單株樹木調(diào)查（森林調(diào)查技術(shù)課件）

問題導(dǎo)入樹干直徑測定的工具樹干直徑簡介一問題導(dǎo)入樹木直徑的測定是單株樹木調(diào)查及林分調(diào)查最基本的工作，在單株樹木材積測定、樹種組成計算、林分蓄積量調(diào)查等方面都能用到。因此需要熟悉直徑測定工具、掌握直徑測定的方法和測量數(shù)值的記錄方法。二樹干直徑簡介樹木直徑：是指樹干橫斷面外緣兩條相互平行切線間的距離。直徑樹干直徑在測算時分為帶皮直徑和去皮直徑兩種。帶皮直徑去皮直徑1胸徑：距根頸向上1.3m處（即距離地面1.3m）的直徑，稱為胸高直徑，簡稱為胸徑。1.3m胸徑2根徑：根頸處的直徑；1/4處直徑：距離根頸1/4樹高處的直徑；1/2處直徑：距離根頸1/2樹高處的直徑；3/4處直徑：距離根頸3/4樹高處的直徑；小頭直徑：指的木材小頭的直徑。其它部位的直徑根徑1/4處直徑1/2處直徑3/4處直徑3三樹干直徑測定的工具

(1)輪尺的構(gòu)造輪尺又稱卡尺，是測定樹木直徑的主要工具，應(yīng)用廣泛。由木質(zhì)或鋁合金制成。其構(gòu)造如圖，由固定腳、滑動腳和測尺三部分組成。輪尺2413輪尺1.固定腳2.滑動腳3.尺身4.樹干橫斷面1固定腳固定在測尺的零端，滑動腳套在測尺上，可以自由滑動。測尺的刻度采用米制，最小刻劃單位為厘米，估讀到毫米。根據(jù)滑動腳在測尺上的位置讀出樹干的直徑。(1)輪尺的構(gòu)造1①固定腳、滑動腳必須垂直于測尺；②固定腳、滑動腳的長度應(yīng)大于測尺最大長度的一半；③測尺刻度要準確、清晰、易讀；④輪尺要輕便、堅固耐用且不變形，易于攜帶；⑤滑動腳在尺身上移動自如。輪尺必須具備的條件：1仔細檢查輪尺的各個條件；使用輪尺測徑時，必須做到輪尺平面與樹干垂直，固定腳和滑動腳與測尺要緊貼樹干，然后讀靠近滑動腳內(nèi)緣的刻劃值；若測定部位斷面形狀不規(guī)則時，測定相互垂直的兩個直徑取平均值；若測定部位長有節(jié)、瘤時，應(yīng)在其上下等距位置測定直徑取平均值。（2）注意事項1輪尺不僅是測定單株樹木直徑的工具，也是進行森林調(diào)查時測定大量樹木直徑的工具。（3）測尺刻度兩種刻劃普通刻劃經(jīng)階刻劃普通刻劃，即從固定腳內(nèi)側(cè)為零開始，米制按厘米刻劃，可以精確到0.1cm，用以量測實際直徑。1

經(jīng)階刻劃，即當輪尺用于森林調(diào)查中測量大量樹木直徑時，為了讀數(shù)和統(tǒng)計、計算的方便，不記載每株樹木的實際直徑，而是按一定的間隔距離（組距）將所測直徑劃分為不同的組，這個組叫直徑組或徑階，用各徑階的中值（徑階值）來表示直徑。

這種將實際直徑按徑階劃分的方法叫直徑整化。1圍尺又稱直徑卷尺，是根據(jù)直徑與圓周長的關(guān)系制作，是用于測定樹木直徑的工具。種類：根據(jù)制作材料的不同，又有布圍尺、鋼圍尺與篾圍尺之分。2圍尺通過圍尺量測樹干的圓周長，換算成直徑。一般長l-3m。圍尺采用雙面（或在一面的上、下）刻劃，一面刻普通米尺；另一面刻上與圓周長相對應(yīng)的直徑讀數(shù)，也就是根據(jù)C=πD的關(guān)系（C為周長，D為直徑）進行刻劃。2優(yōu)點：

攜帶方便，不必經(jīng)常調(diào)整；

當樹干斷面不圓時，不需要測定兩次。缺點：

圍尺測量的直徑往往偏大；

測量時要注意使用圍尺在同一平面上，且與樹干縱軸垂直，否則，可能產(chǎn)生較大的偏差甚至錯誤。2特點鉤尺又稱檢驗尺，是直接在樹干橫斷面上量測直徑的工具，多用來測定堆積原木的小頭直徑。其構(gòu)造如圖所示，是一個長80cm，寬3cm，厚1cm的木尺，尺面上有米制刻度。3鉤尺在刻度零點位置處裝有一金屬鉤，使用尺鉤鉤住所測斷面的邊緣，尺身通過斷面中心，然后讀出斷面另一面所對應(yīng)的刻度值，即為所測斷面直徑。

在鉤尺上有按照2cm整化的徑階刻度。3問題導(dǎo)入布魯萊斯測高器樹木高度的概念克里斯登測高器一問題導(dǎo)入樹木高度的測定是單株樹木調(diào)查及林分調(diào)查基本的工作，在單株立木材積、林分高度、林分蓄積、材積表的編制等方面都能用到。

因此需要熟悉樹高測定工具、掌握樹高的測定的方法。

二樹木高度的概念樹木高度指樹木從地面上根頸到樹干梢頂之間的距離或高度，是表示樹木高矮的調(diào)查因子，是主要的伐倒木和立木測定因子。H其常見的種類有：全高、任意干高、全長等。伐倒木的任意長度均可以用皮尺測定，而立木的高度在2.0m以下，可以隨便測定。超過2.0m以上的高度，必須借助一定的測高儀器來測定。三布魯萊斯測高器布魯萊斯（Blume-Liess）測高器，是德國帕迪（Parde,J.）1966年按照三角原理設(shè)計制作一種實用的測高器。

其主要部件在密封的殼內(nèi)，指針擺動不受風(fēng)力的影響，測定精度較高，同時還可以測定較高大的樹木高度。①瞄準器②制動鈕③啟動鈕④度盤和指針⑤視距器(1)構(gòu)造4在平地測高，測高原理如圖，根據(jù)三角學(xué)中的正切函數(shù)關(guān)系，可得，式中：AB——水平距離；

AE——眼高（儀器高）；

——仰角。(2)測高原理布魯萊斯測高原理在坡地上測高，先觀測樹梢，求得h1；再觀察樹基，求得h2

。若兩次觀測符號相反（仰視為正，俯視為負），則樹木全高H=h1+h2

H樹高人D

H樹梢H樹基異側(cè)，則所測樹木全高為：若兩次觀測符號相同，則H=h1-h2。同側(cè)，則所測樹木全高為：四克里斯登測高器克里斯登測高器為一個長度約35-60cm，寬2-3cm的金屬片，其兩端有直角拐角，上面刻有樹高刻劃，如圖?？死锼沟菧y高器及其刻度(1)儀器構(gòu)造克里斯登測高器的原理是幾何原理，如圖所示。是根據(jù)數(shù)學(xué)中“通過一點的許多直線把兩平行線截成線段時，其相應(yīng)的直線成比例”。在圖中，為克里斯登測高器，為樹木，為立在樹干上2米長的標尺，為眼睛的視點。（2）測高原理幾何測高示意圖當ab∥AB時，過O點的三條直線（即視線OA、OB、OC將兩條平行線（ac、AC）截成相應(yīng)的線段，所截的線段成比例。因為ac∥AC

所以AC∶ac

=BC∶bc則：式中：bc

--下拐角到某一樹高刻劃的距離；ac--兩拐角間的距離；BC--測桿的長度；AC--樹高。從公式中可以看出，由于ac、BC是常量，因此bc和AB互為反比關(guān)系，其中AB越大，bc越小，即樹高愈高，樹高刻劃距離下拐角越近，刻劃愈密。若儀器長ac=30cm，固定標尺BC=2m，將不同樹高代入公式中，即可求得樹高尺的刻度。例如樹高H=5m時，刻度,其樹高刻度類推見表。樹高（m）刻度位置（cm）512106154203克里斯登測高器刻度生長率的概念生長率的意義生長率公式各調(diào)查因子生長率之間的關(guān)系一生長率的概念生長率是指某項調(diào)查因子的連年生長量與該因子原有總量之百分比，亦叫連年生長率。即：

式中：y(t)—樹木的總生長方程；

P(t)—樹木在年齡t時的生長率。顯然，當y（t）為“S”形曲線時，

P(t)是關(guān)于t的單調(diào)遞減函數(shù)。生長率是描述樹木的相對生長速度。二生長率公式（1）基本公式(以材積為例)其中：Pv為材積的生長率；Zv為材積連年生長量；

為材積原有總量。

材積表達式若換樹高、胸徑、斷面積、形數(shù)即得對應(yīng)因子的生長率。

在實際工作中，材積連年生長量常用某一段時間的定期平均生長量代替，即：（2）普雷斯勒公式(以材積為例)又稱為平均生長率公式，比較符合樹木生長實際，而且計算比較簡便，所以該式得到廣泛應(yīng)用。

在實際工作中，由于慢生樹種連年生長量很小，不便量取，故連年生長量常用定期平均生長量代替，則計算連年生長率的原有總生長量就有兩個，一個是n年前的總生長量，另一個是現(xiàn)在的總生長量，因此，常把相鄰兩個齡階的總生長量的平均值作為該調(diào)查因子的原有總量較為合理。根據(jù)生長率公式的定義，可以得出普雷斯勒生長率的一般公式。例：有一株松樹樹齡為120年，現(xiàn)在材積為0.6347m3，10年前材積為0.4796m3,計算材積生長率？

普雷斯勒公式適應(yīng)性較好，是計算生長率的常用公式。

將普雷斯勒公式中的材積換為樹高、胸徑、斷面積、形數(shù)即得對應(yīng)因子的生長率。三生長率的意義（1）能夠預(yù)估未來某一間隔期的生長量用當前的生長率乘以材積得到生長量，可以用該生長量預(yù)估未來某段時期的生長量。（2）可以比較樹木生長力的強弱不同大小的樹木，不能用連年生長量比較樹木生長的快慢，判斷它們生長力的強弱用生長率比較，生長率大的表明生長勢強。例

有兩株樹木，第一株材積為2.37m3，經(jīng)測定連年生長量為0.0292m3；第二株材積為2.84m3，經(jīng)測定連年生長量為0.0325m3,比較它們生長率的強弱。

若用連年生長量絕對值比較，則直接可以看出第二株樹的連年生長量較大，但由于原有總量不同，須用生長率公式計算比較。解：經(jīng)計算比較，pv1＞pv2,第一株生長能力強，相對生長速度大于第二株。四各調(diào)查因子生長率之間的關(guān)系（1）斷面積生長率()與胸徑生長率()的關(guān)系即斷面積生長率等于胸徑生長率的兩倍。（2）樹高生長率(PH)與胸徑生長率(PD)的關(guān)系

即林木的樹高與胸徑之間可用如下冪函數(shù)表示：式中：H—t年時的樹高；D—t年前的胸徑；a—方程系數(shù)；k—反映樹高生長能力的指數(shù),k=0～2。

即樹高生長率近似地等于胸徑生長率的k倍。k值是反映樹高生長能力的指數(shù)。①當k≈0時：樹高趨于停止生長，這一現(xiàn)象多出現(xiàn)在樹齡較大的時期，說明樹高生長率為零，即

。②當k＝1時：樹高生長與胸徑生長成正比。③當k>1時：即樹高生長旺盛。

樹木的平均k值，大致變化在0～2。

根據(jù)大量材料分析結(jié)果表明，林分中的平均k值與林木生長發(fā)育階段和樹冠長度占樹干高度的百分數(shù)均有關(guān)。

（3）材積生長率與胸徑生長率、樹高生長率及形數(shù)生長率之間的關(guān)系或

現(xiàn)將樹高生長率與胸徑生長率的關(guān)系式

代入

中，且假設(shè)在短期內(nèi)形數(shù)變化較小(即)，則材積生長率近似等于

以上推證的結(jié)果可為通過胸徑生長率測定立木材積生長量提供了理論依據(jù)。

在分析材積生長率時，通常假定形數(shù)在短期內(nèi)不變，但實際上形數(shù)也在變化，其變化規(guī)律大致是：

(1)幼、中齡或樹高生長較快時，形數(shù)的變化大；成、過熟林或樹高生長較慢時，形數(shù)變化較小。

(2)一般情況下，形數(shù)生長率是負值，但特殊情況下可能出現(xiàn)正值。(3)調(diào)查的間隔期較短時，形數(shù)的變化較小。所以，公式只適用于年齡較大和調(diào)查間隔期較短時確定材積生長率。生長量的概述連年生長量與平均生長量的關(guān)系生長量的種類一生長量樹木的生長是一個不可逆的過程，其生長特點比較明顯。概念：將樹木的種子發(fā)芽后，在一定條件下隨著時間的變化，其各種調(diào)查因子所發(fā)生的變化叫生長，變化的量叫做生長量。樹種的生物學(xué)特性樹木的年齡、環(huán)境條件人為經(jīng)營措施2.影響樹木生長的因子3.生長量的作用生長量可以作為評定立地條件好壞及經(jīng)營措施效果的指標，正確地分析研究并掌握林木的生長規(guī)律，采用相應(yīng)的經(jīng)營管理措施，可以改善樹木的生長狀況，提高生長量，從而達到優(yōu)質(zhì)、速生、高產(chǎn)的目的。二生長量的種類分類實際生長量平均生長量連年生長量總生長量定期生長量總平均生長量定期平均生長量兩種依據(jù)調(diào)查因子直徑生長量材積生長量樹高生長量斷面積生長量形數(shù)生長量（1）總生長量：樹木自種植開始至調(diào)查時整個期間累積生長的總量。它是樹木的最基本生長量，其它種類的生長量均可由它派生而來。（2）定期生長量（Zn）：樹木在定期n年間的生長量為定期生長量。（3）連年生長量連年生長量指一年間的生長量，又叫年生長量。以材積為例，連年生長量是用現(xiàn)在的材積減去一年前的材積，即：（4）總平均生長量總平均生長量簡稱為平均生長量，是指樹木的總生長量被年齡除所得的商。例如，a年時的材積為，則材總平均生長量為：（5）定期平均生長量定期平均生長量

是指樹木在一間隔期的生長量除以間隔的年限所得的商。

對于生長較慢的樹種，由于連年生長量變化很小，測定困難，精度不高，因此，常用定期平均生長量代替連年生長量。

速生樹種可以直接利用連年生長量公式求得。三連年生長量與平均生長量的關(guān)系

連年生長量與平均生長量均從零開始，以后隨年齡的遞增而上升，達到生長的最大值以后又逐漸下降。

以材積為例，如圖所示，實線表示連年生長量，虛線表示平均生長量，橫坐標表示樹木的年齡，縱坐標表示樹木的材積。從圖上可以發(fā)現(xiàn)它們有如下的關(guān)系。（1）當樹木在幼年時，連年生長量和平均生長量都隨著年齡的增加而增加，但連年生長量增加的速度較快。（2）連年生長量到達最高峰的時間比平均生長量來的早。連年生長量和平均生長量的關(guān)系曲線（3）平均生長量到達最高峰時，連年生長量等于平均生長量，兩條曲線相交。在林業(yè)生產(chǎn)上將材積平均生長量達到最大值時的年齡稱作數(shù)量成熟齡。（4）當平均生長量達到最大值以后，由于連年生長量的衰減較快，此后連年生長量一直小于平均生長量。

樹高、胸徑、斷面積和材積都存在這種規(guī)律，各調(diào)查因子平均生長量到達最高峰的年齡是不同的。到達最高峰的年齡由早到晚的排列次序依次是樹高、胸徑、斷面積和材積。

上述是正常情況下的生長規(guī)律，如果氣候出現(xiàn)異常，如干旱病蟲害等災(zāi)害或者人為經(jīng)營活動的影響，可能導(dǎo)致兩條曲線相交數(shù)次或者不相交，因此，可以用連年生長量的變化情況鑒定經(jīng)營效果、判斷災(zāi)害的危害程度。以直徑為橫坐標，以樹高為縱坐標，在各斷面高的位置上，按各齡階直徑大小、繪縱剖面圖?？v剖面圖的直徑與高度的比例要恰當，縱剖面圖有利于直觀認識樹干的生長情況。一般樹高按照1：100，直徑按照1：4的比例繪圖，即樹高與直徑之比為25倍。先在圖上的適當位置畫一條縱線，表示干軸，在縱線上按規(guī)定的比例定出各斷面高度點，以及各齡階的樹高點。再通過各斷面高度點繪出與縱線垂直的平行橫線，表示各圓盤斷面的位置。直徑樹高生長進程表直徑樹高生長進程表（續(xù)表）直尺，毫米方格紙，鉛筆等文具。在根頸斷面的橫線上，于干軸兩側(cè)注明齡階，在樹干縱剖面圖的左側(cè)注明各區(qū)分段距根頸的高度，右側(cè)注明各區(qū)分段中央斷面距根頸的高度。樹干縱剖面圖是樹干解析的重要成果之一，它不但顯示出樹木各齡階的高度、直徑及干形的變化情況，還可以從圖中量取以前各齡階的梢底直徑，以便計算各齡階樹干的梢頭材積。問題：1、很容易把各齡階的直接當作是半徑描繪在各斷面高位置上；2、縱橫比例不協(xié)調(diào)；3、梢底位置容易弄錯。查數(shù)各圓盤的年輪數(shù)各齡階樹高的計算各齡階直徑的量測繪制樹干縱剖面圖各齡階樹干材積的計算繪制各種生長曲線圖計算各調(diào)查因子各種生長量在解析木查數(shù)年齡之前，要將解析木整體放在一起，看看有無遺漏的解析木圓盤。如樹高14.2m,按照2m不等區(qū)分，圓盤個數(shù)為8個，如圖解析木系列圓盤一查數(shù)各圓盤的年輪數(shù)將圓盤工作面刨光，通過髓心劃出東西、南北兩條直線，從里向外查數(shù)年輪數(shù)。該年輪數(shù)即為解析木年齡。

注意：四個方向所查年輪數(shù)應(yīng)該相同。然后查數(shù)各圓盤的年輪數(shù)并確定該樹的齡階位置。方法如下：①在0號盤的兩條直線上，用大頭針由髓心向外按齡階（5年或10年）查數(shù)，標出該樹各齡階位置，并記錄它的總年輪數(shù)和斷面高（最外側(cè)可能不足一個完整的齡階）。各齡階的確定2

②用大頭針在其余圓盤的兩條直徑線上自外向內(nèi)標出各齡階的位置，首先根據(jù)0號盤最外側(cè)剩余的年輪數(shù)標定該樹最外側(cè)的齡階位置；再由外向髓心按齡階（5年或10年）查數(shù)，標出該樹其余各齡階位置，并記錄它的總年輪數(shù)和斷面高。如50年生的樹，以10年為一齡階，其齡階劃分為50、40、30、20、10。

3如圖所示為某解析木“0”號圓盤和“I”號圓盤的齡階標定示意圖。4二各齡階直徑的量測確定齡階后，由圓盤外側(cè)向里逐一確定齡階值，用直尺分別在各圓盤東西和南北兩個方向量測各齡階直徑及最后期間的去皮和帶皮直徑，取平均數(shù)作為該齡階直徑（精確到0.1cm）。將各齡階直徑填入用表中。量測各齡階直徑直徑樹高生長進程表解析木各圓盤直徑檢尺表2三各齡階樹高的計算內(nèi)插法由于樹木年齡與各圓盤的年輪數(shù)之差就是樹木長至該圓盤斷面高所需年數(shù)，一般情況下，這種方法推算各齡階高可能產(chǎn)生半年的誤差，通常將所需的生長時間加半年，用內(nèi)插的方法即可求出各齡階的樹高。1根據(jù)各圓盤斷面高和達到各斷面高所需的年數(shù)，用比例法求算各齡階樹高。例：樹木生長至1.3m需要的時間是15.5年，生長至3.6m需要25.5年，求20年的樹高是多少？得出：1圖解法以橫座標表示年齡，縱座標表示斷面高，按比例繪制樹高生長曲線（用折線表示）。從該曲線圖上可查出各齡階樹高。1020304050H(m)樹高生長量曲線T（年）36912四繪制樹干縱剖面圖以橫坐標為直徑，縱坐標為樹高，在各斷面高的位置上按各齡階直徑的大小，繪成樹干縱剖面圖。

五各齡階樹干材積的計算各齡階材積按中央斷面區(qū)分求積法計算。除最大年齡樹干的帶皮材積與去皮材積可直接計算外，其他各齡階材積的計算，需要確定梢頭長度，梢底直徑等有關(guān)參數(shù)。①各齡階樹干完整的區(qū)分段數(shù)：它可由樹干縱剖面圖查數(shù)，亦可由該齡階樹高根據(jù)區(qū)分段長計算。②各齡階樹干各區(qū)分段材積計算根據(jù)該齡階樹干的區(qū)分段數(shù)，由該齡階各中央斷面圓盤的直徑檢尺記錄，按中央斷面區(qū)分求積式求各齡階樹干各區(qū)分段材積。解析木區(qū)分示意圖0H=11.8m2.64.66.68.610.61.33.65.67.69.6解析木圓盤截取示意圖10.6由于該解析木長度為11.8米，其區(qū)分段長度為2米，按不等長區(qū)分，則各區(qū)分段位置分別為：2.6、4.6、6.6、8.6、10.6，解析木梢長為1.2米,用示意圖表示各區(qū)分段位置步驟如下：1）計算各齡階完整段的材積

1m區(qū)分時，各齡階完整段的材積=1×g；

2m不等長區(qū)分時，第一段材積=2.6×g，其他各完整段的材積=2×g；

2m等長區(qū)分時，各完整段的材積=2×g。解析木50年生（50齡階）樹高為11.8m，則其樹干材積為：各齡階樹干梢頭材積計算①確定各齡階梢頭長度各齡階梢頭長度=各齡階樹高-完整區(qū)分段的總長度。1m區(qū)分時，完整區(qū)分段