角規(guī)測(cè)樹實(shí)用PPT課件PPT課件

1、前言 角規(guī)(angle gauge)是以一定視角構(gòu)成的林分測(cè)定工具。 1947奧地利林學(xué)家畢特利希（Bitterlich W）發(fā)明了角規(guī)測(cè)定林分每公頃斷面積的理論和方法。 特點(diǎn)：不用設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)行森林調(diào)查。 我國(guó)1957年引進(jìn) 。第1頁/共44頁第一節(jié) 常用角規(guī)測(cè)器 一、桿式角規(guī) 構(gòu)造：長(zhǎng)度為L(zhǎng)的木尺的一端安裝一個(gè)缺口寬度為 l 的金屬片 斷面積系數(shù)（Fg） ： 視角：取決于l 和L的大小。最常用的角規(guī)其l 1cm, L=50cm, Fg1，而視角2)(2500LlFg4 .45 812)50/5 . 0(tano1第2頁/共44頁桿式角規(guī)（芬蘭）第3頁/共44頁桿式角規(guī)的設(shè)計(jì) 當(dāng)L50cm時(shí)

2、 l= 0.707 Fg=0.5 l= 1.0 Fg=1 l= 1.414 Fg=2 l= 2.0 Fg=4 當(dāng)L70cm時(shí) l= 0.707 Fg=0.99 l= 1.0 Fg=1.4 l= 1.414 Fg=1.98 l= 2.0 Fg=2.8第4頁/共44頁一、桿式角規(guī) 使用方法 （1）選點(diǎn)：在遠(yuǎn)離林緣（50m）的林內(nèi)選一測(cè)點(diǎn)，以此點(diǎn)為旋轉(zhuǎn)中心，繞測(cè)一周并計(jì)數(shù)。 （2）繞測(cè)計(jì)數(shù)方法：與角規(guī)視線相割的計(jì)數(shù) 1株， 相切的計(jì)數(shù) 0.5 株，相離的計(jì)數(shù)為 0。 （3）林分每公頃斷面積：GFgZ Fg為角規(guī)斷面積系數(shù)；Z為繞測(cè)總計(jì)數(shù) 繞測(cè)：用角規(guī)逐株觀測(cè)樹木并進(jìn)行計(jì)數(shù)的工作。 臨界樹：與角規(guī)視線

3、相切的樹。第5頁/共44頁二、棱鏡角規(guī) 構(gòu)造、原理：光線折射產(chǎn)生位移。 用法：橫持鏡片，透過鏡片觀測(cè)胸高部位，樹干影象產(chǎn)生位移：第6頁/共44頁三、速測(cè)鏡(relascope) 畢特利希(Bitterlieh W，1952)研制，主要用于角規(guī)測(cè)。 我國(guó)華網(wǎng)坤等(1963)仿造設(shè)計(jì)投產(chǎn)。 有關(guān)速測(cè)鏡的構(gòu)造、原理、功能及使用方法見第一章。第7頁/共44頁四、自平桿式角規(guī) 簡(jiǎn)易桿式角規(guī)的基礎(chǔ)上作了兩點(diǎn)重大改進(jìn)： （1）角規(guī)改為桿長(zhǎng)可變； （2）具有自動(dòng)改正坡度的功能 ，其原理： 當(dāng)坡度為 度時(shí) ，缺口寬度 l 相應(yīng)變窄成為 缺口寬度為lcm，對(duì)應(yīng)的拉桿長(zhǎng)度為50cm，即斷面積系數(shù) Fg=1 。)co

4、s(l第8頁/共44頁第二節(jié) 角規(guī)測(cè)樹的基本原理 一、多重同心圓原理 這種原理是以測(cè)點(diǎn)為中心，對(duì)每株樹作一圓形樣地（樣圓）。樣圓的面積取決于D的大小，因此樣地的面積是可變的，故稱不等概抽樣。1）假設(shè)林內(nèi)所有林木地胸徑相等為 Dj，如圖 設(shè)P2為臨界樹（相切），則用角規(guī)繞測(cè)時(shí)，形成以 Rj為半徑，O為中心的假想擴(kuò)大圓 令角規(guī)尺長(zhǎng)為L(zhǎng)，缺口寬為l， 則:樣圓面積：jjDlLR222jjjDlLRS第9頁/共44頁一、多重同心圓原理2）若假想圓樣地內(nèi)共有Zj株樹時(shí)，即角規(guī)繞測(cè)計(jì)數(shù)為Zj ，則樣圓內(nèi)的樹木斷面積為：3）將樣圓面積換算為1公頃時(shí)，林木每公頃斷面積可表示為：令： 則：24jjjDZgjjj

5、jjjjZLlDlLDZSgG222225001000041000022500LlFgjgjZFhmG2第10頁/共44頁一、多重同心圓原理4）原理的推廣應(yīng)用：在實(shí)際林分中，樹木的直徑并非相等，且有粗細(xì)、遠(yuǎn)近之分。設(shè)林分中共有m個(gè)直徑組Dj（j1，2，3.m)。按上述原理，用角規(guī)繞測(cè)時(shí)，實(shí)際上對(duì)每組直徑Dj均形成一個(gè)以O(shè)為中心，以Rj為半徑的m個(gè)假想樣圓，從而形成m多重重疊的同心圓。凡落在相應(yīng)同心圓內(nèi)的則計(jì)數(shù)為1或0.5，反之不計(jì)數(shù)。顯然林分的總斷面積為：ZFZFZFZFZFGGGhmGgmjigmgggm121212第11頁/共44頁一、多重同心圓原理5）若在林分中設(shè)置了n個(gè)角規(guī)點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)時(shí)

6、，其計(jì)算林分每公頃斷面積公式應(yīng)改為：式中：Zi為第i個(gè)角規(guī)點(diǎn)上計(jì)數(shù)的樹木株數(shù)。)/(12211hmmZFZnFGnGgniignii第12頁/共44頁一、多重同心圓原理 Fg的確定：當(dāng)L50cm時(shí) l= 0.707 Fg=0.5 l= 1.0 Fg=1 l= 1.414 Fg=2 l= 2.0 Fg=4250LlFg第13頁/共44頁二、擴(kuò)大圓原理(Grosenbaugh LR1952) 假設(shè)：林地面積為T公頃，林地上有N株樹， 把每棵樹的胸徑Dj（j1，2，3.N)擴(kuò)大 倍 所構(gòu)成的樣圓成為擴(kuò)大圓，其半徑為： 把林地上的所有樹木的擴(kuò)大圓，作一投影圖：lLjjDlLR第14頁/共44頁二、擴(kuò)大

7、圓原理令某一直徑為Dj的樹木，其擴(kuò)大圓面積為Aj，樹木的斷面積為gj。則：則一株樹的擴(kuò)大圓面積為：gijjjjjFlLKhmglLmglLlLDDlLRA12100001)(2100001)(224222222222令：?jiǎn)挝粏挝籮jgKA第15頁/共44頁二、擴(kuò)大圓原理 在T hm2林地上，共有N株樹木， 其擴(kuò)大圓彼此重疊。若在T公頃擴(kuò)大圓內(nèi)隨機(jī)落點(diǎn)可以得到平均覆蓋次數(shù) ，則擴(kuò)大圓總面積與林地面積T的關(guān)系為：等式兩邊同除KT，得ZNjNjjjgKTZA11)/(1221hmmZKTgNjj第16頁/共44頁二、擴(kuò)大圓原理上式右端項(xiàng)為每公頃斷面積，所以：若林地上第i個(gè)點(diǎn)(如i為角規(guī)點(diǎn))被覆蓋Zi

8、次時(shí)，則 同理，利用林地內(nèi)n個(gè)點(diǎn)(即n個(gè)角規(guī)點(diǎn))，被覆蓋次數(shù)Zi，推算林分每公頃斷面積時(shí)，則 )/(1221hmmZFZKTgGgNjj)/(22hmmZFGigi)/(12211hmmZFZnFGnGgniignii第17頁/共44頁第三節(jié) 角規(guī)測(cè)樹技術(shù)一、繞測(cè)技術(shù) （一）點(diǎn)位不能發(fā)生位移 若發(fā)生位移則：一般R20cm時(shí)，誤差為3.9%。225050iiRDLlFg250RRDFgii第18頁/共44頁一、繞測(cè)技術(shù)（二）認(rèn)真確定臨界樹 接近相切的臨界樹往往難以判斷，可用： 1. 可從樹干胸徑由上向下觀測(cè)判斷是否相切 2. 通過實(shí)測(cè) D 和 S 確定是否為臨界樹 臨界距公式： 舉例：FgDR5

9、0第19頁/共44頁一、繞測(cè)技術(shù)（三）不得免漏測(cè)或重測(cè) 采取正反繞測(cè)兩次取兩次觀測(cè)平均數(shù)的辦法。 記住起測(cè)方位或第一株繞測(cè)樹 。第20頁/共44頁第二節(jié) 角規(guī)測(cè)樹技術(shù)二、斷面積系數(shù)的選定 采用角規(guī)測(cè)定林分G/hm2時(shí)，由于選擇不同的Fg會(huì)產(chǎn)生以下兩種誤差：1.Fg本身所產(chǎn)生的儀器誤差：這種誤差屬于數(shù)學(xué)期望為0的隨機(jī)誤差，F(xiàn)g越大，誤差越大。 由GFgZ可知，當(dāng)Fg=0.5，1，2，4時(shí)，角規(guī)儀器誤差分別為： 0.5m2 ， 1m2 ， 2m2 ， 4m2 。第21頁/共44頁二、斷面積系數(shù)的選定2. 由于Fg選擇不當(dāng)，使擴(kuò)大樣園半徑過大而產(chǎn)生的觀測(cè)誤差。以林分Dg20cm為例： 當(dāng)Fg=0.5

10、時(shí)， Rmax70.703424m 當(dāng)Fg=1時(shí)， Rmax503417m 當(dāng)Fg=2時(shí)， Rmax35.353412m 當(dāng)Fg=4時(shí)， Rmax25348.5m 樣園的半徑越大，漏測(cè)的概率越大，即觀測(cè)誤差越大。這種誤差顯然是系統(tǒng)誤差。 FgDR50第22頁/共44頁二、斷面積系數(shù)的選定 以上兩種誤差往往是矛盾狀態(tài)： （1）Fg選擇小，儀器誤差減小，而觀測(cè)誤差越大 （2）Fg選擇大，儀器誤差加大，而觀測(cè)誤差減少 Fg的選擇考慮：Dg、P、通視條件、林木分布狀況、地形起伏及工作效率等 。選擇Fg的原則為： (1)觀測(cè)株數(shù)以1020株為宜； (2)用林分Dg和林分密度控制。gF林 分 特 征Fg平

11、均直徑816cm，疏密度為0.30.5的中齡林0.5平均直徑1728cm，疏密度為0.61.0的中、近熟林1.0平均直徑28cm以上，疏密度0.8以上的成、過熟林2或4第23頁/共44頁三、角規(guī)點(diǎn)數(shù)的確定 1. 典型落點(diǎn)：按林分面積大小，選擇能代表林分全體水平的地點(diǎn)選點(diǎn)。2. 隨機(jī)落點(diǎn)：由公式 C變動(dòng)系數(shù)；E相對(duì)誤差限 按變動(dòng)系數(shù)平均30%考慮，若以95%的可靠性抽樣精度達(dá)到80%時(shí)，常設(shè)置9個(gè)角規(guī)點(diǎn)；若抽樣精度要求達(dá)到90%時(shí)，則需設(shè)置36個(gè)角規(guī)點(diǎn)。 林分面積(ha) 1 2 3 4 5 6789101115 16 角規(guī)點(diǎn)個(gè)數(shù) 5 7 91112 14 15 16 17 18222Ectn

12、第24頁/共44頁四、消除林緣誤差（1） 沿林緣內(nèi)側(cè)劃出林緣帶，寬度Rmax Rmax=L/lDmax 例如：某林分中Dmax=40cm，若取Fg=1，則角規(guī)點(diǎn)到林緣的距離(S)應(yīng)大于20m(即 SR)。若取4，則距離應(yīng)大于l0m。 （2）長(zhǎng)方形林地，可進(jìn)行繞測(cè)其半園或1/4園，再將繞測(cè)結(jié)果加倍或乘以4得林地繞測(cè)結(jié)果。第25頁/共44頁五、角規(guī)控制檢尺 角規(guī)控制檢尺:在角規(guī)樣點(diǎn)上，對(duì)繞測(cè)計(jì)數(shù)的樹木量測(cè)其胸徑，并按徑階統(tǒng)計(jì)株數(shù)的工作。 樹干胸徑D，樣圓半徑R和斷面積系數(shù)Fg之間的關(guān)系為： 只要測(cè)量出 D 及樹木距角規(guī)點(diǎn)的實(shí)際水平距離(S)，根據(jù)選用的Fg，可計(jì)算出樣圓半徑(R)，則可視S與R值的

13、大小關(guān)系即可作出計(jì)數(shù)木株數(shù)的判定，即 當(dāng) DFRg50RSRSRS不計(jì)數(shù)株計(jì)為株計(jì)為5 . 01第26頁/共44頁第四節(jié) 用角規(guī)測(cè)定林分每公頃株數(shù)和蓄積量 一、原理 格羅森堡(1958)提出了用角規(guī)測(cè)算單位面積上任意量Y的一般通式：式中Y所調(diào)查林分的每公頃的調(diào)查量； Fg斷面積系數(shù)； yj第j株計(jì)數(shù)木的調(diào)查量； gj第j株計(jì)數(shù)木的斷面積； Z計(jì)數(shù)木株數(shù)。 Z1jgFYjjgy第27頁/共44頁一、原理 調(diào)查量Y是每公頃斷面積時(shí)，即 ，則 如調(diào)查量是每公頃蓄積(M)，即， 則： 即計(jì)數(shù)木的形高之和( )乘以Fg為每公頃蓄積。 如調(diào)查量是每公頃林木株數(shù)(N)，則 ： (株hm2) jjgy )/h

14、mZ(mFF22gZ1jgjjggGjjVy Z1jgZ1jg)(FFjjjhfgVMz1j)(jhfZ1jgFjjgZN第28頁/共44頁二、每公頃株數(shù)的測(cè)定 原理：Fg=G/Z表示每計(jì)數(shù)1株代表G/hm2 。 Fg/gj各徑階每計(jì)數(shù)1株代表N/hm2 。 設(shè)林分中林木共有K個(gè)徑階，其中第j徑階的計(jì)數(shù)木株數(shù)為Zj，該徑階中值的斷面積為gj，則該徑階的每公頃林木株數(shù)為： 各徑階林木株數(shù)(Nj)之和即為林分每公頃林木株數(shù)N，則 jjjZgNgFk1jg1FjjZgN第29頁/共44頁用角規(guī)測(cè)算每公頃林木株數(shù)計(jì)算表(Fg=1) 計(jì)數(shù)木號(hào)胸徑(cm)徑階各徑階株數(shù)12345678912.817.32

15、0.219.520.718.919.316.615.377.7042.5431.2033.4929.7235.6434.1846.2154.381216182088.4249.7339.2931.83122488.4299.4678.58127.32合計(jì)385.06209.27394jg1jZjjjgZNFgjg1第30頁/共44頁三、每公頃蓄積的測(cè)定 （一）角規(guī)控制檢尺法 形高樹高與形數(shù)的乘積（hf）。 無論樹木的形高或林分形高，h和f的乘積比較穩(wěn)定。因此，采用角規(guī)控制檢尺可以準(zhǔn)確地確定林分蓄積量。第31頁/共44頁（一）角規(guī)控制檢尺法 林分蓄積量等于林分各徑階(如K個(gè)徑階)林木材積之和，即

16、 用角規(guī)控制檢尺測(cè)定林分蓄積時(shí) ： 則依據(jù)角規(guī)計(jì)數(shù)木的直徑所在徑階值，由一元材積表中查出相應(yīng)的徑階形高值代替。 角規(guī)控制檢尺測(cè)定每公頃林分蓄積計(jì)算公式為： 當(dāng)在林分中設(shè)n個(gè)角規(guī)控制檢尺點(diǎn)時(shí) ： jjjfhgVM)(K1jK1jjgjZFgjhf )(jjgfhZFM)(K1jijijgfhznFM)(k1jn1i第32頁/共44頁角規(guī)控制檢尺計(jì)算林分每分頃蓄積(Fg=1) 徑階單株材積V (m3)斷面積g(m2)形高fh計(jì)數(shù)株數(shù)Z每公頃蓄積M=FgZ(fh)68 10 12140.01310.02450.03990.05940.08310.002830.005030.007850.011310

17、.015394.6294.8715.0835.2525.400112534.6294.871l0.16626.26016.200合計(jì) 1262.126第33頁/共44頁（二）平均形數(shù)法 由公式：M=GHF 一般針葉樹 f0.5，闊葉樹取 f0.45 例如： 測(cè)得某一柞樹林 H=6.7m，G/hm2=14.5 則 M/hm2=GHF=14.56.70.4545.8m3 H可以目測(cè)或用垂直角規(guī)測(cè)定 此法適于統(tǒng)計(jì)總體，不適合估計(jì)某一林分。第34頁/共44頁（三）平均實(shí)驗(yàn)形數(shù)法 先測(cè)出林分平均高與總斷面積，再?gòu)膒32,表19中查出相應(yīng)樹種的平均實(shí)驗(yàn)形數(shù)（f）值，代入下式計(jì)算林分蓄積：M= G （H+3

18、） f第35頁/共44頁（四）標(biāo)準(zhǔn)表法 用角規(guī)測(cè)得林分的每公頃斷面積(G)和林分平均高( HD )，就可從標(biāo)準(zhǔn)表上查出對(duì)應(yīng)于平均高的每公頃標(biāo)準(zhǔn)斷面積(G標(biāo))和標(biāo)準(zhǔn)蓄積(M標(biāo))，先求出林分疏密度(P)，再求算林分每公頃蓄積： ：GHFGMGMPM標(biāo)標(biāo)標(biāo)第36頁/共44頁第五節(jié) 垂直角規(guī) 日本的平田種男(1955)分別提出用垂直角規(guī)繞測(cè)林分平均高的方法。 垂直角規(guī)是以垂直角作為視角的角規(guī)。 計(jì)數(shù)方法： 公式眼高NZHh100第37頁/共44頁第38頁/共44頁垂直角規(guī)測(cè)高原理 令臨界樹眼高以上樹高為 Hj 樣圓半徑為Rj若取則 ， ，因而,tghRjj43600tgjjhR 222)(jhhRAjjj第39頁/共44頁垂直角規(guī)測(cè)高原理 若林地面積 T=1公頃，每公頃株數(shù)為N，視線與樹干相截的計(jì)數(shù)木株數(shù)為Zh，即擴(kuò)大圓在林地上的覆蓋次數(shù)為Zh ，則擴(kuò)大圓面積總和為： 因而眼高以上的平均高為： 平地林分