角规测树实用PPT课件PPT课件

1、前言 角规(angle gauge)是以一定视角构成的林分测定工具。 1947奥地利林学家毕特利希（Bitterlich W）发明了角规测定林分每公顷断面积的理论和方法。 特点：不用设置标准的进行森林调查。 我国1957年引进 。第1页/共44页第一节 常用角规测器 一、杆式角规 构造：长度为L的木尺的一端安装一个缺口宽度为 l 的金属片 断面积系数（Fg） ： 视角：取决于l 和L的大小。最常用的角规其l 1cm, L=50cm, Fg1，而视角2)(2500LlFg4 .45 812)50/5 . 0(tano1第2页/共44页杆式角规（芬兰）第3页/共44页杆式角规的设计 当L50cm时

2、 l= 0.707 Fg=0.5 l= 1.0 Fg=1 l= 1.414 Fg=2 l= 2.0 Fg=4 当L70cm时 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页/共44页一、杆式角规 使用方法 （1）选点：在远离林缘（50m）的林内选一测点，以此点为旋转中心，绕测一周并计数。 （2）绕测计数方法：与角规视线相割的计数 1株， 相切的计数 0.5 株，相离的计数为 0。 （3）林分每公顷断面积：GFgZ Fg为角规断面积系数；Z为绕测总计数 绕测：用角规逐株观测树木并进行计数的工作。 临界树：与角规视线

3、相切的树。第5页/共44页二、棱镜角规 构造、原理：光线折射产生位移。 用法：横持镜片，透过镜片观测胸高部位，树干影象产生位移：第6页/共44页三、速测镜(relascope) 毕特利希(Bitterlieh W，1952)研制，主要用于角规测。 我国华网坤等(1963)仿造设计投产。 有关速测镜的构造、原理、功能及使用方法见第一章。第7页/共44页四、自平杆式角规 简易杆式角规的基础上作了两点重大改进： （1）角规改为杆长可变； （2）具有自动改正坡度的功能 ，其原理： 当坡度为 度时 ，缺口宽度 l 相应变窄成为 缺口宽度为lcm，对应的拉杆长度为50cm，即断面积系数 Fg=1 。)co

4、s(l第8页/共44页第二节 角规测树的基本原理 一、多重同心圆原理 这种原理是以测点为中心，对每株树作一圆形样地（样圆）。样圆的面积取决于D的大小，因此样地的面积是可变的，故称不等概抽样。1）假设林内所有林木地胸径相等为 Dj，如图 设P2为临界树（相切），则用角规绕测时，形成以 Rj为半径，O为中心的假想扩大圆 令角规尺长为L，缺口宽为l， 则:样圆面积：jjDlLR222jjjDlLRS第9页/共44页一、多重同心圆原理2）若假想圆样地内共有Zj株树时，即角规绕测计数为Zj ，则样圆内的树木断面积为：3）将样圆面积换算为1公顷时，林木每公顷断面积可表示为：令： 则：24jjjDZgjjj

5、jjjjZLlDlLDZSgG222225001000041000022500LlFgjgjZFhmG2第10页/共44页一、多重同心圆原理4）原理的推广应用：在实际林分中，树木的直径并非相等，且有粗细、远近之分。设林分中共有m个直径组Dj（j1，2，3.m)。按上述原理，用角规绕测时，实际上对每组直径Dj均形成一个以O为中心，以Rj为半径的m个假想样圆，从而形成m多重重叠的同心圆。凡落在相应同心圆内的则计数为1或0.5，反之不计数。显然林分的总断面积为：ZFZFZFZFZFGGGhmGgmjigmgggm121212第11页/共44页一、多重同心圆原理5）若在林分中设置了n个角规点进行观测时

6、，其计算林分每公顷断面积公式应改为：式中：Zi为第i个角规点上计数的树木株数。)/(12211hmmZFZnFGnGgniignii第12页/共44页一、多重同心圆原理 Fg的确定：当L50cm时 l= 0.707 Fg=0.5 l= 1.0 Fg=1 l= 1.414 Fg=2 l= 2.0 Fg=4250LlFg第13页/共44页二、扩大圆原理(Grosenbaugh LR1952) 假设：林地面积为T公顷，林地上有N株树， 把每棵树的胸径Dj（j1，2，3.N)扩大 倍 所构成的样圆成为扩大圆，其半径为： 把林地上的所有树木的扩大圆，作一投影图：lLjjDlLR第14页/共44页二、扩大

7、圆原理令某一直径为Dj的树木，其扩大圆面积为Aj，树木的断面积为gj。则：则一株树的扩大圆面积为：gijjjjjFlLKhmglLmglLlLDDlLRA12100001)(2100001)(224222222222令：单位单位jjgKA第15页/共44页二、扩大圆原理 在T hm2林地上，共有N株树木， 其扩大圆彼此重叠。若在T公顷扩大圆内随机落点可以得到平均覆盖次数 ，则扩大圆总面积与林地面积T的关系为：等式两边同除KT，得ZNjNjjjgKTZA11)/(1221hmmZKTgNjj第16页/共44页二、扩大圆原理上式右端项为每公顷断面积，所以：若林地上第i个点(如i为角规点)被覆盖Zi

8、次时，则 同理，利用林地内n个点(即n个角规点)，被覆盖次数Zi，推算林分每公顷断面积时，则 )/(1221hmmZFZKTgGgNjj)/(22hmmZFGigi)/(12211hmmZFZnFGnGgniignii第17页/共44页第三节 角规测树技术一、绕测技术 （一）点位不能发生位移 若发生位移则：一般R20cm时，误差为3.9%。225050iiRDLlFg250RRDFgii第18页/共44页一、绕测技术（二）认真确定临界树 接近相切的临界树往往难以判断，可用： 1. 可从树干胸径由上向下观测判断是否相切 2. 通过实测 D 和 S 确定是否为临界树 临界距公式： 举例：FgDR5

9、0第19页/共44页一、绕测技术（三）不得免漏测或重测 采取正反绕测两次取两次观测平均数的办法。 记住起测方位或第一株绕测树 。第20页/共44页第二节 角规测树技术二、断面积系数的选定 采用角规测定林分G/hm2时，由于选择不同的Fg会产生以下两种误差：1.Fg本身所产生的仪器误差：这种误差属于数学期望为0的随机误差，Fg越大，误差越大。 由GFgZ可知，当Fg=0.5，1，2，4时，角规仪器误差分别为： 0.5m2 ， 1m2 ， 2m2 ， 4m2 。第21页/共44页二、断面积系数的选定2. 由于Fg选择不当，使扩大样园半径过大而产生的观测误差。以林分Dg20cm为例： 当Fg=0.5

10、时， Rmax70.703424m 当Fg=1时， Rmax503417m 当Fg=2时， Rmax35.353412m 当Fg=4时， Rmax25348.5m 样园的半径越大，漏测的概率越大，即观测误差越大。这种误差显然是系统误差。 FgDR50第22页/共44页二、断面积系数的选定 以上两种误差往往是矛盾状态： （1）Fg选择小，仪器误差减小，而观测误差越大 （2）Fg选择大，仪器误差加大，而观测误差减少 Fg的选择考虑：Dg、P、通视条件、林木分布状况、地形起伏及工作效率等 。选择Fg的原则为： (1)观测株数以1020株为宜； (2)用林分Dg和林分密度控制。gF林 分 特 征Fg平

11、均直径816cm，疏密度为0.30.5的中龄林0.5平均直径1728cm，疏密度为0.61.0的中、近熟林1.0平均直径28cm以上，疏密度0.8以上的成、过熟林2或4第23页/共44页三、角规点数的确定 1. 典型落点：按林分面积大小，选择能代表林分全体水平的地点选点。2. 随机落点：由公式 C变动系数；E相对误差限 按变动系数平均30%考虑，若以95%的可靠性抽样精度达到80%时，常设置9个角规点；若抽样精度要求达到90%时，则需设置36个角规点。 林分面积(ha) 1 2 3 4 5 6789101115 16 角规点个数 5 7 91112 14 15 16 17 18222Ectn

12、第24页/共44页四、消除林缘误差（1） 沿林缘内侧划出林缘带，宽度Rmax Rmax=L/lDmax 例如：某林分中Dmax=40cm，若取Fg=1，则角规点到林缘的距离(S)应大于20m(即 SR)。若取4，则距离应大于l0m。 （2）长方形林地，可进行绕测其半园或1/4园，再将绕测结果加倍或乘以4得林地绕测结果。第25页/共44页五、角规控制检尺 角规控制检尺:在角规样点上，对绕测计数的树木量测其胸径，并按径阶统计株数的工作。 树干胸径D，样圆半径R和断面积系数Fg之间的关系为： 只要测量出 D 及树木距角规点的实际水平距离(S)，根据选用的Fg，可计算出样圆半径(R)，则可视S与R值的

13、大小关系即可作出计数木株数的判定，即 当 DFRg50RSRSRS不计数株计为株计为5 . 01第26页/共44页第四节 用角规测定林分每公顷株数和蓄积量 一、原理 格罗森堡(1958)提出了用角规测算单位面积上任意量Y的一般通式：式中Y所调查林分的每公顷的调查量； Fg断面积系数； yj第j株计数木的调查量； gj第j株计数木的断面积； Z计数木株数。 Z1jgFYjjgy第27页/共44页一、原理 调查量Y是每公顷断面积时，即 ，则 如调查量是每公顷蓄积(M)，即， 则： 即计数木的形高之和( )乘以Fg为每公顷蓄积。 如调查量是每公顷林木株数(N)，则 ： (株hm2) jjgy )/h

14、mZ(mFF22gZ1jgjjggGjjVy Z1jgZ1jg)(FFjjjhfgVMz1j)(jhfZ1jgFjjgZN第28页/共44页二、每公顷株数的测定 原理：Fg=G/Z表示每计数1株代表G/hm2 。 Fg/gj各径阶每计数1株代表N/hm2 。 设林分中林木共有K个径阶，其中第j径阶的计数木株数为Zj，该径阶中值的断面积为gj，则该径阶的每公顷林木株数为： 各径阶林木株数(Nj)之和即为林分每公顷林木株数N，则 jjjZgNgFk1jg1FjjZgN第29页/共44页用角规测算每公顷林木株数计算表(Fg=1) 计数木号胸径(cm)径阶各径阶株数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合计385.06209.27394jg1jZjjjgZNFgjg1第30页/共44页三、每公顷蓄积的测定 （一）角规控制检尺法 形高树高与形数的乘积（hf）。 无论树木的形高或林分形高，h和f的乘积比较稳定。因此，采用角规控制检尺可以准确地确定林分蓄积量。第31页/共44页（一）角规控制检尺法 林分蓄积量等于林分各径阶(如K个径阶)林木材积之和，即

16、 用角规控制检尺测定林分蓄积时 ： 则依据角规计数木的直径所在径阶值，由一元材积表中查出相应的径阶形高值代替。 角规控制检尺测定每公顷林分蓄积计算公式为： 当在林分中设n个角规控制检尺点时 ： jjjfhgVM)(K1jK1jjgjZFgjhf )(jjgfhZFM)(K1jijijgfhznFM)(k1jn1i第32页/共44页角规控制检尺计算林分每分顷蓄积(Fg=1) 径阶单株材积V (m3)断面积g(m2)形高fh计数株数Z每公顷蓄积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合计 1262.126第33页/共44页（二）平均形数法 由公式：M=GHF 一般针叶树 f0.5，阔叶树取 f0.45 例如： 测得某一柞树林 H=6.7m，G/hm2=14.5 则 M/hm2=GHF=14.56.70.4545.8m3 H可以目测或用垂直角规测定 此法适于统计总体，不适合估计某一林分。第34页/共44页（三）平均实验形数法 先测出林分平均高与总断面积，再从p32,表19中查出相应树种的平均实验形数（f）值，代入下式计算林分蓄积：M= G （H+3

18、） f第35页/共44页（四）标准表法 用角规测得林分的每公顷断面积(G)和林分平均高( HD )，就可从标准表上查出对应于平均高的每公顷标准断面积(G标)和标准蓄积(M标)，先求出林分疏密度(P)，再求算林分每公顷蓄积： ：GHFGMGMPM标标标第36页/共44页第五节 垂直角规 日本的平田种男(1955)分别提出用垂直角规绕测林分平均高的方法。 垂直角规是以垂直角作为视角的角规。 计数方法： 公式眼高NZHh100第37页/共44页第38页/共44页垂直角规测高原理 令临界树眼高以上树高为 Hj 样圆半径为Rj若取则 ， ，因而,tghRjj43600tgjjhR 222)(jhhRAjjj第39页/共44页垂直角规测高原理 若林地面积 T=1公顷，每公顷株数为N，视线与树干相截的计数木株数为Zh，即扩大圆在林地上的覆盖次数为Zh ，则扩大圆面积总和为： 因而眼高以上的平均高为： 平地林分