單株樹木材積測定ppt課件

1、第第1章章 單株樹木材積測定單株樹木材積測定內(nèi)容提要內(nèi)容提要 基本測樹因子基本測樹因子 樹干形狀樹干形狀 伐倒木樹干材積測定伐倒木樹干材積測定 立木材積測定立木材積測定 概述樹木是由樹干體積占6070）、樹根體積占15左右和枝葉體積占15左右所構(gòu)成 。立木(standing tree) ：生長著的樹木。伐倒木(felled tree) ：立木伐倒后打去枝椏所剩余的主干。材積：樹干的體積。第一節(jié) 基本測樹因子 基本測樹因子基本測樹因子 ：樹木的直接測量因子如樹干的直徑、：樹木的直接測量因子如樹干的直徑、樹高等樹高等 ）及其派生的因子如樹干橫斷面積、樹干材積、）及其派生的因子如樹干橫斷面積、樹干材

2、積、形數(shù)等形數(shù)等 ）。）。樹干直徑：指垂直于樹干軸的橫斷面上的直徑樹干直徑：指垂直于樹干軸的橫斷面上的直徑Diameter）。用）。用D或或d表示表示胸高直徑：位于距根頸胸高直徑：位于距根頸1.3m處的直徑，簡稱為胸徑處的直徑，簡稱為胸徑DBH，diameter at breast height）。）。樹高樹高tree height）：樹干的根頸處至主干梢頂?shù)母叨?。）：樹干的根頸處至主干梢頂?shù)母叨?。胸高斷面積胸高斷面積(basal area of breast-height) ：樹干：樹干 1.3m處的處的斷面積。斷面積。樹干材積：指根頸以上樹干的體積樹干材積：指根頸以上樹干的體積(volum

3、e)，記為，記為V。 第二節(jié) 樹干形狀 樹干直徑隨從根頸至樹梢其樹干直徑呈現(xiàn)出由大到小的變化規(guī)律，變化多樣。影響因子：1內(nèi)因：遺傳特性、生物學(xué)特性、年齡和枝條著生情況；2外因環(huán)境條件）：立地條件、氣候因素、林分密度和經(jīng)營措施等 任何規(guī)則的幾何體，若要計算其體積必須先知其形狀。樹干形狀是由樹干的橫斷面形狀和縱斷面形狀綜合構(gòu)成。一、樹干橫斷面形狀一、樹干橫斷面形狀 樹干橫斷面：假設(shè)過樹干中心有一條縱樹干橫斷面：假設(shè)過樹干中心有一條縱軸線稱為干軸），與干軸垂直的切面。軸線稱為干軸），與干軸垂直的切面。 樹干橫斷面形狀近似圓形，更接近橢圓樹干橫斷面形狀近似圓形，更接近橢圓形。為了計算方便通常視其為圓形

4、，平形。為了計算方便通常視其為圓形，平均誤差不超過均誤差不超過3。 樹干橫斷面的計算公式為：樹干橫斷面的計算公式為： 24dg二、樹干縱斷面形狀二、樹干縱斷面形狀（一基本概念縱斷面：沿樹干中心假想的干軸將其縱向剖，所得縱剖面的形狀。干曲線stem curve）：圍繞縱剖面的那條曲線。干曲線方程將干曲線用數(shù)學(xué)公式予以表達(dá)。二、樹干縱斷面形狀二、樹干縱斷面形狀干曲線自基部向梢端的變化大致可歸納為：凹曲線、平行于x軸的直線、拋物線和相交于y軸的直線這4種曲線類型。 干曲線圍繞干軸旋轉(zhuǎn)可得四種幾何體：凹曲線體D）、圓柱體C）、截頂拋物線體B和圓錐體A） 。（二干曲線式（二干曲線式（1孔茲Kunze、M

5、.,1873干曲線式 ：式中 y 樹干橫斷面半徑； x樹干梢頭至橫斷面的長度； P系數(shù)； r形狀指數(shù)。 形狀指數(shù)r的變化一般在03，當(dāng)r分別取0、1、2、3數(shù)值時，則可分別表達(dá)上述4種幾何體。 rPxy2（二干曲線式（二干曲線式（2分段二次多項式Burkhart and Max,1976） ：式中 y =d2/D2； x=h/H； b1b4系數(shù)； d在樹干h高處的帶(去)皮直徑； h地面起算的高度或至某上部直徑限； D帶皮胸徑(cm) ； H全樹高(m) 。 22241213222122)()()1()1(IHhabIHhabHhbHhbDd2, 1,/, 0/, 111iaHhaHhIi當(dāng)當(dāng)

6、第三節(jié) 伐倒木樹干材積測定一、一般求積式一、一般求積式（一樹干完頂體求積式（一樹干完頂體求積式 1. 用下底斷面用下底斷面g0和長度求體和長度求體積積 2. 中央斷面中央斷面g0.5和長度求體和長度求體積積（二截頂體求積式（二截頂體求積式 1. 用兩端斷面積求體積用兩端斷面積求體積 2. 用中央斷面積求體積用中央斷面積求體積二、伐倒木近似求積式二、伐倒木近似求積式（一平均斷面積近似求積式（一平均斷面積近似求積式 （Smalian ，1806 ）（二中央斷面積近似求積式（二中央斷面積近似求積式Huber，1825）（三牛頓近似求積式（三牛頓近似求積式 （Reiker, 1849）LdLgV221

7、214LddLggVnn24212200LgLggVn2102231伐倒木近似求積式的精度伐倒木近似求積式的精度 以上三種近似求積式計算截頂木段材積時：牛頓近似求積式精度雖高，但測算工作較繁；中央斷面近似求積式精度中等，但測算工作簡易，實際工作中主要采用中央斷面積近似求積式；平均斷面近似求積式雖差，但它便于測量堆積材，當(dāng)大頭離開干基較遠(yuǎn)時，求積誤差將會減少。 三、伐倒木區(qū)分求積式三、伐倒木區(qū)分求積式為了提高木材材積的測算精度，根據(jù)樹干形狀變化的特點，可將樹干區(qū)分成若干等長或不等長的區(qū)分段，使各區(qū)分段干形更接近于正幾何體，分別用近似求積式測算各分段材積，再把各段材積合計可得全樹干材積。該法稱為區(qū)

8、分求積法(measuremental method by section)。在樹干的區(qū)分求積中，梢端不足一個區(qū)分段的部分視為梢頭，用圓錐體公式計算其材積。 lgV 31（一中央斷面區(qū)分求積式 將樹干按一定長度通常1或2m分段，量出每段中央直徑和最后不足一個區(qū)分段梢頭底端直徑， ，利用中央斷面近似求積式110求算各分段的材積 并合計：321VVVVVVn 31321lglglglglgn niilggl131（二平均斷面區(qū)分求積式 根據(jù)平均斷面近似求積式，按上述同樣原理和方法，可以推導(dǎo)出平均斷面區(qū)分求積式為：式中: g0 樹干底斷面積； gn 梢頭木底斷面積； gi 各區(qū)分段之間的斷面積； l、

9、 l分別為區(qū)分段長度及梢頭木長度。 lglgggVnniin3121110（三區(qū)分求積式的精度在同一樹干上，某個區(qū)分求積式的精度主要取決于分段個數(shù)的多少，段數(shù)愈多，則精度愈高。 區(qū)分段數(shù)一般以不少于5個為宜： （1當(dāng)H15m時，l=2m （2當(dāng)7H15m時，l=1m （3當(dāng)H7m時，l=0.5m（四直徑和長度的測量誤差對材積（四直徑和長度的測量誤差對材積計算的精度影響計算的精度影響 樹干的材積為V=gL，如長度L和斷面積g測定有誤差時，其材積誤差近似為 ：當(dāng)多次測量時，直徑標(biāo)準(zhǔn)誤差百分?jǐn)?shù)d%）與長度標(biāo)準(zhǔn)誤差百分?jǐn)?shù)L%）對材積標(biāo)準(zhǔn)誤差百分?jǐn)?shù)V%）的影響可用下式表示： LdVPPP 22224Ld

10、V第四節(jié) 單株立木材積測定一、立木測定特點一、立木測定特點 （1立木高度：一般用測高器測立木高度：一般用測高器測定定H1.3 m時， 說明f1.3是關(guān)于r的減函數(shù)。 當(dāng)r=1，干形為拋物線體，那么 f1.31/2。 當(dāng)r=2，干形為圓錐體，那么 f1.31/3。 當(dāng)r=3，干形為凹曲線體，那么 f1.31/4。 當(dāng)H低矮時，即 f1.3是關(guān)于r的增函數(shù)。 解得：當(dāng)r=1時，h3.304 當(dāng)r=2時，h4.586 當(dāng)r=3時，h18m的樹木，其誤差一般不超過5% 。cqf23 . 1（三形數(shù)與形率的關(guān)系（三形數(shù)與形率的關(guān)系 （3希費爾Schiffel ，1899） 公式：該式屬于經(jīng)驗公式，是用云

11、杉、落葉松、松樹和冷杉 等樹種測定出f1.3、 q2和 h，繪圖后用圖解法解出參數(shù)。形數(shù)、形率和樹高的變化規(guī)律：（1當(dāng)形率相同時， f1.3隨樹高的增大而增大；（2當(dāng)樹高相同時， f1.3隨形率的增大而增加。 hqqf2223 . 132. 066. 0140. 0（三近似求積法 形數(shù)法 ：由希費爾 公式計算形數(shù)后由公式 V=g1.3h f1.3 計算樹干材積。 平均實驗形數(shù)法 ：V=g1.3(h3) f 丹琴Senzin, 1929略算法： 當(dāng)樹高h(yuǎn)=25-30m時，計算結(jié)果可靠。23 . 123 . 13 . 123 . 1001. 051. 02544ddhfdV（四望高法Pressle

12、r ，1855） 望點 ：樹干上部直徑恰好等于1/2胸徑處的部位 。望高h(yuǎn)R） ：自地面到望點的高度 。測得胸徑和望高h(yuǎn)R） ，那么23 . 1323 . 1RhgV望高法公式證明設(shè)胸高以上樹干材積為V1， 胸高以下樹干材積為V2； l為望高以上樹干長度。 由于曲線方程y2=Pxr可得：兩邊同被1減得： rRlhPPldd3 . 12123 . 123 . 1lhlRr3 . 121/2lhhRRrr3 . 13 . 1212/2/23 . 11223 . 1/2/2RrrRhlh望高法公式證明由樹干的一般求積式可得： 當(dāng)r=1或r=2時，那么 將胸高以下部分當(dāng)作圓柱體，其材積為：故全樹干材積為： 3 . 1122113 . 111/2/23 . 13 . 11RrrRhgrlhgrV3 . 1323 . 11RhgV3 . 123 . 1 gV 3 . 13 . 1213 . 13 . 132ghgVVVR23 . 1323 . 1Rhg望高法適應(yīng)性：普雷斯勒以80株云杉檢查結(jié)果，最大正誤差為8.7%，最大負(fù)誤差為8.0%，平均誤差為-0.89%，其他人試驗結(jié)果，平均誤差為4%-5%。 該法適用于測定主干明顯，而樹冠比較稀疏的林木。該法需要精密的測樹儀器。優(yōu)點：能迅速求得立木材