第一講常用測(cè)樹(shù)儀器的使用

1、森林計(jì)測(cè)學(xué)（測(cè)樹(shù)學(xué)）Forest Mensuration （ Forest Measurement）學(xué)時(shí)安排及考核方式學(xué)時(shí)安排 16學(xué)時(shí)（10學(xué)時(shí)+ 6學(xué)時(shí)） 實(shí)驗(yàn)報(bào)告(50%)+出勤(20%)+考試(30%) 楊華，森林經(jīng)理，林業(yè)樓330宏觀 森林各種量的調(diào)查和測(cè)定 非林地自然資源估測(cè) 林地資源估測(cè)微觀 針對(duì)喬木樹(shù)種的測(cè)定森林計(jì)測(cè)學(xué)具體研究?jī)?nèi)容：1.單株木的測(cè)定2.樹(shù)木群體的測(cè)定3.大面積森林調(diào)查森林計(jì)測(cè)學(xué)(測(cè)樹(shù)學(xué)) 以森林為研究對(duì)象，研究林木、林分和木材產(chǎn)品的材積、蓄積、生長(zhǎng)量及重量的測(cè)算和收獲預(yù)估的理論與技術(shù)的學(xué)科。 測(cè)樹(shù)學(xué)和其它學(xué)科的關(guān)系 植物學(xué)、樹(shù)木學(xué)、測(cè)量學(xué)、生態(tài)學(xué)數(shù)學(xué)、數(shù)理統(tǒng)計(jì)、

2、GIS、RS、GPS計(jì)算機(jī)技術(shù)（計(jì)算方法，應(yīng)用軟件、程序設(shè)計(jì)）本門課程涉及“測(cè)樹(shù)學(xué)”主要內(nèi)容1 單株木的測(cè)定 直徑、樹(shù)高、冠幅測(cè)定 伐倒木、立木材積測(cè)定 2 林分測(cè)定 林分調(diào)查因子 林分蓄積測(cè)定 a.標(biāo)準(zhǔn)木法 b.材積表法 c.角規(guī)測(cè)樹(shù) 技術(shù)實(shí)踐課，以基本概念為基礎(chǔ)，加強(qiáng)數(shù)據(jù)的處理能力和文獻(xiàn)的歸納總結(jié)能力。實(shí)際操作 測(cè)樹(shù)儀器的使用 伐倒木材積的測(cè)定 標(biāo)準(zhǔn)地調(diào)查 角規(guī)測(cè)樹(shù)參考教材 全國(guó)高等林業(yè)院校教材 測(cè)樹(shù)學(xué)（第2版） 孟憲宇主編 中國(guó)林業(yè)出版社 1996一、單株林木的測(cè)定 樹(shù)木由樹(shù)干、樹(shù)枝、樹(shù)根等部分組成 從木材利用的角度看， 樹(shù)干體積一般占整個(gè)樹(shù)木體積的/，而根和枝葉只各占1/6左右, 樹(shù)干

3、的材積是主要測(cè)定對(duì)象。 立木：生長(zhǎng)著的樹(shù)木。 伐倒木：樹(shù)木伐倒后橫臥在地，砍去枝椏，留下的完整的樹(shù)干。1 . 測(cè)樹(shù)因子（直徑、樹(shù)高、材積、形數(shù)、冠幅） 直徑：若把樹(shù)干當(dāng)圓柱體，則樹(shù)干的每一位置都有直徑。垂直于樹(shù)干軸的橫斷面上的直徑(Diameter),用D或d表示,或樹(shù)干的粗度稱直徑。 樹(shù)干直徑分為帶皮直徑(diameter outside bark, 縮寫D.O.B)和去皮直徑(diameter inside bark, 縮寫D.I.B)兩種。 測(cè)定單位是厘米()。樹(shù)干直徑測(cè)定工具:常用的有輪尺、圍尺(直徑卷尺) 等。輪尺使用注意事項(xiàng)：輪尺使用注意事項(xiàng)： 1 1、在測(cè)定前，首先檢查輪尺，必須

4、注意，固定腳與游、在測(cè)定前，首先檢查輪尺，必須注意，固定腳與游動(dòng)腳應(yīng)當(dāng)平行，且與尺身垂直。動(dòng)腳應(yīng)當(dāng)平行，且與尺身垂直。 2 2、測(cè)徑時(shí)，輪尺的三個(gè)面必須緊貼樹(shù)干，讀出數(shù)據(jù)后，、測(cè)徑時(shí)，輪尺的三個(gè)面必須緊貼樹(shù)干，讀出數(shù)據(jù)后，才能從樹(shù)干上取下輪尺。才能從樹(shù)干上取下輪尺。 3 3、測(cè)徑時(shí)應(yīng)使尺身與兩腳所構(gòu)成的平面與干軸垂直，測(cè)徑時(shí)應(yīng)使尺身與兩腳所構(gòu)成的平面與干軸垂直，且其三點(diǎn)同時(shí)與所測(cè)樹(shù)木斷面接觸。且其三點(diǎn)同時(shí)與所測(cè)樹(shù)木斷面接觸。圍尺（直徑卷尺）圍尺（直徑卷尺） 在我國(guó)，直徑卷尺又稱作圍尺在我國(guó)，直徑卷尺又稱作圍尺(diameter tape)，根據(jù)制作材，根據(jù)制作材料的不同，又有布圍尺，鋼圍尺與蔑

5、圍尺之分。料的不同，又有布圍尺，鋼圍尺與蔑圍尺之分。 通過(guò)圍尺量測(cè)樹(shù)干的圓周長(zhǎng)，換算成直徑。一般長(zhǎng)通過(guò)圍尺量測(cè)樹(shù)干的圓周長(zhǎng)，換算成直徑。一般長(zhǎng)13m，圍尺采用雙面圍尺采用雙面(或在一面的上、下或在一面的上、下)刻劃。一面刻普通米尺；刻劃。一面刻普通米尺；另一面上刻上與圓周長(zhǎng)相對(duì)應(yīng)的直徑讀數(shù)，也就是根據(jù)另一面上刻上與圓周長(zhǎng)相對(duì)應(yīng)的直徑讀數(shù)，也就是根據(jù)CD的關(guān)系的關(guān)系(C為周長(zhǎng)，為周長(zhǎng)，D為直徑為直徑)進(jìn)行刻劃。進(jìn)行刻劃。 使用時(shí)使用時(shí),圍尺要拉緊并與樹(shù)干保持垂直。用圍尺量樹(shù)干直徑圍尺要拉緊并與樹(shù)干保持垂直。用圍尺量樹(shù)干直徑換算的斷面積，一般稍偏大。這是因?yàn)闃?shù)干橫斷面不是正換算的斷面積，一般稍偏大

6、。這是因?yàn)闃?shù)干橫斷面不是正圓。而在周長(zhǎng)相等的平面中，以圓的面積為最大。圓。而在周長(zhǎng)相等的平面中，以圓的面積為最大。在圍尺上一般都有兩種刻度。 按cm刻劃,精確到0.1cm.用以量測(cè)實(shí)際直徑。 按徑階刻劃，即在森林調(diào)查時(shí)(用于大量的樹(shù)木直徑測(cè)定)，為讀數(shù)和統(tǒng)計(jì)方便，一般是按1、2、4cm分組，所分的直徑組稱為徑階(diameter class).徑階整化常采用上限排外法。 徑階范圍劃分徑階(cm)2cm徑階范圍(cm)徑階(cm)4cm徑階范圍(cm)21.02.942.05.943.04.986.09.965.06.91210.013.987.08.91614.017.9109.010.920

7、18.021.9 徑階用其組中值表示。整化的刻度方法:將各徑階中值刻劃在該徑階的下限位置。胸高直徑 胸高直徑：立木樹(shù)干由地面起至1.3米處之直徑，簡(jiǎn)稱胸徑。重要的測(cè)樹(shù)因子. (diameter at breast height，dbh) 一元材積式V=aDb (lnY=a+blnX) 最常用的樹(shù)高曲線(D-H relationship curve), 以H=f(DBH)的關(guān)系式,由胸高直徑(DBH)推估樹(shù)高(H)。 胸高指成人的胸高，各國(guó)規(guī)定不一樣。 中國(guó)1.3m 歐洲1.3m 英國(guó)43”(1.3m) 美國(guó)45”(1.37m) 日本4 日尺(1.21m) IUFRO 1.3m(4.5ft)（I

8、nternational Union of Forest Research Organizations 國(guó)際林業(yè)研究機(jī)構(gòu)聯(lián)合會(huì)）胸高直徑測(cè)定原則 胸高直徑立木離地面胸高直徑立木離地面1.3米處的樹(shù)干帶皮直徑。米處的樹(shù)干帶皮直徑。1.1.生長(zhǎng)在坡地之林木，應(yīng)站在坡上部，確定樹(shù)干生長(zhǎng)在坡地之林木，應(yīng)站在坡上部，確定樹(shù)干1.31.3米處的部位米處的部位; ;2.2.在平地，胸高自地面算起；在平地，胸高自地面算起；3.不論在平地或坡地之傾斜生長(zhǎng)林木，其胸高應(yīng)沿樹(shù)干軸并行計(jì)不論在平地或坡地之傾斜生長(zhǎng)林木，其胸高應(yīng)沿樹(shù)干軸并行計(jì)算。（算。（1ft=0.3047m1ft=0.3047m）(1in=2.54c

9、m)(1in=2.54cm)1.1.立木在胸高上方分叉時(shí)，當(dāng)作一株立木在胸高上方分叉時(shí)，當(dāng)作一株立木測(cè)定，直徑點(diǎn)在緊接分叉下方樹(shù)立木測(cè)定，直徑點(diǎn)在緊接分叉下方樹(shù)干無(wú)膨大處。干無(wú)膨大處。如圖4 所示。2.2.立木在胸高下方分叉時(shí)，每一分叉木留作立木在胸高下方分叉時(shí)，每一分叉木留作一株獨(dú)立木測(cè)定，但直徑點(diǎn)應(yīng)在分叉處上方一株獨(dú)立木測(cè)定，但直徑點(diǎn)應(yīng)在分叉處上方100 100 公分，公分，如圖5 所示樹(shù)木若在樹(shù)木若在1.3米以下分叉時(shí)，按兩株測(cè)算。米以下分叉時(shí)，按兩株測(cè)算。6 6、若測(cè)徑部分有節(jié)瘤或畸形時(shí)，可在其上、下等距無(wú)膨大現(xiàn)象處測(cè)徑若測(cè)徑部分有節(jié)瘤或畸形時(shí)，可在其上、下等距無(wú)膨大現(xiàn)象處測(cè)徑取其平均

10、值。取其平均值。7 7 樹(shù)干橫斷面不規(guī)則時(shí)，應(yīng)測(cè)定其互相垂直兩直徑，取其平均值為該樹(shù)樹(shù)干橫斷面不規(guī)則時(shí)，應(yīng)測(cè)定其互相垂直兩直徑，取其平均值為該樹(shù)干直徑。干直徑。上部直徑 樹(shù)干上部直徑，不如胸高直徑可以使用輪尺或圍尺容易直接測(cè)定，需利用間接方法或開(kāi)發(fā)新的測(cè)定儀器來(lái)測(cè)定。 測(cè)定上部直徑主要用于試驗(yàn)研究方面，例如，精確測(cè)求立木材積、檢核立木材積表精度度及推算樹(shù)干形狀或樹(shù)干尖削度等。樹(shù)干橫斷面積 樹(shù)干橫斷面積同樹(shù)干直徑一樣也可以有許多個(gè)，其中位于胸高處橫斷面積是一個(gè)重要測(cè)樹(shù)因子，通常簡(jiǎn)稱為樹(shù)木的胸高斷面積(basal area of breast-height)，記為g，測(cè)量單位是平方米（）24dg大

11、量研究結(jié)果表明，按圓與橢圓計(jì)算的面積均有誤差，且受樹(shù)皮的影響較大，其誤差一般不超過(guò)3%.實(shí)際工作中，當(dāng)作圓形計(jì)算，測(cè)量方便g-橫斷面積（m2）d-橫斷面的直徑(cm)樹(shù)高測(cè)定 樹(shù)高:樹(shù)干的根頸處至主干梢頂?shù)拈L(zhǎng)度稱為樹(shù)高（tree height）。 測(cè)量單位是米（m） 一般要求精確至0.1m 樹(shù)高通常用H或h表示 材積的主要因子之一，其重要性僅次于胸高直徑。Tree Height (bole length)Measuring Height of Leaning TreesForked TreesIf the fork crotch occurs at or above 4.5 feet on h

12、igh ground side, the tree is treated as a single tree. Measure height of the best fork.If trees fork below DBH, treat as two trees and measure height of each stem from base of tree to tip of tree.樹(shù)高一般用測(cè)高器測(cè)定。測(cè)高器(Hypsometer)的種類很多，但其測(cè)高原理均比較簡(jiǎn)單，有相似三角形和三角函數(shù)兩種。（1）布魯萊斯測(cè)高器布魯萊斯(Blume-Leiss) 測(cè)高器是目前我國(guó)最常用的測(cè)高器，其構(gòu)

13、造和測(cè)高原理如圖可得全樹(shù)高H為：HABtg+AE（眼高） （11）式中 AB水平距；HCB+BD；AE眼高（儀器高）；仰角。勃魯萊測(cè)高器 德國(guó)帕迪（Parde.J.1955)按三角函數(shù)原理設(shè)計(jì)由 Karl Leiss 公司制造構(gòu)造：正面有視距器、刻度盤、背面有按鈕；原理：ABtga+AE 注意可在測(cè)高器上找到仰角a的等值角，并且是可描述的。把相應(yīng)于a的樹(shù)高值刻在刻度盤上即可。 在布魯萊斯測(cè)高器的指針盤上，分別有幾種不同水在布魯萊斯測(cè)高器的指針盤上，分別有幾種不同水平距離的高度刻度。使用時(shí)，先要測(cè)出測(cè)點(diǎn)至樹(shù)木水平距離的高度刻度。使用時(shí)，先要測(cè)出測(cè)點(diǎn)至樹(shù)木水平距離，且要等于整數(shù)平距離，且要等于整數(shù)

14、10、15、20、30m. .測(cè)高時(shí)，按動(dòng)儀器背面制動(dòng)按鈕，讓指針自由擺動(dòng)，測(cè)高時(shí)，按動(dòng)儀器背面制動(dòng)按鈕，讓指針自由擺動(dòng)，用瞄準(zhǔn)器對(duì)準(zhǔn)樹(shù)梢后，即按下制動(dòng)鈕，固定指針，在用瞄準(zhǔn)器對(duì)準(zhǔn)樹(shù)梢后，即按下制動(dòng)鈕，固定指針，在刻度盤上讀出對(duì)應(yīng)于所選水平距離的樹(shù)高值，再加上刻度盤上讀出對(duì)應(yīng)于所選水平距離的樹(shù)高值，再加上測(cè)者眼高測(cè)者眼高AE即為樹(shù)木全高即為樹(shù)木全高H。 在坡地上，先觀測(cè)樹(shù)梢，求得在坡地上，先觀測(cè)樹(shù)梢，求得h h1 1；再觀測(cè)；再觀測(cè)樹(shù)基，求得樹(shù)基，求得h h2 2。若兩次觀測(cè)符號(hào)相反（仰。若兩次觀測(cè)符號(hào)相反（仰視為正，俯視為負(fù)），則樹(shù)木全高視為正，俯視為負(fù)），則樹(shù)木全高H H= =h h1 1

15、h h見(jiàn)圖見(jiàn)圖1 16(6() )； 若兩次觀測(cè)值符號(hào)相同，則若兩次觀測(cè)值符號(hào)相同，則H Hh h1 1- -h h2 2，見(jiàn)圖，見(jiàn)圖1 16 6（b b）圖）圖1 16 6（c c）使用布魯萊斯測(cè)高器，其測(cè)高精度可達(dá)使用布魯萊斯測(cè)高器，其測(cè)高精度可達(dá)5 5。為獲得比。為獲得比較正確樹(shù)高值，一般應(yīng)注意：較正確樹(shù)高值，一般應(yīng)注意： 選擇的水平距應(yīng)盡量接近樹(shù)高，在這種條件下測(cè)選擇的水平距應(yīng)盡量接近樹(shù)高，在這種條件下測(cè)高誤差比較小。高誤差比較小。(使用仰度45附近時(shí)精度較高) 當(dāng)樹(shù)高太小（小于當(dāng)樹(shù)高太?。ㄐ∮?m5m）時(shí)，不宜用布魯萊斯測(cè)高，）時(shí)，不宜用布魯萊斯測(cè)高，可采用長(zhǎng)桿直接測(cè)高?？刹捎瞄L(zhǎng)桿直

16、接測(cè)高。 對(duì)于闊葉樹(shù)應(yīng)注意確定主干梢頭位置，以免測(cè)高對(duì)于闊葉樹(shù)應(yīng)注意確定主干梢頭位置，以免測(cè)高值偏高或偏低。值偏高或偏低。 實(shí)習(xí)組織安排實(shí)習(xí)組織安排 1、每組選、每組選15棵樹(shù)木測(cè)定其樹(shù)高和胸徑，每個(gè)人獨(dú)立棵樹(shù)木測(cè)定其樹(shù)高和胸徑，每個(gè)人獨(dú)立讀數(shù)，單獨(dú)記錄（要求記錄實(shí)測(cè)值）。讀數(shù)，單獨(dú)記錄（要求記錄實(shí)測(cè)值）。 2、其中選、其中選5棵樹(shù)木分別取棵樹(shù)木分別取10米、米、20米、米、30米、米、40米米距離進(jìn)行觀測(cè)，記錄樹(shù)高實(shí)測(cè)值。距離進(jìn)行觀測(cè)，記錄樹(shù)高實(shí)測(cè)值。樹(shù)干材積 樹(shù)干材積是指根頸（伐根）以上樹(shù)干的體積(volume)，記為V。 單位是立方米（m3）。區(qū)分求積法 中央斷面積區(qū)分求積法Hubers

17、 formulla 平均斷面積區(qū)分求積法Smalians樹(shù)干材積計(jì)算樹(shù)干材積計(jì)算-區(qū)分求積法區(qū)分求積法樹(shù)干區(qū)分成若干等長(zhǎng)或不等長(zhǎng)的區(qū)分段，使各樹(shù)干區(qū)分成若干等長(zhǎng)或不等長(zhǎng)的區(qū)分段，使各區(qū)分段干形更接近于正幾何體，區(qū)分段干形更接近于正幾何體，分別用近似求積式測(cè)算各分段材積，分別用近似求積式測(cè)算各分段材積，再把各段材積合計(jì)可得全樹(shù)干材積。再把各段材積合計(jì)可得全樹(shù)干材積。該法稱為區(qū)分求積法。該法稱為區(qū)分求積法。 將樹(shù)干按一定長(zhǎng)度（通常將樹(shù)干按一定長(zhǎng)度（通常1或或2m）分段，量出每段中央）分段，量出每段中央直徑和最后不足一個(gè)區(qū)分段梢頭底端直徑，如圖直徑和最后不足一個(gè)區(qū)分段梢頭底端直徑，如圖122中中所示

18、。所示。 根據(jù)中央斷面近似求積式來(lái)求各分段的材積，則當(dāng)把樹(shù)根據(jù)中央斷面近似求積式來(lái)求各分段的材積，則當(dāng)把樹(shù)干區(qū)分成干區(qū)分成n個(gè)分段時(shí)，其總材積為：個(gè)分段時(shí)，其總材積為： 設(shè)一樹(shù)干長(zhǎng)設(shè)一樹(shù)干長(zhǎng)11.1m，按，按2m區(qū)分段求材積，則每段中央?yún)^(qū)分段求材積，則每段中央位置分別離干基位置分別離干基1、3、5、9m處。梢頭長(zhǎng)度處。梢頭長(zhǎng)度1.1m，梢頭底，梢頭底斷面位置為距干基斷面位置為距干基10m處。各部位直徑的量測(cè)值如表處。各部位直徑的量測(cè)值如表16。（二）平均斷面積（二）平均斷面積區(qū)分求積式區(qū)分求積式 根據(jù)平均斷面近似求積式（根據(jù)平均斷面近似求積式（1 19 9），按上述同樣原理和），按上述同樣原理和方法，可以推導(dǎo)出平均斷面區(qū)分求積式為：方法，可以推導(dǎo)出平均斷面區(qū)分求積式為：式中式中 樹(shù)干底斷面積；樹(shù)干底斷面積； 梢頭木底斷面積；梢頭木底斷面積； 各區(qū)分段之間的斷面積；各區(qū)分段之間的斷面積； 分別為區(qū)分段長(zhǎng)度及梢頭木長(zhǎng)度。分別為區(qū)分段長(zhǎng)度及梢頭木長(zhǎng)度。31)(21110lgggglVnniin平0gngigll、平均斷面區(qū)分求積式. ,2,1, 312 31221 312222101210121012110段的梢端斷面積區(qū)分第第分別為第為底面積式中：ngggglglggggglglggggglglgglggl