1、第5章 林分蓄積量測(cè)定,內(nèi)容提要 標(biāo)準(zhǔn)木法 材積表法 標(biāo)準(zhǔn)表法及平均實(shí)驗(yàn)形數(shù)法 目測(cè)法,概述,林分中全部林木的材積稱作林分蓄積量(Stand Volume)，簡(jiǎn)稱蓄積(記作M)。 林分蓄積量的測(cè)定方法很多，可概括為實(shí)測(cè)法和目測(cè)法兩大類。目測(cè)法是以實(shí)測(cè)法為基礎(chǔ)的經(jīng)驗(yàn)方法。實(shí)測(cè)法又可分為全林實(shí)測(cè)和局部實(shí)測(cè)。全林實(shí)測(cè)法因工作量大，常常受人力、物力等條件的限制，僅在林分面積小的伐區(qū)調(diào)查和科研驗(yàn)證等特殊需要的情況下采用。最常用的還是局部實(shí)測(cè)法。,第一節(jié) 標(biāo)準(zhǔn)木法,標(biāo)準(zhǔn)木 林分或標(biāo)準(zhǔn)地中，具有平均材積大小的樹木 。 標(biāo)準(zhǔn)木法 采用典型取樣的方法，按一定要求選取標(biāo)準(zhǔn)木，伐倒區(qū)分求積，用標(biāo)準(zhǔn)木材積推算林分蓄積

2、量的方法 。 這種方法在沒有適用的調(diào)查數(shù)表或數(shù)表不能滿足精度要求的條件下，是一種簡(jiǎn)便易行的測(cè)定林分蓄積量的方法。 標(biāo)準(zhǔn)木法可分為平均標(biāo)準(zhǔn)木法和分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)木法。,一、平均標(biāo)準(zhǔn)木法(Huber，1825),(1) 設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)地，并進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)地調(diào)查。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)地每木檢尺結(jié)果，計(jì)算出林分平均直徑(Dg)； (2) 測(cè)樹高（1530株），用數(shù)式法或圖解法建立樹高曲線，并求出林分平均高 (HD)。 (3) 在林分內(nèi)按 Dg (1 5)和HD (1 5),且干形中等標(biāo)準(zhǔn)，選13株標(biāo)準(zhǔn)木，伐倒并用區(qū)分求積法測(cè)算其材積。 (4) 計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)地的蓄積量，并按標(biāo)準(zhǔn)地面積換算成單位面積蓄積(m3/hm2) 。實(shí)例見p129表5

3、-1.,二、分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)木法,為提高蓄積測(cè)算精度，可采用各種分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)木法。先將標(biāo)準(zhǔn)地全部林木分為若干個(gè)徑級(jí)(每個(gè)徑級(jí)包括幾個(gè)徑階)，在各級(jí)中按平均標(biāo)準(zhǔn)木法測(cè)算蓄積，而后疊加得總蓄積 ： 式中：ni 第i級(jí)中標(biāo)準(zhǔn)木株數(shù)； k分級(jí)級(jí)數(shù)（i1，2，k)； Gi第i級(jí)的斷面積； Vij,Gij 第i級(jí)中第j株標(biāo)準(zhǔn)木的材積及斷面積。,(一)等株徑級(jí)標(biāo)準(zhǔn)木法,由烏里希(Urich V，1881)首先提出。 該法是將每木檢尺結(jié)果依徑階順序，將林木分為株數(shù)基本相等的35個(gè)徑級(jí)，分別徑級(jí)選標(biāo)準(zhǔn)木測(cè)算各徑級(jí)材積，各徑級(jí)材積疊加得標(biāo)準(zhǔn)地蓄積。 具體測(cè)算方法見p125表52。,(二)等斷面積徑級(jí)標(biāo)準(zhǔn)木法,哈爾蒂希(Har

4、tig R，1868)首先提出 依徑階順序，將林木分為斷面積基本相等的35個(gè)徑級(jí)，分別徑級(jí)選標(biāo)準(zhǔn)木計(jì)算該徑級(jí)的材積積，將各徑級(jí)材積合計(jì)得林分蓄積。 具體測(cè)算方法見p131表53,(三)徑階等比標(biāo)準(zhǔn)木法,德勞特(Draudt，1860)提出。 分別徑階按一定株數(shù)比例(一般取10)選測(cè)標(biāo)準(zhǔn)木，根據(jù)每木檢尺結(jié)果，按比例確定每個(gè)徑階應(yīng)選的標(biāo)準(zhǔn)木株數(shù)(兩端徑階株數(shù)較少，可合并到相鄰徑階)；然后根據(jù)各徑階平均標(biāo)準(zhǔn)木的材積推算該徑階材積，最后各徑階材積相加得標(biāo)準(zhǔn)地總蓄積。 若根據(jù)各徑階標(biāo)準(zhǔn)木材積與胸徑或斷面積相關(guān)關(guān)系，繪材積曲線或材積直線，則可按徑階查出各徑階單株平均材積?？上率接?jì)算林分或標(biāo)準(zhǔn)地蓄積：,第二

5、節(jié) 立木材積表法,在森林調(diào)查中，為了提高工作效率，一般常采用預(yù)先編制好的立木材積表確定森林蓄積量，這種方法稱為材積表法。 材積表（立木材積表）按樹干材積與其三要素之間的函數(shù)關(guān)系編制，載有各種大小樹干單株平均材積的數(shù)表。 根據(jù)胸徑一個(gè)因子與材積的函數(shù)關(guān)系編的表稱為一元材積表。根據(jù)胸徑、樹高兩個(gè)因子與材積的函數(shù)關(guān)系編制的表稱為二元材積表。 在林業(yè)生產(chǎn)中，最為常用的材積表是一元材積表。,一、一元材積表,根據(jù)胸徑一個(gè)因子與材積的函數(shù)關(guān)系編制的材積數(shù)表稱為一元材積表。 一元材積表未考慮樹高和干形對(duì)材積得影響。即胸徑相同的立木，其材積則不同。所以，一元材積表適用于相同立地條件下得一定局部地區(qū)，使用范圍較小

6、，故一元材積表又稱作地方材積表。 它不能用于查單株樹木的材積，只適于計(jì)算林分蓄積。 一元材積表只需測(cè)定胸徑一個(gè)因子，利用比較方便，我國(guó)林業(yè)生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用,1直接編制一元材積表的方法與步驟,(1)資料收集與整理 分別樹種、分別使用地區(qū)編制，因在不同地區(qū)樹高曲線的差異較大。因此，先確定編表樹種的適用范圍。 樣本數(shù)量：在一個(gè)地區(qū)（林業(yè)局）樣本數(shù)量一般要求在200300株以上。 抽樣原則：采用隨機(jī)取樣的原則，選取該地區(qū)不同立地、不同徑階、不同樹高的樣木。 測(cè)定方法和要求：樣木伐倒后用同一種工具、同一種區(qū)分求積法計(jì)算其材積。,(1)資料收集與整理,將各樣木的胸徑(D)、樹高(H)及材積(V)建立計(jì)算機(jī)數(shù)

7、據(jù)庫作為編制和檢驗(yàn)材積表的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并剔除異常數(shù)據(jù)。 在收集編表資料時(shí)，應(yīng)同時(shí)收集編表和檢驗(yàn)表兩套樣本，用編表樣本編表，用檢驗(yàn)樣本檢驗(yàn)所編材積表的精度。 目前在編制材積表時(shí)，并不像過去那樣將實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)按徑階分組后，求算各徑階樣木的平均胸徑和平均材積，而是將每個(gè)樣木作為一個(gè)樣本。,(2) 編制一元材積表,用圖解法確定方程類型：根據(jù)各編表樣木的胸徑與材積，在計(jì)算機(jī)上以胸徑為橫坐標(biāo)、材積為縱坐標(biāo)作散點(diǎn)圖，根據(jù)散點(diǎn)的分布趨勢(shì)，選擇合適的方程類型。 最優(yōu)材積方程的選擇：編制一元材積表的方程類型很多，常用的方程下表所示。 一元材積表的整理。,一元材積回歸方程,最優(yōu)材積方程的選擇：,如何擬合和選擇最優(yōu)經(jīng)驗(yàn)方程

8、是編表的關(guān)鍵。 利用編表樣本數(shù)據(jù)，分別采用不同的一元材積方程進(jìn)行擬合。對(duì)于線性回歸方程，可采用普通的最小二乘法求解模型參數(shù)，而非線性回歸模型的參數(shù)估計(jì)方法則需采用阻尼最小二乘法，如麥夸脫（Marquardt）迭代法，即由給定的模型初始參數(shù)值，通過反復(fù)迭代得到模型的參數(shù)估計(jì)值。對(duì)材積方程進(jìn)行參數(shù)估計(jì)的同時(shí)，計(jì)算一些擬合統(tǒng)計(jì)量。 根據(jù)所計(jì)算的各方程的擬合統(tǒng)計(jì)量，選擇其中SSE最小、MSE、Syx最小、相關(guān)系數(shù)(或相關(guān)指數(shù))最大的材積方程，并應(yīng)考慮最接近圖解法的散點(diǎn)分布趨勢(shì)的方程式作為編表的材積式。,模型的擬合統(tǒng)計(jì)量,A.剩余離差平方和(SSE)：,B.剩余均方差(MSE)：,C.剩余標(biāo)準(zhǔn)差(Sy.

9、x):,D.相關(guān)指數(shù)(R2 )：,式中：p方程參數(shù)個(gè)數(shù)； n樣本數(shù)。,黑龍江省齊齊哈爾地區(qū)小黑楊人工林一元材積式及擬合圖,n=1150, SSE=0.43377, Sy.x=0.019447,R2=0.9942,(3) 一元材積表的精度計(jì)算,用編表樣木出回歸標(biāo)準(zhǔn)差（Sy.x），回歸標(biāo)準(zhǔn)誤（ ），誤差限（），相對(duì)誤差限（E%）及模型的預(yù)估精度(P%) ：,(3) 一元材積表的精度計(jì)算,平均相對(duì)誤差： 相對(duì)誤差限在5（或精度P95）以內(nèi)，平均相對(duì)誤差小于3%，則說明所編材積表滿足精度要求。,2由二元材積表導(dǎo)算一元材積表,在用表地區(qū)隨機(jī)抽取200300株以上樣木，實(shí)測(cè)樣木的胸徑和樹高。 先根據(jù)實(shí)測(cè)樣

10、木胸徑和樹高作樹高曲線圖。依曲線趨勢(shì)選用方程類型，并進(jìn)行比較、優(yōu)化，最后確定用于導(dǎo)算一元材積表的最佳樹高曲線方程Hf（D）。 將樹高曲線代入二元材積式Vg(D，H)中，得到一元材積式。,樹高曲線模型,樹高曲線模型,2由二元材積表導(dǎo)算一元材積表,興安落葉松的樹高曲線經(jīng)驗(yàn)方程為： 興安落葉松二元材積方程為： 將各徑階中值代入樹高曲線求得各徑階的平均高，再將各徑階中值及平均高代入二元材積式，計(jì)算出各徑階的平均材積列表，即為導(dǎo)算的一元材積表。,3一元材積表的應(yīng)用,根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)地每木調(diào)查結(jié)果，分別樹種，選用一元材積表，分別徑階由材積表上查出各徑階單株平均材積值， 徑階平均材積乘以徑階林木株數(shù)，即可得到徑階材

11、積，各徑階材積之和就是該樹種標(biāo)準(zhǔn)地林分蓄積量，各樹種的林分蓄積之和就是標(biāo)準(zhǔn)地林分總蓄積量。 依據(jù)這個(gè)蓄積量及標(biāo)準(zhǔn)地面積計(jì)算每公頃林分蓄積量，再乘以林分面積即可求出整個(gè)林分的蓄積量。,4一元材積表的檢驗(yàn),材積表編制的時(shí)間太久或某地區(qū)內(nèi)某些林分條件發(fā)生了較大的變化時(shí)，應(yīng)進(jìn)行必要的檢驗(yàn)。 在編表地區(qū)內(nèi)用另一套檢驗(yàn)樣本的實(shí)測(cè)材積值(Vi)與表中相應(yīng)的理論值( )作線性回歸統(tǒng)計(jì)假設(shè)檢驗(yàn)，即令， ，建立線性方程，并對(duì)參數(shù)a=0，b=1作置信橢圓F檢驗(yàn)，一般稱作F(0，1)檢驗(yàn)。,一元材積表的檢驗(yàn),根據(jù)上式計(jì)算的 F 值與0.05顯著水平下的理論 F0.05值，來判斷材積表的適用性。當(dāng)檢驗(yàn)結(jié)果無顯著差異時(shí)，

12、則材積表適用于調(diào)查地區(qū)，反之材積表產(chǎn)生較大誤差，則不適用，需進(jìn)行修正或重新編表。 另外，也可以依據(jù)相對(duì)誤差的大小進(jìn)行檢驗(yàn)。在生產(chǎn)中，一般認(rèn)為，相對(duì)誤差小于3%，則說明所編材積表可以使用。,二、二元材積表,根據(jù)材積與胸徑、樹高兩個(gè)因子的函數(shù)關(guān)系編制的材積數(shù)表稱為二元材積表。 因二元材積表的編表資料是同一樹種取于較大的地域范圍，其適用地域較大，故又稱為一般材積表或標(biāo)準(zhǔn)材積表。 它是最基本的立木材積表 。,1. 二元材積表的編制,編表原理同一元材積表，編表時(shí)注意以下幾點(diǎn)： (1)一般是分別樹種編表，對(duì)干形相近或蓄積比重小的樹種，可合并為樹種組編表。 (2)同一樹種，一般不必再分別不同地區(qū)編制。同一樹

13、種在不同地區(qū)的干形一般差別不大。 (3)二元材積方程很多(見p132，表580)，應(yīng)用時(shí)必須根據(jù)具體資料選擇最優(yōu)方程。,二元材積方程,2. 二元材積表的應(yīng)用,根據(jù)每個(gè)徑階的中值和從樹高曲線上查出的該徑階的平均高值，就可從二元材積表中查出各徑階的單株平均材積，乘以該徑階的林木株數(shù)，可計(jì)算出該徑階的林木材積，各徑階林木材積相加，即得林分蓄積。 在大面積的森林蓄積量調(diào)查中，一般不直接使用二元材積方程(或二元材積表)測(cè)定林分蓄積量，而常常使用由二元材積方程(或二元材積表)導(dǎo)算的一元材積表。,3. 二元材積表的干形結(jié)構(gòu)分析,當(dāng)采用胸高形數(shù)(f1.3)作為干形指標(biāo)時(shí)，所有二元材積方程，其內(nèi)涵的結(jié)構(gòu)，不外以

14、下4種方式： （1）對(duì)D和H取一個(gè)總平均的f1.3值， f1.3 C： （2）不同的胸徑取不同的f1.3值， f1.3 （D） ： （3）不同的樹高取不同的f1.3值， f1.3 （H） ： （4） f1.3（D，H）：,三、樹高級(jí)立木材積表,根據(jù)直徑與樹高的關(guān)系，把相同林分平均直徑對(duì)應(yīng)的不同林分平均高分為若干等級(jí) 稱作樹高級(jí)。一般分37級(jí)，用羅馬數(shù)字表示。 按樹種或樹種組，分別樹高級(jí)編制的一元材積表叫做樹高級(jí)立木材積表。 樹高級(jí)材積表是介于二元和一元材積表之間的一種表。 用樹高級(jí)材積表測(cè)算林分蓄積首先根據(jù)林分平均直徑和平均高確定該林分所屬樹高級(jí)，然后用該樹高級(jí)的一元材積表計(jì)算該林分蓄積，計(jì)算

15、程序同一元材積表。,四、三元材積表,三元材積表是分別形率級(jí)(形級(jí))編制的二元材積表。 使用時(shí)要測(cè)定林木胸徑、樹高和一個(gè)上部直徑來確定樹干材積的方法，故稱為三元材積表。 我國(guó)為解決云南亞熱帶林區(qū)森林資源調(diào)查樹種很多的困難試編過形率級(jí)三元通用立木材級(jí)表。 雖然三元材積表的理論精度較高，但因使用較煩，未能在生產(chǎn)中推廣應(yīng)用。,第三節(jié) 標(biāo)準(zhǔn)表法和實(shí)驗(yàn)形數(shù)法,林分蓄積量(M)可以看成是由林分中(或單位面積上)所有樹木胸高總斷面積(G)、林分條件平均高(H)和林分形數(shù)(F)這三個(gè)要素所構(gòu)成： 此式中的H不是林分算術(shù)平均高，而是林分條件平均高(H)。林分形數(shù)F也不是林分中所有單株林木形數(shù)的平均值，即 其求算公式應(yīng)為,一、標(biāo)準(zhǔn)表法,應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)表確定林分蓄積時(shí)，只要測(cè)得林分的每公頃胸高總斷面積(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)： 然后，依上式再求算林分每公頃蓄積：,二、平均實(shí)驗(yàn)形數(shù)法,先測(cè)出林分平均高與總斷面積，再從p32,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= f（H+3）G 算例：某一落葉松人工