1第一章 单株树木材积测定

FORESTRY第一章单株树木材积测定（本章教法及学时分配）一、授课方式:课堂讲授二、授课对象:林学,本科三、教学目的和要求：通过对单株木基本理论和方法的掌握为林分测定奠定基础。本章要求掌握单株木的基本理论和方法，伐FORESTRY倒木区分求积式，形数与形率，理解立木材积的测定方法，了解枝条、树皮及薪材的测定。四、主要讲解内容：1.基本测树因子与测定工具；2.树干形状与一般求积式；3.伐倒木的近似求积式与区分求积式；4.形数与形率；第一章单株树木材积测定FORESTRY5.单株立木材积的测定；6.枝条、树皮及薪材材积的测定。五、时间分配：理论讲授4学时。六、讲授重点:重点讲授：基本的测树因子与测定工具，伐倒木区分求积式，形数与形率。第一章单株树木材积测定FORESTRY七、教学难点：伐倒木一般求积式及区分求积式的推算。八、教学法：1、多媒体教学；2、结合实物、图片教学，加深理解，激发学生对学习兴趣。九、教具：1、多媒体课件；2、常用测树工具、树干模型。第一章单株树木材积测定FORESTRY十、参考资料[1]华网坤.1963.林分速测镜的设计及应用.中国林业科学院研究报告[2]林昌庚.1964.林木蓄积量测算技术中的干形控制问题.林业科学，9（4）[3]林昌庚.1974.关于实验形数（一）、（二）.林业勘察设计，（2）：11～19,(5)：24[4]周林生.1974.新疆天山云杉干形变化的研究.林业勘察设计，（2）：19～26[5]蒋伊尹等.1984.树木干形的主要成分分析.东北林业大学学报，（No1）[6]黄道年，廖泽钊.1985.广西桉树干形变化的研究.广西农学院学报，第二期[7]郎奎健.1985.树木横断面的整体性质及检尺的理论误差分析.林业调查规划，第五期[8]北京林业大学主编.1987.测树学.中国林业出版社[9]白云庆等编.1987.测树学.东北林业大学出版社第一章单株树木材积测定FORESTRY第一章单株树木材积测定基本内容：1.基本测树因子及测定工具2.树干形状与一般求积式3.伐倒木的近似求积式与区分求积式4.单株立木材积的测定5.枝条、树皮及薪材材积的测定FORESTRY一、基本的测树因子生长着的树木称为立木，立木伐倒后横卧在地，砍去枝桠，留下的净干称为伐倒木。树木的直接测量因子及其派生的因子称为基本测树因子，如树干的直径、树高等。这些均是树木直接测定因子。还有一些因子，如树干横断面积、树干材积、形数等是在直接测定因子的基础上派生的。第一节基本测树因子及测定工具FORESTRY树干直径是指垂直于树干轴的横断面上的直径(Diameter)。用D或d表示，测定单位是厘米，一般要求精确至0.1cm。树干直径分为带皮直径(diameteroverbark,缩写D.O.B)和去皮直径(diameterinsidebark,缩写D.I.B)两种。其中位于距根颈1.3m处的直径，称为胸高直径，简称为胸径（diameteratbreastheight）。由于胸径在立木条件下容易测定，所以胸径是一个重要的测树因子。树木的直径第一节基本测树因子及测定工具FORESTRY树干的根颈处至主干梢顶的长度称为树高（treeheight），测量单位是米（m），一般要求精确至0.1m。树高通常用H或h表示。树高第一节基本测树因子及测定工具FORESTRY树干横断面积树干横断面积同树干直径一样也可以有许多个，其中位于胸高处横断面积是一个重要测树因子，通常简称为树木的胸高断面积(basalareaofbreast-height)，记为g，测量单位是平方米（㎡）。第一节基本测树因子及测定工具FORESTRY树干材积是指根颈（伐根）以上树干的体积(volume)，记为V。单位是立方米（m3）。树干材积第一节基本测树因子及测定工具FORESTRY第一节基本测树因子及测定工具1固定角；2滑动角；3尺身二、树干直径测定工具1、轮尺的构造与使用FORESTRY第一节基本测树因子及测定工具轮尺必备的条件：坚固、轻便而不变形；固定脚与滑动脚垂直于尺身；两个脚的长度必须长于尺身最大刻度的一半；滑动脚在尺身上移动自如；刻度明显易读。FORESTRY第一节基本测树因子及测定工具使用轮尺应注意的事项：仔细检查轮尺的各个条件；使所测树木断面有三点与轮尺的两脚和尺身同时接触；尺身和两脚构成的平面要与树干垂直。FORESTRY第一节基本测树因子及测定工具径阶及其划分径阶：在测定树木胸径时，为了便于统计和计算而将各种直径按一定范围所划分的组，称为径阶。径阶的划分：（1）确定径阶距：一般有1cm，2cm，4cm三种；FORESTRY（2）确定径阶数：为径阶距的n倍，n为自然数；（3）确定径阶范围：如径阶距为2cm，则有：（1.0-2.9】为2径阶；(3.0-4.9】为4径阶。注意：采用上限排外法第一节基本测树因子及测定工具FORESTRY2、围尺与使用种类：根据制尺材料可分为：尼龙围尺；钢围尺和竹篾围尺。测径原理：D=u/π优点：携带方便，不必经常调整；当树干断面不圆时，不需要测定两次；对同一株树两次测量的结果不致因测量方法不同而产生差异。第一节基本测树因子及测定工具FORESTRY缺点：围尺测量的直径往往偏大；测量时要注意使围尺在同一平面上，且与树干纵轴垂直，否则，可能产生较大的偏差甚至错误。第一节基本测树因子及测定工具FORESTRY三、树高测定任意三角形相似原理相似三角形原理直角三角形相似原理测高原理三角函数原理与此同时，随着科学技术的发展，超声波和激光技术也开始应用到树高测定，相应的诞生了超声波测高仪和激光测高仪。第一节基本测树因子及测定工具FORESTRY布鲁莱斯测高仪：1制动纽；2视距器；3瞄准器；4刻度盘；5指针；6启动纽。第一节基本测树因子及测定工具FORESTRY布鲁莱斯测高仪的使用：测量水平距离：将特制的水平距标尺挂在树干上，其O点与眼高相同通过视距器观测标尺，观测时需要前进或后退，当标尺上某一数字的虚象与O重合时，此数字即为测者至树干的水平距离。另外，也可以用皮尺直接测量出水平距离。实测时常用这种方法（因林内光线不足）。测高：通过瞄准器仰视树梢，按动制动纽，使指针固定，从刻度盘上即可读出相应水平距离上所指的数字，加上测者的眼高即为全树高。第一节基本测树因子及测定工具FORESTRY三、测高应注意的事项：当在坡地测高时，应分别观测树梢和树根两次读数（克里斯登策高器除外），在坡上时，树高为两次读数之和；在坡下时，为两次读数之差。H=AB(tga±tgB)选择测站时，使仰角在45附近为宜，即测者到树木水平距离与树高近似相等。当测定阔叶树时，应纠正梢顶位置；树高低于5m时，不宜用仪器测高。第一节基本测树因子及测定工具FORESTRY第一节基本测树因子及测定工具FORESTRY一、树干外形：我们知道，世界上存在着各种各样形状的树木，外形千变万化，有的通直，有的弯曲，有的完满，有的尖削，有的主干明显，有的为灌木状。为什么会是这样呢？第二节树干形状FORESTRY第二节树干形状树干的形状通称干形(stemform)。树木的干形，一般有通直、饱满、弯曲、尖削和主干是否明显之分。造成树木间干形差异的原因，除受遗传性、年龄和枝条着生情况等内因的影响外，还受生长环境，如立地条件、气候因素、林分密度和经营措施等外因的影响，而一般来说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（见图1－19）。FORESTRY图1－19密林与疏林中树木形状差异第二节树干形状FORESTRY树干形状尽管变化多样，但可归纳为由树干横断面形状和纵断面形状综合而成，下面将分别对其进行阐述。一、横断面形状横断面即为垂直于树干的横切面。大量观测表明，横断面的形状接近于圆形和椭圆形。把横断面的形状画在纸上。用几何学的方法求面积，再分别按圆与椭圆形计算面积。第二节树干形状FORESTRY第二节树干形状横断面形状1概念：与树干纵轴线垂直的横切面，称为树干的横断面。大量研究认为：树干的横断面的形状近似于椭圆形，特别是去皮横断面几乎都接近按椭圆计算的面积。FORESTRY2横断面面积的计算：理论上：按椭圆面积公式计算，即g=πab/4实践中：由于种种原因（如分枝、损伤或其他环境条件的影响），横断面的形状都不是很规整的，所以，为了方便计算，通常采用圆面积公式。式中：g—树干横断面面积(m2)d–横断面直径(cm)第二节树干形状FORESTRY考虑到树干断面在多数情况下形状不规整，故实际中往往测量其长径a与短径b，取其算术平均值计算。即：1000/242bag考虑到树干断面在多数情况下形状不规整，故实际中往往测量其长径a与短径b，取其算术平均值计算。即：1000/242bag第二节树干形状FORESTRY特别值得注意的是：无论是按圆形或椭圆形计算，其计算面积的结果都偏大！！（为什么？）经验证明：按圆形计算树干横断面面积的误差一般不超过±3%。第二节树干形状FORESTRY二、纵断面形状设想树木的髓心为一干轴，将树干沿干轴切开的纵剖面称为纵断面。测量树干不同部位之直径，以其测量的结果为y轴，以干轴为x轴，按一定的比例绘在坐标纸上，即可显出树干的曲线形状，这条曲线称为干曲线。ⅣⅢⅡⅠxy第二节树干形状FORESTRY第二节树干形状FORESTRY表达干曲线的方程式称为干曲线式。干曲线式有多种，其中最为典型，也最能反映树干特征的是1873年孔泽（kunze)提出的干曲线式，称为孔泽干曲线式。式中：y——树干横断面半径x——树干稍端至该横断面的长度p——参数r——形状指数形状指数变化于0—3之间，r不同时，曲线也不同。rpxy2第二节树干形状FORESTRYFORESTRYr=0时，y2=p平行于x轴的直线。r=1时，y2=px抛物线。r=2时，y2=px2相交于x轴的直线。r=3时，y2=px3凹曲线。树干体积是以x轴为轴，干曲线绕其旋转一周所形成的体积。分别为圆柱体，抛物线体，圆锥体，凹曲线体。第二节树干形状FORESTRY一、完顶体一般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，每小段体积为：dxydxgv2001100200111111gpLLgrpLrxrpdxxpdxxpdxyvVrrLorrLrLLL第三节伐倒木树干材积测定FORESTRY将r=0,1,2,3代入上式，即得不同的求积式。LgVLgVrLgVrLgVr0000413r3122110时，时，时，时，圆柱体抛物线体圆锥体凹曲线体。第三节伐倒木树干材积测定FORESTRY二、截顶体求积式lggVlggggrVnrnrrnr)(211r11011011110时，当LlL’gng0第三节伐倒木树干材积测定FORESTRY三、近似求积式（包括简单求积式和区分求积式两大类）简单求积式（分为4种）中央断面求积式（胡伯尔式Huber,1825）特点：测算简便，适用于截顶抛物线体，其计算结果偏大。第三节伐倒木树干材积测定LgV2/1FORESTRY平均断面求积式（斯马林式，Smalian,1802）式中：g0–某段树干的大头断面积；gn—某段树干的小头断面积。特点：特别适用于堆集材材积的计算，也适合于截顶抛物线体，其计算结果偏小。第三节伐倒木树干材积测定LggVn)2(0FORESTRY截顶圆锥体体积式：牛顿式：此式的提出可以看作平均断面求积式和中央断面求积式的加权平均。（前者权重为1，后者为2）特点：适用于抛物线体、圆锥体、凹面体，且精度较高。不足之处在于所需测的断面较多。第三节伐倒木树干材积测定LggggVnn])([312100LgggVn)4(61210FOR