第一章单株树木材积测定.ppt

第一节 基本测树因子与测树工具第二节 树干形状与一般求积式第三节 伐倒木材积测定第四节 形数与形率第五节 单株立木材积测定第三章 单株树木材积测定重点• 树干形状的基本理论 • 伐倒木区分求积式 • 形数与形率• 伐倒木一般求积式 • 区分求积式的推算难点树树木组组 成树树干 树树根枝叶体积积比2/31/61/6树木状态立木伐倒木 伐倒树木利用过程原条国家、地方 或企业用材 标准，锯成 不同的木段 原木造材板材 枋材 枕木 …制材…采伐加工利用第一节 基本测树因子与测树工具打去枝丫，剥去树 皮，截去直径（去 皮）不足6㎝的梢头树种以落叶松、白桦、 白杨、柞树为主目前全 盟森林采伐约在每年20万 立方米左右原木兴安盟森林资源枕木 1、基本测树因子直径、树高、冠幅、重量等可以直接测定的因子一、测树因子（1）树干直径：指垂直于树干轴的横断面的直径有带皮直径与去皮直径之分，通常用D或d表示计量单位为厘米（cm），要求精度至0.1cm2）树高：树干的根颈处至主干梢顶的长度通常用H或h表示计量单位为米（m），要求精度至0.1m2、衍生测树因子树干横断面积、材积、形数、形率、生长量等因子。

HD（一）直径测定工具1、卡尺（轮尺，Calipers）：由尺身和与尺身保持严格垂直的固定臂、滑动臂和尺身3部分组成 2、皮尺：周长C，C=d3、直径卷尺（围尺，diameter tape）：用于围测树干胸径为主的小钢卷尺、夹有金属丝的布卷尺或篾卷尺，一般长1～3米刻度原理4、钩尺（检径尺）：用来测定堆积原木小头直径的工具二、测树工具测尺上一般 有两种刻度 ：一种是从 固定脚内侧 为零开始， 按cm刻划， 可精确至 0.1cm；另 一种是径阶 刻划，一般 按1、2、 4cm分组1．米尺 2．1cm整化 3．2cm整化根据制作材料的不同， 又有布围尺，钢围尺之 分通过围尺量测树干 的圆周长，换算成直径 一般长1～3m，围尺 采用双面(或在一面的上 、下)刻划一面刻普通 米尺；另一面上刻上与 圆周长相对应的直径读 数，也就是根据C═πD的 关系(C为周长，D为直径 )进行刻划直径卷尺钩 尺* 原木小头直径均以2cm进位，所以钩尺上刻有按2cm整化的径阶刻度（二）树高测定工具1、测杆2、测高器(hypsometer)——测定树木全高、冠长、枝下高和某一定粗度处的干高或商品材高的测树工 具。

按测高原理分（1）相似三角形• 圆筒测高器（韦塞测高器 ）• 克里斯屯测高器 （2）三角函数 • 布鲁莱斯(Blume-Leiss)测高器(最常用） • 测树罗盘 • 激光测树仪圆筒测高器——直角相似三角形原理布鲁莱斯测高器A 信号接收器B 测高器C 标杆超声波测高器DQL-9型测高罗盘仪三、直径与树高的测定——直径的测定（1）1、伐倒木、原条、原木的直径○伐倒木——求积公式所确定的部位测定直径； ○原条——离大头锯口2.5m处； ○原木——小头直径 2、立木直径○胸径（diameter at breast height)：树干上成人胸高位置处直径带皮胸径；去皮胸径 ○我国、欧洲大陆：1.3m ； 日本：1.2m ○英国：4.3ft (1.3m)；○美国、加拿大： 4.5ft (1.37m)1ft=0.3048m)三、直径与树高的测定——直径的测定（2）1.3m？三、直径与树高的测定——直径的测定（3）3、不同情形的胸径测定○情形一——平坦地形(a)树木直立：根颈以上1.3m处；(b)树木偏斜：偏斜方面取1.3m；○情形二：斜坡地形：上坡位取1.3m；○情形三：气根、根肿、板根等高于1.0m：量其上端0.3m处；○情形四——分叉树(a)叉口底部高于1.3m，1株；(b)分叉口底部低于1.3m，几叉几株；○情形五： 1.3m处畸形：在1.3m上、下等距树干正常部位量取2个直径取平均值。

三、直径与树高的测定——直径的测定（4）1.3m1.3m1.3ma a 1m0.3m 1.3m12情形一(a) (b)情形二情形三情形四(a) (b)情形五不同情形的胸径测定示意图三、直径与树高的测定——树高的测定工具：测杆、测高器等 立木高度：除幼树（7~8m以下）外，一般用测高器； 1、相似三角形：圆筒测高器、克里斯屯测高器 2、三角函数：布鲁莱斯(Blume-Leiss)测高器(最常用） （1）构造制动按钮、瞄准器、刻度盘、摆针、起动按钮CGQ-1型测测高器主要性能：最大测量高度: 60m 仰角： 60° 俯角： 30′±5′/2mm 设定距离： 15m,20m,30m,40m 测量误差： 1% 仪器重量 0.4kg 尺寸： 156×127×25(mm)CGQ-1型测高器布鲁莱斯测高原理示意图人D地面 H树梢H树基 量水平距（DH，同时看到树梢、树基）测树高：（2）测高步骤太阳投影测高原理示意图○竖盘组不仅是望远镜的回转轴支架，而且 装有与望远镜同步的竖直度盘，盘面上刻在 水平距为10m、20m、15m、30m的测高尺， 在水平距30m处可测量±40m高度。

盘面下部 还刻有角度尺，可供测量倾角用四、综合测树仪测树罗盘、激光测树仪等1、DQL—6型光学测树罗盘仪○主要由望远镜镜组、竖盘组、罗盘组 、安平组4部分组成仪器安平 望远镜调节 安放标尺（测水平距用）；测方位角：直接在罗盘上读取；测水平距（S）：读取上、下两丝在标尺上所间隔的厘米数，乘以50即可；角度测量：横丝瞄准被测目标后，在竖直度盘的角度尺上直接读取角度；高度测量：根据作业条件与实际需要，可将仪器安置在水平距为10m、20m 、15m、30m任意一点，安平仪器后，用望远镜横丝瞄准被测目标，然后在竖 直度盘上所对应的水平距高度尺上读取其高度上部直径测量：用望远镜横丝瞄准待测高度部位，并读取所对应的仰角α ， 读取树干直径影像在横丝上所截取的格数n，则：2、使用方法思考题：给你1条1m长的杆，你如何测定任意1树木的高？1、径阶(diameter class)：按一定间隔范围（径阶距）划分的直径组径阶距一般用1cm，2cm，4cm等，常用2cm 2、径阶整化原则：（1）上限排外；（2）径限中值刻划在下限处；（3）径阶下限等于径阶中值减去1/2的径阶距。

 2cm整化时，4径阶[3，5）；6径阶[5，7）五、径阶整化径阶（ cm）2cm径阶范围 （cm）径阶（ cm）4cm径阶范 围（cm） 2458……1.0~2.93.0~4.95.0~6.97.0~8.9……481216……2.0~5.96.0~9.910.0~13.914.0~17.9……径阶范围划分一、干形(stem form)（一）概念：树干的形状一般有通直、饱满、弯曲、尖削和主干是否明显之分 （二）影响干形的因素生物学特性：遗传性状、年龄、枝条着生情况——内因生长环境：立地、气候、密度、经营措施等——外因第二节 树干形状与一般求积式针叶树和生长在密林中的树木，其净树干较高，干形比 较规整饱满；阔叶树和散生孤立木，一般树枝着生多， 形成 树冠较大， 使净树干低短，干形比较尖削且不规整树干形状横断面形状纵断面形状（三）树干横断面（与干轴垂直的切面）形状•定义：假设过树干中心有一条纵轴线（称为干轴），与干轴垂直的切面•形状：•越近树基越不规则•近似圆形或椭圆形，常以圆形视之，平均误差不超过±3％ 1、树干纵断面：沿干轴纵向剖开的切面2、干曲线（ stem curve ）：以直角坐标x轴为干轴，y轴为横断面的半径轴，按比例作图，即可得到树干纵断面轮廊的对称曲线。

3、干曲线方程（式）：表达树干上各部位直径随其距梢端距离而变化的数学函数四）树干纵断面形状一棵6a生树纵向和 横向断面示意图（3）干曲线式（1） • 孔兹（Kunze、M.,1873）干曲线式 ：式中 y —树干横断面半径；x—树干梢头至横断面的长度；P—系数；r—形状指数形状指数（r）的变化一般在0~3，当r分别取0、1、2 、3数值时，则可分别表达4种几何体形状指数方程式曲线类线类 型旋转转体 3凹曲线线截顶顶凹曲线线体0平行于x轴轴的直线线圆圆柱体1抛物线线截顶顶抛物线线体2与x轴轴的直线线圆锥圆锥 体形状指数不同的曲线方程及其旋转体r=2r=1r=0r=3（3）干曲线式（2） • 分段二次多项式（Burkhart and Max,1976） ：式中y =d2/D2； x=h/H； b1~b4—系数；d—在树干h高处的带(去)皮直径；h—地面起算的高度或至某上部直径限；D—带皮胸径(cm) ；H—全树高(m) 第三节 伐倒木材积测定一、一般求积式（树干完顶体求积式）——根椐微分学原理，将树干可看作许多小段，段长为dx； 当dx 充分小时，每段可视为圆柱体∵∵∴二、截顶式求积式三、近似求积式（一）平均断面积近似求积式 （Smalian ，1806 ） ——将树干当作截顶抛物体（r=1），用于截顶木段（二）中央断面积近似求积式（Huber，1825） ——将树干当作圆柱体或抛物体（ r=0或1），应用最广（三） 牛顿近似求积式 （Reiker, 1849） ——此式可以上两公式的平均式思考：三个公式的误差原因与大小？项项 目名 称近似求积积式误误 差适用条件平均断面积积近似求积积式 （Smalian H.L.1806)正 大截顶顶抛物 线线体中央断面积积近似求积积式 （Huber B.1825)负负 小抛物线线体( 应应用最广）牛顿顿近似求积积式（ Reicker P.V.1849)最 小抛物线线体、 圆锥圆锥 体、 凹曲线线体小结以上三种近似求积式计算截顶木段材积时：• 牛顿近似求积式精度虽高，但测算工作较繁；• 中央断面近似求积式精度中等，但测算工作简易，实际工作中主要采用中央断面积近似求积式；• 平均断面近似求积式虽差，但它便于测量堆积材，当大头离开干基较远时，求积误差将会减少。

四、伐倒木区分求积式（一）区分求积概念树干材积区分测算求和 树干若干段材积（二）区分求积目的提高树干材积测算精度（三）区分求积方法1、使各区分近似于几何体（等长或不等长，多以1或2m区分）2、不足一个区分段的树梢作梢头处理（区分一般不少于5段）1、中央断面区分求积式（四）区分求积式2、平均断面区分求积式D0D1D2……D2第四节 形数与形率一、形数(form factor)： 树干材积与比较圆柱体体积之比材积三要素（一）形数(1)胸高形数（f1.3） ：• 实际工作中，常以胸高形数(f1.3)、胸高断面积(g1.3)及全树高(h)称作材积三要素• 由孔兹干曲线可以导出f1.3与树干形状r和树高h的关系式(推导)：• f1.3的大小与h的关系？（2）正形数（normal form factor)• 正形数：以树干材积与树干某一相对高(如0.1h) 处的比较圆柱体的体积之比 • 由孔兹干曲线可以导出 fn 与树高h无关，消除了 树高的影响：（3）实验形数• 实验形数(experimental form factor)是林昌庚 (1961)提出作为一种干形指标： • 实验形数是为了吸取胸高形数的量测方便和正形 数不受树高影响这两方面的优点而设计的。

• 几个常见树种的实验形数：杉木：0.41；马尾松 ：0.39；阔叶树：0.40几种形数概念比较表 形数种类类相同点不同点胸高形数1、研究立木干 形的指数； 2、测测算立木材 积积的因子； 3、定义义式中分 子均为树为树 干材 积积，分母为为比 较圆较圆 柱体体积积 1、比较圆较圆 柱休体体积为积为 胸高断面积积与树树高之 积积； 2、胸高形数与树树高成反比 正形数1、比较圆较圆 柱休体体积。