第一講常用測樹儀器的使用

1、森林計測學（測樹學）Forest Mensuration （ Forest Measurement）學時安排及考核方式學時安排 16學時（10學時+ 6學時） 實驗報告(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)查和測定 非林地自然資源估測 林地資源估測微觀 針對喬木樹種的測定森林計測學具體研究內(nèi)容：1.單株木的測定2.樹木群體的測定3.大面積森林調(diào)查森林計測學(測樹學) 以森林為研究對象，研究林木、林分和木材產(chǎn)品的材積、蓄積、生長量及重量的測算和收獲預估的理論與技術(shù)的學科。 測樹學和其它學科的關(guān)系 植物學、樹木學、測量學、生態(tài)學數(shù)學、數(shù)理統(tǒng)計、

2、GIS、RS、GPS計算機技術(shù)（計算方法，應用軟件、程序設計）本門課程涉及“測樹學”主要內(nèi)容1 單株木的測定 直徑、樹高、冠幅測定 伐倒木、立木材積測定 2 林分測定 林分調(diào)查因子 林分蓄積測定 a.標準木法 b.材積表法 c.角規(guī)測樹 技術(shù)實踐課，以基本概念為基礎，加強數(shù)據(jù)的處理能力和文獻的歸納總結(jié)能力。實際操作 測樹儀器的使用 伐倒木材積的測定 標準地調(diào)查 角規(guī)測樹參考教材 全國高等林業(yè)院校教材 測樹學（第2版） 孟憲宇主編 中國林業(yè)出版社 1996一、單株林木的測定 樹木由樹干、樹枝、樹根等部分組成 從木材利用的角度看， 樹干體積一般占整個樹木體積的/，而根和枝葉只各占1/6左右, 樹干

3、的材積是主要測定對象。 立木：生長著的樹木。 伐倒木：樹木伐倒后橫臥在地，砍去枝椏，留下的完整的樹干。1 . 測樹因子（直徑、樹高、材積、形數(shù)、冠幅） 直徑：若把樹干當圓柱體，則樹干的每一位置都有直徑。垂直于樹干軸的橫斷面上的直徑(Diameter),用D或d表示,或樹干的粗度稱直徑。 樹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。 測定單位是厘米()。樹干直徑測定工具:常用的有輪尺、圍尺(直徑卷尺) 等。輪尺使用注意事項：輪尺使用注意事項： 1 1、在測定前，首先檢查輪尺，必須

4、注意，固定腳與游、在測定前，首先檢查輪尺，必須注意，固定腳與游動腳應當平行，且與尺身垂直。動腳應當平行，且與尺身垂直。 2 2、測徑時，輪尺的三個面必須緊貼樹干，讀出數(shù)據(jù)后，、測徑時，輪尺的三個面必須緊貼樹干，讀出數(shù)據(jù)后，才能從樹干上取下輪尺。才能從樹干上取下輪尺。 3 3、測徑時應使尺身與兩腳所構(gòu)成的平面與干軸垂直，測徑時應使尺身與兩腳所構(gòu)成的平面與干軸垂直，且其三點同時與所測樹木斷面接觸。且其三點同時與所測樹木斷面接觸。圍尺（直徑卷尺）圍尺（直徑卷尺） 在我國，直徑卷尺又稱作圍尺在我國，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。 通過圍尺量測樹干的圓周長，換算成直徑。一般長通過圍尺量測樹干的圓周長，換算成直徑。一般長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相對應的直徑讀數(shù)，也就是根據(jù)另一面上刻上與圓周長相對應的直徑讀數(shù)，也就是根據(jù)CD的關(guān)系的關(guān)系(C為周長，為周長，D為直徑為直徑)進行刻劃。進行刻劃。 使用時使用時,圍尺要拉緊并與樹干保持垂直。用圍尺量樹干直徑圍尺要拉緊并與樹干保持垂直。用圍尺量樹干直徑換算的斷面積，一般稍偏大。這是因為樹干橫斷面不是正換算的斷面積，一般稍偏大

6、。這是因為樹干橫斷面不是正圓。而在周長相等的平面中，以圓的面積為最大。圓。而在周長相等的平面中，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.用以量測實際直徑。 按徑階刻劃，即在森林調(diào)查時(用于大量的樹木直徑測定)，為讀數(shù)和統(tǒng)計方便，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：立木樹干由地面起至1.3米處之直徑，簡稱胸徑。重要的測樹因子. (diameter at breast height，dbh) 一元材積式V=aDb (lnY=a+blnX) 最常用的樹高曲線(D-H relationship curve), 以H=f(DBH)的關(guān)系式,由胸高直徑(DBH)推估樹高(H)。 胸高指成人的胸高，各國規(guī)定不一樣。 中國1.3m 歐洲1.3m 英國43”(1.3m) 美國45”(1.37m) 日本4 日尺(1.21m) IUFRO 1.3m(4.5ft)（I

8、nternational Union of Forest Research Organizations 國際林業(yè)研究機構(gòu)聯(lián)合會）胸高直徑測定原則 胸高直徑立木離地面胸高直徑立木離地面1.3米處的樹干帶皮直徑。米處的樹干帶皮直徑。1.1.生長在坡地之林木，應站在坡上部，確定樹干生長在坡地之林木，應站在坡上部，確定樹干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林木，其胸高應沿樹干軸并行計不論在平地或坡地之傾斜生長林木，其胸高應沿樹干軸并行計算。（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，當作一株立木在胸高上方分叉時，當作一株立木測定，直徑點在緊接分叉下方樹立木測定，直徑點在緊接分叉下方樹干無膨大處。干無膨大處。如圖4 所示。2.2.立木在胸高下方分叉時，每一分叉木留作立木在胸高下方分叉時，每一分叉木留作一株獨立木測定，但直徑點應在分叉處上方一株獨立木測定，但直徑點應在分叉處上方100 100 公分，公分，如圖5 所示樹木若在樹木若在1.3米以下分叉時，按兩株測算。米以下分叉時，按兩株測算。6 6、若測徑部分有節(jié)瘤或畸形時，可在其上、下等距無膨大現(xiàn)象處測徑若測徑部分有節(jié)瘤或畸形時，可在其上、下等距無膨大現(xiàn)象處測徑取其平均

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

11、量研究結(jié)果表明，按圓與橢圓計算的面積均有誤差，且受樹皮的影響較大，其誤差一般不超過3%.實際工作中，當作圓形計算，測量方便g-橫斷面積（m2）d-橫斷面的直徑(cm)樹高測定 樹高:樹干的根頸處至主干梢頂?shù)拈L度稱為樹高（tree height）。 測量單位是米（m） 一般要求精確至0.1m 樹高通常用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.樹高一般用測高器測定。測高器(Hypsometer)的種類很多，但其測高原理均比較簡單，有相似三角形和三角函數(shù)兩種。（1）布魯萊斯測高器布魯萊斯(Blume-Leiss) 測高器是目前我國最常用的測高器，其構(gòu)

13、造和測高原理如圖可得全樹高H為：HABtg+AE（眼高） （11）式中 AB水平距；HCB+BD；AE眼高（儀器高）；仰角。勃魯萊測高器 德國帕迪（Parde.J.1955)按三角函數(shù)原理設計由 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 注意可在測高器上找到仰角a的等值角，并且是可描述的。把相應于a的樹高值刻在刻度盤上即可。 在布魯萊斯測高器的指針盤上，分別有幾種不同水在布魯萊斯測高器的指針盤上，分別有幾種不同水平距離的高度刻度。使用時，先要測出測點至樹木水平距離的高度刻度。使用時，先要測出測點至樹木水平距離，且要等于整數(shù)平距離，且要等于整數(shù)

14、10、15、20、30m. .測高時，按動儀器背面制動按鈕，讓指針自由擺動，測高時，按動儀器背面制動按鈕，讓指針自由擺動，用瞄準器對準樹梢后，即按下制動鈕，固定指針，在用瞄準器對準樹梢后，即按下制動鈕，固定指針，在刻度盤上讀出對應于所選水平距離的樹高值，再加上刻度盤上讀出對應于所選水平距離的樹高值，再加上測者眼高測者眼高AE即為樹木全高即為樹木全高H。 在坡地上，先觀測樹梢，求得在坡地上，先觀測樹梢，求得h h1 1；再觀測；再觀測樹基，求得樹基，求得h h2 2。若兩次觀測符號相反（仰。若兩次觀測符號相反（仰視為正，俯視為負），則樹木全高視為正，俯視為負），則樹木全高H H= =h h1 1

15、h h見圖見圖1 16(6() )； 若兩次觀測值符號相同，則若兩次觀測值符號相同，則H Hh h1 1- -h h2 2，見圖，見圖1 16 6（b b）圖）圖1 16 6（c c）使用布魯萊斯測高器，其測高精度可達使用布魯萊斯測高器，其測高精度可達5 5。為獲得比。為獲得比較正確樹高值，一般應注意：較正確樹高值，一般應注意： 選擇的水平距應盡量接近樹高，在這種條件下測選擇的水平距應盡量接近樹高，在這種條件下測高誤差比較小。高誤差比較小。(使用仰度45附近時精度較高) 當樹高太?。ㄐ∮诋敇涓咛。ㄐ∮?m5m）時，不宜用布魯萊斯測高，）時，不宜用布魯萊斯測高，可采用長桿直接測高。可采用長桿直

16、接測高。 對于闊葉樹應注意確定主干梢頭位置，以免測高對于闊葉樹應注意確定主干梢頭位置，以免測高值偏高或偏低。值偏高或偏低。 實習組織安排實習組織安排 1、每組選、每組選15棵樹木測定其樹高和胸徑，每個人獨立棵樹木測定其樹高和胸徑，每個人獨立讀數(shù)，單獨記錄（要求記錄實測值）。讀數(shù)，單獨記錄（要求記錄實測值）。 2、其中選、其中選5棵樹木分別取棵樹木分別取10米、米、20米、米、30米、米、40米米距離進行觀測，記錄樹高實測值。距離進行觀測，記錄樹高實測值。樹干材積 樹干材積是指根頸（伐根）以上樹干的體積(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樹干材積計算樹干材積計算-區(qū)分求積法區(qū)分求積法樹干區(qū)分成若干等長或不等長的區(qū)分段，使各樹干區(qū)分成若干等長或不等長的區(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算各分段材積，分別用近似求積式測算各分段材積，再把各段材積合計可得全樹干材積。再把各段材積合計可得全樹干材積。該法稱為區(qū)分求積法。該法稱為區(qū)分求積法。 將樹干按一定長度（通常將樹干按一定長度（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區(qū)分段梢頭底端直徑，如圖直徑和最后不足一個區(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求各分段的材積，則當把樹根據(jù)中央斷面近似求積式來求各分段的材積，則當把樹干區(qū)分成干區(qū)分成n個分段時，其總材積為：個分段時，其總材積為： 設一樹干長設一樹干長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。梢頭長度處。梢頭長度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。各部位直徑的量測值如表處。各部位直徑的量測值如表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，可以推導出平均斷面區(qū)分求積式為：方法，可以推導出平均斷面區(qū)分求積式為：式中式中 樹干底斷面積；樹干底斷面積； 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)分段長度及梢頭木長度。分別為區(qū)分段長度及梢頭木長度。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