角规测树

角规测树 第9章 角规测树 [本章提要]在介绍角规测定林分每公顷胸高断面积原理的基础上，还介绍了利用角规控制检尺测定林分每公顷株数、每公顷蓄积量及其生长量的原理和方法，最后简要地介绍了其他的角规测树方法。 角规(angle gauge)是以一定视角构成的林分测定工具。应用时，按照既定视角在林分中有选择地计测为数不多的林木就可以高效率地测定出有关林分调查因子。 奥地利林学家毕特利希(Bitterlich W(，1947)首先创立了用角规测定林分单位面积胸高断面积的理论和方法，突破了100多年来在一定面积(标准地或样地)上进行每木检尺的传统方法，大大提高了工效。在测树学理论和方法上的这一重要新发现引起了全世界测树学家们的广泛重视和极大兴趣。50多年来，经过世界各国的广泛应用和进一步研究，角规测树的原理、方法和仪器、工具不断地有所发展和完善，现在已形成了角规测树的一套独立系统，并得到广泛应用。 我国自1957年开始引入这一方法，并逐步得到推广和普遍采用，已设计制造了一些具有良好使用性能的角规测器。 “角规测树”是我国对这类方法的通用名称。最初曾把角规叫做疏密度测定器。国际上较为常用的名称有:角计数调查(angle—count cruising)法、角计数样地(angle count plot)法、无样地抽样(plotless sampling)、可变样地(Variable plot)法、点抽样(point sampling)、线抽样(1ine sampling)等。这些名称是以不同角度反映角规测树的某一特征，通过下面有关内容的介绍就可以理解这些名称的具体含义。 角规测树理论严谨，方法简便易行，只要严格按照技术要求操作，便能取得满意的调查结果。因此，角规测树是一种高效、准确的测定技术。 9.1 基本原理 角规是为测定林分单位面积胸高总断面积而设计的，因此，林分胸高总断面积(简称断面积)是角规测树最早，也是迄今最主要的测定因子，应用也最广泛。其它角规测定因子都是由它衍生而来。角规测定林分每公顷胸高总断面积原理是整个角规测树理论体系的基础，所以，必须对其基本原理有透彻的理解。 9.1.1 同心圆简单原理 常规圆形样地(或标准地)的面积和半径是固定的，因而在一个样地内包含了直径大小不 d同的树木。如果使样圆半径R的大小不固定，而R依树干直径d的大小而变，且令比值R d1,22A(,,R),为一固定值，例如，若令 ，则树干横断面积g(,d)与样圆面积之比R504 将有如下固定比例关系: ,2d111g24() (9一1) ,,,2,45010000AR 1 1dg122这就是说，当固定为时，将恒等于。当样圆面积扩大为10000m(即lhm)5010000RA2时，样圆内每一株直径为d的树干横断面积则相应扩大为lm。 设立这种样圆要使样圆半径(R)恒等于树干直径(d)的一定倍数，上例是R=50d。这样，在同一个样点上，要为直径大小不同的树木设立相应半径大小不同的同心样圆。例如，若按 d1上述的比例关系设立样圆，则当树干胸径d为10cm时，相应的样圆半径R为5m，,R50 凡树干中心离样点的水平距离在5m以内的胸径d为10cm的树干，因位于样圆内，每有一 22株树就相当于每公顷有lm的胸高断面积，有两株树就相当于每公顷有2m的胸高断面积(在R=5m的样圆内，d=10cm的树干计数，而d?10cm的树干则不计数，即该样圆只对d=10cm的树干起作用)。水平距大于5m的树干，因位于样圆之外，就不计数。水平距刚好等于5m 2的，可计数为O.5株，相当于每公顷有O.5m胸高断面积。同理，胸径d为20cm的树干，其相应样圆半径R应为10m，凡树干中心距离样点的水平距在10m以内的d=20cm的树干计数，10m以外的不计数，刚好为10m的计数为O.5株。余依此类推。 在实践中，d和R可以实际测量确定，也可以用角规测器定。最简便的角规测器是在一 l根长度为L的直尺一端安装一个有缺口的金属片，缺口的宽度为，要根据预定要求设计lL ld1,,为某一特定值，如按上例，应使。若尺长L为50cm，缺口宽应为lcm，尺长lLR50 若为100cm，缺口宽度应为2cm，等等。这样，当以样点为圆心从尺的一端通过另一端缺口 dl,观测树干时，由于，因而，凡位于样圆内的树干，其直径必与通过缺口的视线相割，RL 位于样圆外的相余，刚好位于样圆边界上的相切(此树称作边界树)，如图9—1、图9—2中所示。 图9—1 角规测样圆 图9—2角规测树的同心样圆 因此，观测时只要使角规测器的一端位于样点上，绕测一周，计数出胸高直径与通过缺 2口视线相割(或相切)的树木株数，就是每公顷胸高断面积平方米(m)数(与视线相切的计数 ld1,,0.5株)。应注意，上述结果是在的条件下。 LR50 绕测一周计数的与视线相割(或相切)的树木直径大小是不同的，这意味着已为不同大小直径的树木分别设立了半径大小不同的同心样圆(严格地说，若林地上有N株直径大小不同的树木，则有N个不同大小的同心圆)，因此，这种角规测定林分每公顷胸高断面积的原理叫做同心圆原理，这种面积依树干胸径大小而变的样圆可称作可变样地(variable plot)。 g1dl1,,,上面是指的特定情况，此处，每株相割的树干换算成每公顷RL50A10000 2 l12断面积(G)是lm。当设Z为相割(或相切)树干的株数时，则G=Z。如果，情况就会,L50 Fgg,改变。一般而言，可令则 10000A ,2dl24 (9—2) F,100002500()g2,RL 50d2 (9—3) 或F,()gR 2这样，每株相割的树干直径就相当于每公顷有Fm的断面积，若相割(或相切)树干为Zg 株时，则每公顷断面积为: 22 (9—4) G,FZ(m/hm)g FF称为断面积系数(basal areafator，缩写为BAF)亦称角规常数。常用的为O.5，1，gg 0.7111.4121112l,,,,,,2，4，其相应的值为或。 70.715035.3625L50505050 F例如，使用 ,lcm、L=50cm的杆式角规进行观测( ,1)，如绕测计数Z=12.5株，lg 则由(9—4)式计算出林分每公顷断面积为 22G,1X12.5,12.5(m/hm) (9—4)式是利用一个角规点的观测结果计算林分每公顷断面积公式，若在林分中设置了n个角规点进行观测时，其计算林分每公顷断面积公式应改为: nnF1g22G,G,Z,F,Z(m/hm) (9—5) ,,iignn,,ii11 Z式中为第i个角规点上计数的树木株数。 i 9.1.2 扩大圆原理 格罗森堡(Grosenbaugh L(R(1952)以概率论为基础，从抽样角度进一步阐明了角规样地的基本特点:一个林分中的林木可将其横断面积大小按比例绘成圆面积图，如把方格网纸覆盖在此图上，按方格网点求面积的原理，数出落在树干断面积里的点数，即将求出断面积 2的估计值。如格网点间距离按比例相当于lm时，则对于lhm的林地，落于树干断面积内的点数n就是每公顷断面积的估计值。由于树干横断面积总和与林地面积相比，数值相对很小，用这种方法估计树干总断面积将需要充分多的点，因此，可把树干断面积乘以一定常数，扩大成一定倍数，围绕树干中心点绘出较大的扩大圆以 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示树干横断面积，令此扩大圆的半径与特定断面积系数的极限距离相对应。此时，样点落入扩大圆的概率就与树干断面积的大小成比例。扩大圆的半径(R)与树干直径(d)之比等于角规杆长(L)与角规缺口()之比。如样点(即l样圆中心)落入树木的扩大圆(该扩大圆以树木为中心)之中，该树即属于被计数木。 例如图9—4(A)中的1—9号树的横断面被扩大绘成图9—4(B)，样点落入第1、2、3、6、 3 8号树的扩大圆内，因此这5株树应计数。而第4、5、7、9号这4株树的扩大圆都未覆盖样点(即样点未落入这4株树的扩大圆内)，因此，不应计数。但是在实际测定时仍是以样点为中心，用角规绕测，借以判断样点是否落入树木的扩大圆之内，即与角规视角相割的树木计数、相余不计数、相切计数0.5。由此也可以看出，实际操作和计数树木的方法与按同心圆原理的方法完全相同，只是推理证明方法不同而已。 图9—4点抽样基本原理 A(采用角顶位于样点上的固定临界角来选定各单株样木 B(想象的树木圆，其面积是相应树木断面积的倍数，其半径是水平极限距离 这种推理方法可以进一步从概率论的观点证明角规样地与常规固定面积样地的本质区别。为了比较，图9—5(A)表示在同一个样点上，以样点为中心设立半径和面积大小固定的常规圆形样地，除第3、4、6号3株树外，其余树木全都在样地内。如果令每株树的扩大圆面积相等(不依树木断面积大小而变)，由图9—5(B)中可以看出，同样除第3、4、6号树外， 图9—5作为水平点抽样特例的圆形样地 A(圆形样地B(想象的与样地大小相对应的树木圆(引自参考文献(17)) 其余树木的扩大圆都覆盖了样点。所得结果与常规固定面积样地相同。由此可以看出，固定面积样地可看成是等概率的抽样，而角规样地则是不等概率抽样，即每株树被抽中的概率与其横断面积大小成比例。 根据扩大圆原理，推导出角规测定林分单位面积上的林木断面积公式为: G,F,z g 这与采用同心圆原理及三角函数原理的公式相同。 简要证明如下: 22 设林地面积为Thm，且有N株树木，第j株树木的胸径为dj(cm)，其断面积为gi(m)， 将其扩大10000K倍形成的该树木的扩大圆的面积为A。 j2 令A=K?g(hm) jj ZN株树木则有N个大小不等的扩大圆，如林地被N个扩大圆平均覆盖了次，则扩大圆总面积与林地面积T的关系为: 4 N A,Z,T ,jj,1 N Kg,ZT 即 ,jj,1 N g,j1,j122,Z(m/hm) 所以 TK 22A,,R,10000Kg,2500K,d 因为 R12 所以 K,(),即,Fg50dK N g,j,1j,G 由于 T 22 则 (9—8) G,F,Z(m/hm)g 对(9—8)式可作如下解释: 22若林地上第i个点(如i为角规点)被覆盖Z次时，则 G,F,Z(m/hm)iigi 同理，利用林地内n个点(即n个角规点)，被覆盖次数Zi，推算林分每公顷断面积时， 则 nnF1g22G,G,Z,F,Z(m/hm) ,,iignn,,ii11 (9—5)、(9—7)、(9—8)3个公式是分别由同心圆、三角函数原理及扩大圆原理推得的角 规测定林分单位面积断面积计算公式，但3个公式的形式是完全相同的。 9.2 常用角规测器 9.2.1 不带自动改正坡度功能的角规测器 9.2.1.1简易杆式角规 这是结构最简单的初始角规测器，在长度为L的直杆或直尺的一端安装一个缺口宽度 l为的金属片或硬纸(木、塑料)片，即可构成一个简易杆式角规测器，的比值按所采用的lL ll2FF,1断面积系数()而定，称作角规比例。根据公式F,2500()，当选用时， gggLLl1l1F,,,，即杆长为50cm，缺口宽度为lcm;如选用4时，则 gL25L50 ，如杆长为50cm时，缺口宽度应为2cm，如此类推。 9.2.1.2棱镜角规 5 棱镜角规又称光楔角规，它是顶角A相当小的一种三棱镜片，如图9—6所示。 光线通过镜片发生偏折形成偏向角α，当通过镜片观测物体时，镜片内的物体虚象向顶角的一方产生位移，位移程度取决于偏向角的大小与物体距镜片的距离。以偏向角作为角规的视角，根据玻璃的折射率可按(9—9)式制作棱镜角规。 , aA, (9—9) ,,1 F不同断面积系数的视角α又可按(9—6)式求出，几种常用的相应α值如表9—1所示。 g 表9—1不同断面积系数相对应的视角α值 0.5 1 2 4 F g 0000048'37.1" 108'45.4" 137'14.2" 217'31.1" α 使用棱镜角规时，横持镜片的厚端，以镜片上端与树干胸高处平齐，透过镜片观测树干，可 图9—6棱镜角规与物象位移 图9—7棱镜角规计数示意图 见镜片中的树干影象向树干的一边朝镜片顶角方向产生一定位移，如图9—7所示。当使用棱镜角规测定林分每公顷断面积时，镜片中的树干影象与镜片上缘外的实际树干之间的位置关系可能出现3种情况: (1)相互重叠一部分(即相割)。 (2)二者边缘恰好相接(即相切)。 (3)相互分离开(即相余)。 对这3种情况应依次分别计数为1株、O.5株及不计数。 9.2.1.3坡度改正 这类不带自动改正坡度功能的角规测器，适合于在平地上使用，如在坡地上使用这类角规观测时，需进行坡度改正，其方法如下: (1)(单株改正法 首先测定角规观测点(即样点)位置与观测树干位置之间的坡度()，根据坡度()增加角,, L,sec(,).L)规的杆长度(即)，使用改变杆长的角规进行观测，并判断该树木是否应计数, (计数原则同前)。据此，可设角规点观测树木(j)的坡度为，角规杆原长度为L，则改变,j L后的角规杆长度为: ,j L,sec(,),L (9—10a) ,jj 这种可按单株树坡度改变杆长的角规需专门设计制造，角规杆可自由改变长度，不同坡 6 度需增加的杆长可刻划在角规杆上。尽管如此，由于这种方法需逐株观测坡度，比较麻烦。因此，在坡地上一般使用带自动改正坡度功能的角规测器进行测定。 (2)(角规点整体改正法 在坡地上使用不带自动改正坡度功能的角规测器时，如同在平地上一样，先不考虑角规点至每株观测树木之间的坡度，完全按照在平地上的观测方法进行测定。根据每株观测树干 Z胸径与角规视角的相割、相切及相余的关系，确定总计数木的株数，然后根据样点上下, 坡方向的平均坡度按下式求算改正后的计数木的株数Z: , Z,Z,sec(,) (9—10b) , F将求得的Z乘以角规断面积系数()，即可得出林地上每公顷断面积值g G(G,Z,F) 。 g 这种方法的缺点是在不同坡度上会改变抽样强度，对相同胸径的树木，在不同坡度的坡地上所设立的样圆面积大小不同，坡度愈大，样圆面积愈小。在大面积山地林分测定中，由此会引起一定的偏差。 (3)(棱镜角规的坡度改正方法 在坡地上使用棱镜角规测定时，如进行单株改正，观测时先将棱镜长边与样点到观测木 0的坡面平行，而后转90进行观测。如进行样点总体改正，需将棱镜长边与样点上下坡方向 0的坡面平行，然后，转90进行观测。采用这两种方法绕测求得的计数木株数不需再进行改正。 棱镜倾斜以改正坡度的方法，受高度视差的影响。根据G(马勒(1954)的实验结果，如 0坡度为30、距离为10m，其视差可达10cm。这就是说，在棱镜上方外缘看到的树干胸径与透过棱镜见到的直径相比，在此时后者已从该树的胸高处“下降”了10cm。其后果是，一株本应计数的树就可能不被计数。这对于调查的林分来说，会产生偏小的误差，为防止这种偏差，对没有把握的边界(或称临界)木必须进行实测检查。 用倾斜棱镜改正坡度的方法在实践中难度很大，在绕测时很难保证棱镜角规的长边与坡面平行。必须仔细、认真操作，才能保证良好的观测效果。 9.2.2 带有自动改正坡度功能的角规测器 9.2.2.1自平杆式角规 由南通光学仪器厂生产的LZG一1型自平杆式角规，是在简易杆式角规的基础上作了两点重大改进。 (1)角规改为杆长可变，具有两种比例的不锈钢拉杆，不用时拉杆可套缩起来，便于携带。使用时，按照选定的断面积系数的要求，将拉杆拉到规定的长度，即可观测使用。 (2)具有自动改正坡度的功能，即将角规一端的金属片缺口改为可在上下垂直方向上能自由转动的半圆形金属曲线缺口圈，圈的下端附有一个较重的平衡座，以保证金属缺口圈始终保持与地面成垂直状态。在角规拉杆成水平状态时，金属圈内与角规杆先端截口相切处的 F缺口宽度为lcm，对应的拉杆长度为50cm，即断面积系数=1 。当坡度为度时，拉杆,g 与坡面平行，其倾斜角亦为度，金属圈也相应转动度，金属圈内的缺口宽度相应变窄,,l l,cos(,)成为值(=1.0cm)。用此角规测器观测时，可依每株树干胸高与观测者立于样点处l 7 的眼高之间形成倾斜角度逐株自动进行坡度改正，所计数的树木株数就是改正成水平状态, 后的计数值，再乘以断面积系数即得到林分每公顷胸高总断面积。本仪器观测的方便程度基本上同于简易杆式角规测器，但却能自动改正坡度，颇为实用(其具体形状如图9—8所示)。 图9—8 目平杆式角规 1(挂钩2(指标拉杆3(曲线缺口圈4(平衡座5(小轴 9.2.2.2速测镜(mirror relascope，spiegel relascope) 毕特利希(Bitterlieh W(，1952)研制出速测镜(亦称林分速测镜)，用于角规测树。我国华网坤等(1963)仿造设计投产。有关速测镜的构造、原理、功能及使用方法可见第一章中有关部分。 9.2.2.3望远速测镜 毕特利希(Bitterlich W(，1972)又设计出望远速测镜，它是较精密的多用测树仪器，此仪器具有8倍放大率功能的单筒望远镜，并带有三角架。因此，可以精确地评定边界树(恰好位于其样圆的圆周上的树)应否计数，也可以精确地测出树干上部直径及其高度。 9.3 用角规测定林分单位面积断面积 9.3.1 断面积系数的选定 断面积系数愈小，计数木株数愈多，精度也相应较高。但因其观测最大距离较大，疑难的边界树和被遮挡树也会增多，影响工效并容易出错。如选用大断面积系数，其优缺点恰好相反。因此，要根据林分平均直径大小、疏密度、通视条件及林木分布状况等因素选用适当大小的断面积系数。 F列波什斯曾建议按表9—2所列示的林分特征选用断面积系数()。 g 表9—2林分特征与选用断面积系数参照表 林 分 特 征 F g 平均直径8,16cm的中龄林，任意平均直径但疏密度为0.3,0.5的林分 0.5 平均直径17,28cm，疏密度为0.6,1.0的中、近熟林 1.0 平均直径28cm以上，疏密度0.8以上的成、过熟林 2或4 2吉林省林业勘测二大队1974年在130多hm的森林内设置896个角规点，通过对观测结果的分析，得到与表9—2类似的结论。 22F毕特利希(Bitterlich(W(，1959)建议采用断面积系数 =4(m,hm)的角规，并且每g 个角规点计数木一般以5,15株为宜。 8 22F奥地利国家曾采用 =4(m,hm)的角规进行了国家森林资源清查(1961、1972年)。g 222F美国一般采用=l0 (ft,Acre)(?2.3m,hm)，对密度小的竿材林和密度大的老龄锯材g 222FF林，则分别采用 =5和20(ft,Acre)，而日本多采用 =2 或4(m,hm)，我国常采用gg 22F=1或2 (m,hm)。 g F 选用时应特别注意，对于以林分为调查单位的二类森林调查(森林经理调查)，对不g F同林分可采用不同的 值，但对于以一定森林面积作为调查总体的森林抽样调查，在一个g F总体内必须采用同一个值，否则会由于抽样强度不同而使总体估计值产生偏差。 g 9.3.2 角规点数的确定 在林分调查时，如果采用典型取样，可参考表9—3中的规定角规观测点数，每个角规点的位置要选定对林分有代表性的位置，避免在过疏或过密处设置角规点。 F 表9—3林分调查角规点数的确定(=1) g 林分面积(ha) 1 2 3 4 5 6 7,8 9,10 11,15 >16 角规点个数 5 7 9 11 12 14 15 16 17 18 引自原林业部国有林调查设计规程(草案)，1963. 如采用随机取样进行林分调查，角规点数取决于所调查林分的角规计数木株数的变动系数与调查精度要求。表9—4列出了一些林分的角规计数木株数的变动系数试验资料，如按变动系数平均30%考虑，若以95%的可靠性抽样精度达到80%时，常设置9个角规点;若抽样精度要求达到90%时，则需设置36个角规点。 在大面积森林抽样调查中，角规点数的确定同样取决于调查总体的角规计数木株数变动系数和调查精度要求。 表9—4角规计数木株数的变动系数 林分 平均直径(cm) 角规点数 计数木株数的变动系数(%) 资料来源 落叶松天然林 20.6 225 33.7 北京林学院 落叶松天然林 17.0 169 27.7 北京林学院 白桦天然林 19.8 169 35.6 北京林学院 白皮松天然林 10.8 529 10.3 北京林学院 黄山松天然林 14.3 30 33.0 河南农学院(有天然更新林木混生) 落叶松天然林 6.0 625 48.7 jE京林学院(有4处天窗) 9.3.3 角规绕测技术 0采用角规测器在角规点绕测360是最常用的方法，该方法最简单，但必须严格要求，认真操作，才能保证精度。绕测时必须注意以下几点: 0(1)测器接触眼睛的一端，必须使之位于角规点的垂直线上。在人体旋转360时，要注意不要发生位移。 (2)角规点的位置不能随意移动。如待测树干胸高部位被树枝或灌木遮挡时，可先观测 9 树干胸高以上未被遮挡的部分，如相切即可计数1株，否则需将树枝或灌木砍除，如被大树遮挡不便砍除而不得不移动位置时，要使移动后的位点到被测树干中心的距离与未移动前相等，测完被遮挡树干后仍返回原点位继续观测其它树木。 (3)要记住第一株绕测树，最好作出标记，以免漏测或重测。必要时可采取正反绕测两次取两次观测平均数的办法。 (4)仔细判断临界树。与角规视角明显相割或相余的树是容易确定的，而接近相切的临界树往往难以判断，需要通过实测确定。实测方法将在“角规控制检尺”中介绍。 9.3.4 角规控制检尺 在需要精确测定或者复查确定林木动态变化时，可采用角规控制检尺方法。根据选定的断面积系数，用围尺测出树干胸高直径，用皮尺测出树干中心到角规点的水平距离(S)，并根据水平距离(S)与该树木的样圆半径(R)的大小确定计数木株数。即 F 由(9—3)式可导出，树干胸径d，样圆半径R和断面积系数之间的关系为 g 50R,d (9一11) Fg 由此式可知: 22F,0.5(m/hm)时gR,70.70d F,1时R,50dg F,2时R,35.35dg R,25dF,4时g 这样，只要测量出树木胸径(d)及树木距角规点的实际水平距离(S)，根据选用的断面积 F系数()，利用(9—11)式计算出该树木的样圆半径(R)，则可视S与R值的大小关系即可作g 出计数木株数的判定，即 计为1株S，R 当 计为0.5株S,R S，R不计数 F例如，某树干胸径d=20cm，如取以=1，则R=10m，样点到该树干中心的水平距(S)g F如小于10m则计数1株，等于10m计数0.5株，大于10m不计数。如取=4，则R=5m，g实际水平距(S)小于5m计1株，等于5m计0.5株，大于5m不计数，余类推。具体算例如表9—5中所示。 表9—5 角规控制检尺结果 树木号 l 2 3 4 5 6 7 8 9 树木胸径(cm) 5.8 7.3 9.6 12.7 16.8 24.3 28.4 32.2 29.5 树距样点水平距(m) 3.0 4.2 3.8 5.3 5.9 11.2 7.1 16.1 6.8 Fg=l应计数木 — — 1 1 1 1 1 0.5 1 Fg=4应计数木 — — — — —— — 0.5 — 1 10 根据表9—5角规控制检尺结果，可以推算该林分每公顷断面积(G)，即 F当采用=1时，利用(9—4)式，角规计数木数Z=6.5，则 g 22 FG=?Z=1×6.5=6.5m,hm g 22FF当采用=4时，Z=1.5，则G= ?Z=4×1.5,6.0m,hm gg F在同一测点上，使用不同值角规所得到的林分每公顷断面积不一致，这是正常的现g F象。这因为值不同，则意味着样圆面积不同。对于固定面积的标准地(或样地)，在同一g 林分中，因标准地(或样地)面积不同时，所得到的调查结果也不会完全相同。 9.3.5 边界样点的处理 在典型取样调查时，角规点不要选在靠近林缘处，如靠近林缘，则绕测一周时，样圆的一部分会落到所调查的林分之外。角规点到林缘的最小距离(L)要大于由(9—11)式计算得到的R，此时式中的d应是林分中最粗树木的直径(d)。设某林分中最粗树木的直径是40cm，max FF若取=1，则角规点到林缘的距离(L)应大于20m(即 L?R)。若取,4，则距离应大于l0m。gg 在随机抽样调查中，样点位置是随机确定的，必有一些样点落在调查总体内但靠近林缘的位置，不能人为主观地随意移动点位。格罗森堡(1958)提出了一种较好的处理办法，首先按上述方法，根据样点所在林分中最粗大木胸径和选用的断面积系数算出距边界的最小距离，以 0此距离作为宽度划出林缘带。当角规点落在此带内时，可只面向林内绕测半圆(180)(即作半圆观测)，把计数株数乘以2作为该角规点的全圆绕测值。如边界变化复杂，绕测半圆也会 0000有部分样圆落于边界以外时，可根据现地具体情况，绕测30、60、90或120，再把计数株数分别乘以12、6、4、3。由于总体内落在靠近边界的样点数相对较少，这样做的结果对总体估计不会产生大影响。 9.4 用角规测定林分单位面积株数和蓄积量 9.4.1一般通式 格罗森堡(1958)提出了用角规测算单位面积上任意量Y的一般通式: Zyj (9—12) Y,F,gg,j1j 式中Y——所调查林分的每公顷的调查量; F——断面积系数; g y ——第j株计数木的调查量; j g ——第j株计数木的断面积; j Z——计数木株数。 gy (9—12)式中的之所以被除是因为角规观测的抽样概率与断面积成比例。 jj 11 y,g 根据(9—12)式，如调查量Y是每公顷断面积时，即，则 jj Zgj22 G,F,F,Z(m/hm),ggg,j1j 此式与(9—4)式相同。 y,V 如调查量是每公顷蓄积(M)，即，则(9—12)式成为: jj ZZVj (9—13) M,F,F(hf),,jggg,,j1j1j z (hf) 即计数木的形高之和()乘以断面积系数为每公顷蓄积。 ,jj,1 如调查量是每公顷林木株数(N)，则(9—12)式成为: ZZj2 (株,hm) (9—14) N,F,gg,j1j 9.4.2每公顷株数的测定 由(9—14)式可知，为求得每公顷林木株数N，需测定每株计数木的直径实测值和所属 Z径阶。设林分中林木共有K个径阶，其中第j径阶的计数木株数为，该径阶中值的断面jgN积为，则该径阶的每公顷林木株数为: jj Fg NZ,jjgj 各径阶林木株数(Nj)之和即为林分每公顷林木株数N，则 k1 (9—15) N,ZF,jgg,j1j 算例见表9—6。 Fg表9—6用角规测算每公顷林木株数计算表(=1) Z11j Z 各径阶株数 N,Fg 计数木号 胸径(cm) 径阶 jjgggjjj 12 1 12.8 77.70 2 17.3 42.54 3 20.2 31.20 12 88.42 1 88.42 4 19.5 33.49 16 49.73 2 99.46 5 20.7 29.72 18 39.29 2 78.58 6 18.9 35.64 20 31.83 4 127.32 7 19.3 34.18 8 16.6 46.21 9 15.3 54.38 209.27 394 合计 385.06 根据表9—6中数据，如不分径阶求林分每公顷株数N时，可按(9—14)式计算，即每公顷株数N为: ZZj N,F,1，385,385,gg,j1j 如分别径阶计算时，则按(9一15)式计算，12、16、18cm各径阶的株数分别为88、100、79、127株，林分每公顷总株数为394株。 9.4.3每公顷蓄积的测定 9.4.3.1角规绕测法 角规绕测只能得到林分的单位面积总断面积值，为求得林分单位面积蓄积，需测知林分平均高，然后用标准表和平均实验形数法计算林分单位面积蓄积，这两种方法的计算公式在“林分蓄积量测定”一章中已有介绍。 9.4.3.2角规控制检尺法 K M,V林分蓄积量等于林分各径阶(如K个径阶)林木材积之和，即,而,jj1, K V,fgh,g(hf)M,g(fh)则,用角规控制检尺测定林分蓄积时，g为角规计j,jijjjjjjj1, Fg,F,Z(hf)数木数(Z)与角规断面积系数()之积，即 而 值则依据角规计数木的jgjgjj直径所在径阶值，由一元形高表(或一元材积表)中查出相应的径阶形高值代替。这样，采用角规控制检尺测定每公顷林分蓄积计算公式为: K M,FZ,(fh) (9—16) ,gjjj1, 当在林分中设n个角规控制检尺点时，其计算公式为: nkFg (9—17) M,z,(fh),,ijijn,,i1j1 具体算例如表9—7中所示。 13 F表9—7角规控制检尺计算林分每分顷蓄积(=1) g 3)径阶 单株材积V (m) 断面积g(m 形高fh 计数株数Z 每公顷蓄积M=Fg?Z(fa) 6 0.0131 0.00283 4.629 1 4.629 8 0.0245 0.00503 4.871 1 4.871 10 0.0399 0.00785 5.083 2 l0.166 12 0.0594 0.01131 5.252 5 26.260 14 0.0831 0.01539 5.400 3 16.200 合计 62.126 如没有适用的一元形高表，可由一元材积表利用fh=V/g的关系导引出一元形高表。 9.4.3.3一致高和法 9.5 其他角规测树方法 9.5.1用垂直角规测定林分平均高 前几节介绍的角规测树方法是在样点上进行水平观测，在森林抽样调查中被称为水平点抽样(horizontal point sampling)。日本的平田种男(1955)分别提出用垂直角规绕测林分平均高的方法，被称为垂直点抽样(Vertical point sampling)。其原理和方法如下: 垂直角规是以垂直角作为视角。最简单的情况下形同一块不等腰的直角三角板，如 0图9—9中所示，,为垂直视角，底边与地面平行，沿斜边以样点P为中心绕测360，凡树梢位于斜边沿长线以上的计数1株(如图中的1号树)，树梢与斜边沿长线刚好相切的计数0.5株(如2号树，又称临界树)，树梢位于沿长线以下的不计数(如3号树)。其原理是: 图9—9垂直角规绕测平均高示意图 (1号树计数1株，2号计数0.5株，3号树不计数)， hjRh令临界树眼高以上树高为，样点P到临界树的水平距离为，则， tg,,jjRj hhjj0,,,R,Rtg,,,,,6034若取，则，,因而 jjtg,, 14 hj222,,A,R,(),h jjj,若林地每公顷株数为N，视线与树干相截的计数木株数为Z，即扩大圆在林地上的覆h NN2zA,h,10000Z盖次数为则 ,,njhjjj,,11 ,因而眼高以上的平均高为: H N2h,jZZ10000,1jhh, (9—21) H,,,100NNN 林分平均高为: Zh,,，眼高,100HH+眼高 N此平均高又称为“平田种男平均高”。 (9—22) 0,tg,,2,如视角选为681，则，这时 5 2Zh,,100H (9—23) N 2Zh,H,100，眼高 (9—24) N 采用此法时，需测知林地每公顷株数?，可用前述水平角规方法求得，亦可用小样圆推 求出。 H若在林分内，n个角规点上测平均高时，其林分平均高为: N Z(),h,1i, H,100n ,H,H，眼高 如在坡地上用上法量测平均高，可采用以下两种方法之一。 一种方法是采用下式关系(见图9—10) tg,,tg,,tg, (9—25) ,1 ,式中——水平线以上视角(即仰角); , , ——水平线以下对准树基的俯角。 1 15 9.5.2角规线抽样 以上介绍的角规测树法都是在样点上进行绕测，故可统称为角规点抽样。角规线抽样则是沿一条基线进行角规观测。 dR如图9一11，取基线长为B(m)临界树到基线的垂直水平距离为，角规缺口宽为，ljj LRd角规杆长为L，临界树直径为，则，以B和为长，短边可构成一个矩形，R,djjjjl2见图9一11。则矩形面积内的每株计数木(直径大于临界木的树)的断面积换算成lhm的断 F面积，即水平线抽样的断面积系数() 是: jg ,,2210000d10000djjL,44 (9—27) (F),,,2500dgjjLBRlBjBdjl 图9—11角规线抽样示意图 L2由于水平点抽样的断面积系数(F),2500()，因而 gjl , (F),50F,d (9—28) gjgjB N Z如在整个基线B的一边观测的计数木总株数为，则求得的每公顷总断面积G为: ,jj,1 n,G,50Fg,dZ (9—29) ,jjBj,1 Fd, 斯特兰德取基线长B=5(m)，=1 ，直径以m为单位，即以cm为单位测得的gj除以100，(9—28)和(9—29)两式将分别成为: 1(F),d (9—30) gjj10 n1G,dZ (9—31) ,jj10j,1 16 思考题 1.如何理解利用角规测定林分每公顷胸高断面积的原理? 2.正确使用角规测树技术的要求是什么? 3.用角规测树技术测定林分蓄积量的方法及步骤。 本章推荐阅读书目 1.关毓秀主编.测树学.北京:中国林业出版社.1987 2.马建维、李长胜等编著.森林调查学.哈尔滨:东北林业大学出版社.1995 3.杨荣启.森林测计学.台北:黎明文化事业公司出版.1980 4.大隅真一、北村昌美等编著.1971.森林计测学.于璞和等译.北京:中国林业出版社.1984 17 18