森林生态学调查方法篇

森林生态系统

调查方法篇

ForestMensuration2023/3/11

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一、基本概念1、树干形状

树木可分为树干、树冠、树根三部分，树干的材积占全树的材积50--90%，利用价值大，所以树干成为森林生态系统研究和测算的主要对象。高、粗、形是决定树干材积的三要素，而树干形状是解决求积问题的关键。第一章单木(材积的)测定方法2023/3/11

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一、基本概念1、树干形状树干横断面的形状：除了树干基部由于根部扩张的影响横断面不规则外，总的说来横断面近似于椭圆和圆。树干横断面为什么不是正圆？（此现象叫偏倚生长）与主风方向、地形、坡度和坡向等有关。（树干向主风方向偏倚）；实际工作中，一般把树干横断面用正圆来计算第一章单木(材积)的测定方法2023/3/11

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一、基本概念1、树干形状树干纵断面的形状：由于把树干横断面看作圆，因此，树干纵断面则是以X轴为对称的两根对称曲线所包围，而树干则成为曲线绕X轴旋转而成的旋转体，这两根对称的曲线叫干曲线。第一章单木材积的测定方法2023/3/11

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Y第一章单木材积的测定方法2023/3/11

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一、基本概念1、树干形状干曲线方程：Y=f(x)可用积分公式表示材积：一、树干形状方面的基本概念2、形数：树干树积与以树干某一固定位置x处的断面积作底断面积和以其树干高度为高的圆柱体体积之比，称为树干在x处的形数，记为fx第一章单木材积的测定方法2023/3/11

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一、基本概念2、形数：树干树积与以树干某一固定位置x处的断面积作底断面积和以其树干高度为高的圆柱体体积之比，称为树干在x处的形数，记为fx第一章单木材积的测定方法2023/3/11

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形数示意图一、基本概念3、胸高形数：取胸高断面为比较圆住体的横断面的形数第一章单木材积的测定方法2023/3/11

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一、基本概念4、形率：树干上某一位置的直径与比较直径之比称为形率5、胸高形率：树干中央直径(d1/2)与胸径d1.3之比称为胸高形率第一章单木材积的测定方法2023/3/11

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二、直径的测定测定直径的工具测定直径的工具种类很多，常用的有轮尺、直径卷尺和检径尺(钓尺)等。第一章单木材积的测定方法2023/3/11

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轮尺（卡尺）第一章单木材积的测定方法2023/3/11

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轮尺的读数轮尺测径时应注意事项 (1)测径时应使尺身与两脚所构成的平面与干轴垂直，且其三点同时与所测树木断面接触。 (2)测径时先读数，然后再从树干上取下轮尺。 (3)树干断面不规则时，应测定其互相垂直两直径，取其平均值为该树直径 (4)遇测径部位有节瘤或畸形时，可在其上、下等距处测径取其平均值。第一章单木材积的测定方法2023/3/11

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检径尺(钩尺)

检径尺是用来测定堆积原木的小头直径工具。使用时只要钩住木段断面积的边缘，使尺身通过断面的中心与另一端边缘相切的刻度即为该断面的直径。原木小头直径均以2cm进位，因而钓尺上到有按2cm整化的径阶刻度。第一章单木材积的测定方法2023/3/11

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胸高是测定立木时，常用的量测树干直径的位置，它是指成人的胸高位置。各国对此位置的规定略有差异。我国和欧洲大陆取1.3m,日本取1.2m,英国取4.3ft(1.31M),美国和加拿大取4.5fT(1.37m)等。采用胸高作为测径点的原因是直接量测和读取都很方便，同时树干在此高度处受根部扩张影响一般已很小。胸高直径简称胸径,它是主要的立木测定因子。三、树高的测定 对于树高的测定，除幼树或低矮树木(一般10m以下)可以用测竿或特制的伸缩式测高竿直接测定外，—般都是通过使用测高器测定。 测高器的种类很多，根据原理大体可以分为两类：一类是利用几何学的相似三角形对应边成比例原理设计，如克里斯登测高器和铜管测高器；另一类是以三角函数原理设计的测高器，如布鲁莱斯测高器等。第一章单木材积的测定方法2023/3/11

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三、树高的测定克里斯登测高器—不测水平距离原理：根据几何学中比例线段定理“通过一点的许多直线把两条平行直线截成若干条线段时，则相应的线段成比例”下图中：AC和ac’平行，通过Ｏ点的三条直线OA、OB、OC把它们截成比例。第一章单木材积的测定方法2023/3/11

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AC：ac’=BC:bc’bc’=(ac’.BC)/AC其中：BC为树下立一花杆，长２米；AC为树高；ac’为仪器长（30cm）；bc’为仪器上对应的树高刻度．三、树高的测定按照上面的公式，则仪器刻度上bc’是由树高ＡＣ所确定．注意：必须有一两米的花杆，再选一点能同时看到树脚、花杆和树梢，立于测点手执测高器自然下垂，头部不动，使仪器上拐脚对准树梢，下拐脚对准树脚，再观测树下花杆顶部与测尺相割之处（b），为树高．第一章单木材积的测定方法2023/3/11

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树高m56789101112131415刻度cm12108.67.56.765.554.64.34布鲁莱斯测高器第一章单木材积的测定方法2023/3/11

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布鲁莱斯测高器操作简单，易于掌握，选定测站使视角接近45度的精度较高，是生产实践中用得较多的测高器。第一章单木材积的测定方法2023/3/11

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在布鲁莱斯测高器的指针盘上，分别有几种不同水平距离的高度刻度。使用时，先要测出测点至树木水平距离，且要等于整数10、15、20、30M。测高时，按动仪器背面制动按钮，让指针自由摆动。用瞄准器对准树梢后，即按下制动钮，固定指针。在度盘上读出对应于所选水平距离的树高值，再加上测者眼高AE即为树木全高HAB：水平距．AE：眼高(仪器高)α：仰角第一章单木材积的测定方法2023/3/11

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选定测站使视角接近45度的精度较高H=h1+h2H=h1-h2H=h1-h2四、树木年龄的测定第一章单木材积的测定方法2023/3/11

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四、树木年龄的测定第一章单木材积的测定方法2023/3/11

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锥取出的木蕊把柄锥管楔针五、树干的近似求积式

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树干不同部位的干曲线和其旋转体圆锥体截顶抛物线体圆柱体截顶凹曲线体五、树干的近似求积式

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五、树干的近似求积式

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这是一个带参变量r的干曲线方程。形状指数变化一般在0一3，它可分别表达4种体型五、树干的近似求积式

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五、树干的近似求积式

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在假设树干是旋转体(即树干横断面为圆形)的条件下，以参变量方程y2＝pxr为干曲线式，某一段树干材积的参变量方程称为旋转体的一般求积式,简称一般求积式。设完整树干的干长为L，干基的底直径为d。，干基的底断面积为g。，则由旋转体的积分公式，得树干材积为五、树干的近似求积式

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将r＝0、l、2、3代入上式可得4种体型的材积公式。 干曲线是描述树干纵断面形状的曲线。它是确定树干形状的基础提出来的干曲线式，简明概括，应用上较为灵活简便。由于实际树干形状千变万化，只有在大量测定树干之后，通过复杂的计算和分析才能正确地求出。故至今仍无统一、普遍适用于全树干的干曲线方程。五、树干的近似求积式

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由于一般求积式是由孔兹方程导出的，且对于具体树干，孔兹方程中r具有不确定性，必然导致一般求积式的不确定性。这种不确定性使得一般求积式在实际树干求积中受到限制。为此需要导出树干的近似求积公式。五、树干的近似求积式

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在测树学中，树干的近似求积式有多种多样，为满足生产上的需要，一般应具备下列条件：

1．直径或长度容易测定。

2．适用于各种形状的树干（因为同一株树不能分别按体型计算其材积)3．计算容易。4．误差较小，一般相对误差在土5％。五、树干的近似求积式

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平均断面近似求积式五、树干的近似求积式

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中央断面积近似求积式

此式由B．胡伯尔(Huber)1825年提出的，又称胡伯尔公式式中d1/2、g1/2：树干中央直径及相应的断面积L：截顶体长度五、树干的近似求积式

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牛顿近似求积式本式用于计算截顶体木段的材积时，因为使用树干两端及中央等3个直径计算材积，所以精度较好，对于圆柱体、抛物线体、圆锥体和凹曲线体都适用，但需量测断面直径较多。六、伐倒木区分求积式第一章单木材积的测定方法2023/3/11

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为了提高木材材积的测算精度，根据树干形状变化的特点，可将树干区分成若干等长的区分段，使各区分段干形更接近于正几何体，分别用近似求积式测算各分段材积，再把各段材积合计可得全树干材积。该法称为区分求积法。 在树干的区分求积中，梢端不足一个区分段的部分视为梢头，用圆锥体公式计算其材积。六、伐倒木区分求积式第一章单木材积的测定方法2023/3/11

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区分求积公式1、中央断面区分求积式将树干按一定长度(通常1或2m)分段，量出每段中央直径和最后不足一个区分段梢头底端直径。如图六、伐倒木区分求积式第一章单木材积的测定方法2023/3/11

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六、伐倒木区分求积式第一章单木材积的测定方法2023/3/11

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2、平均断面和牛顿区分求积式平均断面区分求积式为：牛顿区分求积式为：七、直径和长度的测定误差对材积的影响当测量直径和长度有误差时，用其计算材积必然也要产生误差。当直径的测量误差和树高测量误差相等时，直径的测量误差对材积误差的影响要比长度测量误差的影响大一倍。因此，要更精确地测量直径。第一章单木材积的测定方法2023/3/11

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八、树皮材积的测定调查立木材积时常用带皮材积，而计算伐倒木材种材积时又要求去皮材积。同时树皮供作遮盖料、染料、药材或其他用途时需求其数量，所以有必要计算树皮的材积。

1、树皮厚度测定树皮厚度可使用树皮测量仪，插入树干皮层、即能测出树皮厚度。在伐倒解析木测定树干断面时，也可精确测出树皮厚度及树皮材积。胸高处树皮厚度与带皮胸径之间存在直线关系，可用下式表示：T＝aD十b式中T：树皮厚度；D：带皮胸径；a、b：参数第一章单木材积的测定方法2023/3/11

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八、树皮材积的测定

2、树皮率计算法树皮材积与树干带皮材积之比称为树皮率，计算公式如下：式中PB：树皮率

VB：树皮材积；V：树干带皮材积通过样木调查法或查树皮率表求出树皮率，乘以带皮材积。即得树皮材积第一章单木材积的测定方法2023/3/11

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DQL-1型森林罗盘仪系列产品主要应用于适用于森林资源调查中的各种测量工作。如距离、水平、高差、坡角等。同

时，可以测定和标定树干任意部位的高度和直径，每公顷胸高断面积、立木形率、区分求积、造材求积等

九、森林罗盘仪

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DSL-1型正像森林罗盘仪是一种在野外所进行的各种作业中，用来作为定向和测量的仪器，它可以准确地测定出方向、距离、水平、高度差及坡角等，主要应用于森林普查、农田、水利及一般工程的测量。在型号中的三个拼音字母的意义为“大地测量”，后面的数字1为顺序号。九、森林罗盘仪第一章单木材积的测定方法2023/3/11

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2、结构与工作原理

本仪器主要由磁罗盘、水平机构、望远镜及三角支架组成。当调整水平后，罗盘的磁针将指向地磁场的方向，即它的一个极将指向磁北极，如果对磁偏角的影响作以修正，就可准确地测出正北极的方向，并由此可以测知任何方位。

磁罗盘主要是由一个能够自由转动的磁针，一个有360°刻度的园形刻度盘及壳体构成。壳体能够相对于支架作360°的全回转。九、森林罗盘仪第一章单木材积的测定方法2023/3/11

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2、结构与工