et.nwfva

R Paket der neuen Ertragstafeln der NW-FVA

https://github.com/rnuske/et.nwfva

Keywords

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R Paket der neuen Ertragstafeln der NW-FVA

README.Rmd

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output: github_document
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```{r, include = FALSE}

# Optionen
options(width=90) # Die Tafel braucht ein klein bisschen mehr als 80 Zeichen

# knitr Optionen
knitr::opts_chunk$set(
  collapse = TRUE,
  comment = "#>",
  fig.path = "man/figures/README-",
  out.width = "100%"
)

# Plotfunktion für Höhenfächer
plotte_bonfaecher <- function(art, hoehe_typ, max_alter=170, step_alter=5, ekls=NA){
  
  et <- et_tafel(art)
  if(any(is.na(ekls)))
    ekls <- sort(unique(et$Ekl))
  
  # Matrix mit Hg für alle Ekl für 5-150 Jahre
  df <- expand.grid(alter=c(seq(0, 18, 2), seq(20, max_alter, step_alter)), ekl=ekls)
  
  df$h_klass <- suppressWarnings(suppressMessages( 
    et_hoehe(art, df$alter, df$ekl, 
             bon_typ="relativ", hoehe_typ, methode="klass")))
  df$h_funk <- suppressWarnings(suppressMessages( 
    et_hoehe(art, df$alter, df$ekl, 
             bon_typ="relativ", hoehe_typ, methode="funk")))
  max_h <- max(df$h_klass, df$h_funk, na.rm=TRUE)
  
  # plot
  op <- par(mar=c(2.5,2.5,0.5,0.5), mgp=c(1.5,0.5,0), tcl=-0.3)
  
  plot(0,0, type="n", xlab="Alter (a)", ylab="Höhe (m)",
       xlim=c(0, max_alter), ylim=c(0, max_h),
       xaxt="n", yaxt="n")
  
  axis(side=1, at=seq(10, max_alter, 20), labels=FALSE, lwd=0, lwd.ticks=1, tcl=par("tcl")*2/3)
  axis(side=1, at=seq(0, max_alter, 20), gap.axis=0.1, lwd=0, lwd.ticks=1)
  axis(side=2, at=seq(5, max_h, 10), labels=FALSE, lwd=0, lwd.ticks=1, tcl=par("tcl")*2/3)
  axis(side=2, at=seq(0, max_h, 10), gap.axis=0.1, lwd=0, lwd.ticks=1)
  
  
  matlines(x=unique(df$alter), y=matrix(df$h_funk, ncol=length(ekls)), col="#3465a4", lty=1)
  matlines(x=unique(df$alter), y=matrix(df$h_klass, ncol=length(ekls)), col="#73d216", lty=1)
  matpoints(x=et$Alter, y=(if(hoehe_typ=="mittel") et$Hg else et$H100), 
            col="gray10", pch=1, cex=0.5, lwd=0.8)
  
  mtext(paste0("Bestandes", hoehe_typ, "höhen\n", art, ", ",
               min(ekls), ". bis ", max(ekls), ". Ekl."), side=3, line=-2.1, adj=0.02)
  legend("bottomright", inset=0.01, bty="o", box.col=NA,
         legend = c("Tafelwerte",
                    "klass. Interpolation", 
                    "funkt. Interpolation"),
         col=c("gray10", "#73d216", "#3465a4"), 
         pch=c(1, NA, NA), cex=0.8, lwd=c(1,2,2), lty=c(NA, 1, 1))
  
  par(op)
}

library(et.nwfva)
```

# et.nwfva


[![R-CMD-check](https://github.com/rnuske/et.nwfva/actions/workflows/R-CMD-check.yaml/badge.svg)](https://github.com/rnuske/et.nwfva/actions/workflows/R-CMD-check.yaml) 
[![Package-License](https://img.shields.io/badge/license-GPL--2-brightgreen.svg?style=flat)](https://www.gnu.org/licenses/gpl-2.0.html) 
[![CRAN](https://www.r-pkg.org/badges/version/et.nwfva)](https://cran.r-project.org/package=et.nwfva) 
[![Dependencies](https://tinyverse.netlify.com/badge/et.nwfva)](https://cran.r-project.org/package=et.nwfva) 
[![DOI](https://zenodo.org/badge/DOI/10.5281/zenodo.7207596.svg)](https://doi.org/10.5281/zenodo.7207596) 



Die neuen Ertragstafeln der NW-FVA (Albert et al. 2021) bieten für die fünf Hauptbaumarten Eiche, Buche, Fichte, Douglasie und Kiefer ein Planungsinstrument, welches das aktuelle Zuwachsniveau der Wälder Nordwestdeutschlands widerspiegelt und das empfohlene waldbauliche Behandlungskonzept einer gestaffelten Hochdurchforstung unterstellt.

Neben den Tafelwerten bietet `et.nwfva` sowohl die Möglichkeit zu bonitieren als auch Bestandeshöhen und Tafelwerte für beliebige Bonitäten und Alter zu bestimmen. Für die Inter- und Extrapolation kommen standardmäßig funktionale Bonitätsfächer zum Einsatz, aber die klassische Methode mittels Dreisatz steht ebenfalls zur Verfügung. Die funktionale Interpolation kann den Bereich von der -3. bis 7. Ertragsklasse und den gesamten Altersbereich bedienen. Die klassische Interpolation ist auf den Bonitätsbereich -2. bis 4. Ertragsklasse und den Altersbereich 5 bis max. zulässiges Alter (Ei 220, Bu 180 und Fi, Dgl, Ki 160) beschränkt.


```{r faecher, echo=FALSE, fig.width=5, fig.height=3.3, out.width="50%"}

plotte_bonfaecher(art="Eiche", hoehe_typ="mittel", max_alter=230, ekls=-3:7)
plotte_bonfaecher(art="Kiefer", hoehe_typ="ober", max_alter=170, ekls=-3:7)
```


## Installation

Die aktuelle Version des Paketes kann für die gängigen Betriebssysteme (Windows, Linux, macOS) von CRAN

```{r, eval=FALSE}
install.packages("et.nwfva")
```

und aus dem [R-Universe der NW-FVA](https://nw-fva.r-universe.dev) installiert werden.

```{r eval=FALSE}
# NW-FVA Universe in R bekannt machen
options(repos = c(
  nwfva = "https://nw-fva.r-universe.dev",
  CRAN = "https://cloud.r-project.org"))

# und Paket wie gewohnt installieren
install.packages("et.nwfva")
```

Die Entwicklerversion kann mit dem Paket `remotes` direkt aus [Github](https://github.com/rnuske/et.nwfva)  kompiliert und installiert werden.

```{r eval=FALSE}
remotes::install_github("rnuske/et.nwfva")
```


## Beispiele

Einen Überblick über die vorhandenen Tafeln liefert `et_liste()` und Detailinformationen zu einer Tafel `et_info()`. Ganze Tafeln einer Baumart oder Auszüge aus einer Tafel, z.B. für bestimmte Bonitäten oder Alter, bietet `et_tafel()`.  

```{r bsp_tafel}
library(et.nwfva)

# Ertragstafelwerte für Buche 1. Ertragsklasse ausgeben (hier: Zeilen 1 bis 6)
head(et_tafel("Buche", bon=1))


# Eine Ertragstafelzeile interpoliert für Fichte 2.4. Ekl. und Alter 82
et_tafel("Fi", bon=2.4, alter=82)
```


Die Bonitierung von Beständen erfolgt mit `et_bonitaet()` anhand von Bestandesalter und -höhe standardmäßig über funktionale Bonitätsfächer. Auf Wunsch ist auch die klassische Bonitierung mittels Dreisatz verfügbar. Im Fall der Interpolation zwischen den Tafelwerten unterscheiden sich die Verfahren kaum, aber im Extrapolationsbereich können die Abweichungen durchaus beachtlich sein (siehe Abbildung oben).

```{r bsp_bonitaet}

# Ertragsklasse eines 80 jährigen Eichenbestandes mit der Mittelhöhe 16m
et_bonitaet("Eiche", alter=80, hoehe=16)
et_bonitaet("Eiche", alter=80, hoehe=16, methode="klassisch")

```


Sollte im Hinblick auf das Alter und/oder die Bestandeshöhe eine Extrapolation der Tafelwerte notwendig sein, gibt die klassische Methode einen Hinweis aus. Falls dabei der zulässige Extrapolationsbereich verlassen würde, geben beide Methoden eine Warnung und je nach Wert des Parameters `kapp_na` den jeweiligen Grenzwert oder `NA` zurück.

```{r bsp_bonitaet_extra}
# Ertragsklasse eines 120 jährigen Kiefernbestandes mit Oberhöhe 32m
et_bonitaet("Kiefer", alter=120, hoehe=45, hoehe_typ="ober", methode="funktional")
et_bonitaet("Kiefer", alter=120, hoehe=45, hoehe_typ="ober", methode="klassisch")

# Anfrage außerhalb des zulässigen Bonitätsbereichs
et_bonitaet("Kiefer", alter=70, hoehe=40, hoehe_typ="ober")

```


Die Bestandeshöhenwerte für die Abbildungen oben wurden mit der Funktion `et_hoehe()` berechnet. Umrechnungen von relativen Ertragsklassen in absolute Oberhöhenbonitäten (Oberhöhe H100 im Alter 100 in Metern) und umgekehrt ermöglicht die Funktion `et_bontrans()`.

```{r}
# Bestandesmittelhöhe für Buche im Alter 75 und 1.25. Ekl.
et_hoehe("bu", alter=75, bon=1.25, hoehe_typ="mittel")
et_hoehe("bu", alter=75, bon=1.25, hoehe_typ="mittel", methode="klass")


# Umrechnung von der Oberhöhenbonität 27 zur relativen Ertragsklasse für Kiefer
et_bontrans("Kiefer", bon=27, richtung="abs_zu_rel")

```


## Literatur
Albert M., Nagel J., Schmidt M., Nagel R.-V., Spellmann H. (2021): Eine neue
  Generation von Ertragstafeln für Eiche, Buche, Fichte, Douglasie und Kiefer
  [Datensatz]. Version 1.0. Zenodo. https://doi.org/10.5281/zenodo.6343906

Owner

Citation (CITATION.cff)

cff-version: 1.2.0
title: >-
  et.nwfva: Forest Yield Tables for Northwest Germany and
  their Application
message: 'To cite package "et.nwfva" in publications please use:'
type: software
authors:
  - family-names: Nuske
    given-names: Robert
    email: robert.nuske@mailbox.org
    orcid: 'https://orcid.org/0000-0001-9773-2061'
  - family-names: Staupendahl
    given-names: Kai
    orcid: 'https://orcid.org/0000-0001-6595-3601'
  - family-names: Albert
    given-names: Matthias
    orcid: 'https://orcid.org/0000-0003-0344-4806'
identifiers:
  - type: doi
    value: 10.5281/zenodo.7207596
repository-code: 'https://github.com/rnuske/et.nwfva'
repository: 'https://cran.r-project.org/package=et.nwfva'
abstract: >-
  The new yield tables developed by the Northwest German
  Forest Research Institute (NW-FVA) provide a forest
  management tool for the five main commercial tree species
  oak, beech, spruce, Douglas-fir and pine for northwestern
  Germany. The new method applied for deriving yield tables
  combines measurements of growth and yield trials with
  growth simulations using a state-of-the-art single-tree
  growth simulator. By doing so, the new yield tables
  reflect the current increment level and the recommended
  graduated thinning from above is the underlying management
  concept. The yield tables are provided along with methods
  for deriving the site index and for interpolating between
  age and site indices and extrapolating beyond age and site
  index ranges. The inter-/extrapolations are performed
  traditionally by the rule of proportion or with a
  functional approach.
keywords:
  - forstwirtschaft
  - ertragstafeln
  - baumarten
license: MIT
version: 0.2.0
date-released: '2025-03-02'

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