to Forestal Mininco, S.A. were selected for this study. For sub-stand classification, observations of seven variables related to tree growth were available from inventory measurements taken from grid sampling. The selection of the suitable number of sub-stands was made based on functional validity measures: the fuzzy performance index (FPI) and the modified partition entropy (PME). A mapping of sub-stands was made using the Kriging method of interpolation, and a regression model was estimated to determine significant differences of wood volume (m3·ha-1) between sub-stands. The measures of functional validity imply the division of the stands into four to six sub-stands, a division supported by the coherence of sub-stand mapping and the results of the regression analysis. The results of the study indicate the potential utility of the fuzzy k-means method of homogeneous sub-stand definition for precision forestry.Una estrategia básica para la aplicación de una silvicultura de precisión se fundamenta en la definición de zonas homogéneas de manejo, o sub-rodales. Este artículo reporta la aplicación del método fuzzy k-means para definir y seleccionar un número apropiado de sub-rodales, con el propósito de asignar esquemas de manejo precisos en plantaciones de Pinus radiata D. Don a partir de los cuatro años de edad. Para el estudio fueron seleccionados cuatro rodales representativos de la empresa Forestal Mininco S.A. Para la clasificación de los subrodales se usaron siete variables relacionadas con el crecimiento de los árboles, disponibles en las mediciones de un inventario tomado de un muestreo en grilla. La selección del número apropiado de subrodales se hizo considerando índices de validez funcional: el índice de desempeño del grado de ambigüedad (FPI) y la entropía modificada de partición (PME). Se realizó un mapeo de los sub-rodales con el método de interpolación Kriging, y se estimó un modelo de regresión lineal para determinar las diferencias significativas del volumen de madera (m3·ha-1) entre sub-rodales. Las medidas de validez funcional implican la división de los rodales en cuatro a seis sub-rodales, lo cual es soportado con la coherencia del mapeo de los sub-rodales y con los resultados de los análisis de regresión. Los resultados del estudio indican la utilidad potencial del método fuzzy k-means para definir sub-rodales homogéneos para una silvicultura de precisión.

Keywords


Precision forestry, sub-stands, fuzzy k-means, Pinus radiata, Kriging`s method.

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DOI: http://dx.doi.org/10.7764/rcia.v29i1.422