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测树学实验指导书
《测树学实验》指导书
李凤日编
二00五年三月
实验一测树工具的使用
一、目的
熟悉和掌握几种常用的测树工具的构造、原理及使用方法。
二、仪器、用具
轮尺、围尺、勃鲁莱测高器、超声波测高器、DQW—2型望远测树仪、二米测竿、记录夹、记录用表、计算工具。
三、仪器的构造、原理及使用方法
（一）测径器
1．轮尺
轮尺构造十分简单，如图1—1，可分为固定脚，游动脚和测尺三部分。
测尺的一面为普遍米尺刻度，一面为整化刻度。
在森林调查中，为简化测算工作，通常将实际直径按上限排外法分组，所分的组称为径阶，用其组中值表示。
径阶大小（组距）一般可以为1cm、2cm或4cm。
当按1cm、2cm或4cm分组时，其最小径阶的组中值分别为1cm、2cm或4cm。
径阶整化刻度的方法即是将各径阶的组中值刻在该径阶的下限位置。
图1—1轮尺
1．固定脚2．滑动脚3．尺身4．树干横断面
使用注意事项：
（1）在测定前，首先检查轮尺，必须注意，固定脚与游动脚应当平行，且与尺身垂直。
（2）测径时，轮尺的三个面必须紧贴树干，读出数据后，才能从树干上取下轮尺。
（3）测立木胸径时，应严格按照1.3m的部位进行测定。
如在坡地，应站在坡上部，确定树干上1.3m处的部位，然后再测量其直径。
树木若在1.3m以下分叉时，按两株测算。
（4）当树干横断面不圆时，应测相互垂直的两个直径，取平均数作为测定值。
2．围尺（直径卷尺）
围尺有布围尺，钢围尺和蔑围尺三种，围尺上除标有普通米尺刻度外，还标有对应于圆周长空的直径刻度。
使用时，必须将围尺拉紧平围树干后，才能读数，应使围尺围在同一水平面上，防止倾斜，否则，易产生偏大的误差。
（二）测高器
测高器的种类较多，但根据原理大体可分为两大类：
一类是利用几何相似形原理设计的，如克里斯顿测高器，圆筒测高器等；另一类是利用三角原理设计的，如勃鲁莱测高器等。
1．几何原理测高：
如图1-2所示，当BC//B’C’时，则有：
若EC、B’C’，为定长（一般EC用2m测竿,B’C’用30cm测尺取代），则将BC（树高）值代入上式，（树高）值代入上式，即可计算出相应的E’C’值。
若将一系列的BC（树高）值刻划在相应的E’C’位置，即可从测尺（B’C’）上直接读出树高（BC）值。
克里斯顿测高器就是利用上述关系设计的。
使用时，只需将二米测竿垂直立于树基部（或在树干上标2m高度），然后，选择一个能同时望见树梢和树脚及二米测竿顶的地方，用大拇指和食指轻提仪器，让其自然下垂，与树干平行，屈伸手臂，使仪器上、下钩正好卡住树梢及树基，保持仪器和头部不动，迅速瞄视测竿顶端，这时，视线所通过的仪器刻度值即为树干的全高。
图1－2克里斯屯测高器测高原理示意图图1－3克里斯屯测高器及其刻度
这种测高器具有用法简单，携带方便，测高时不用量水平距离等优点，对16m以下的树木测定结果比较准确，但掌握不熟练时，可能出现较大的误差。
2．三角原理测高：
按三角原理设计的测高器，本质上都是一种测角器，多通过正切函数关系测算树高。
较为常用的是勃鲁莱测高器（图1-4）。
其刻度盘上标有不同水平距离（15，20，30、40m）时所对应的不同仰角和俯角的树高值。
图1－4布鲁莱斯测高器构造图1－5布鲁莱斯测高原理
1.制动按钮2.视距器3.瞄准器4.刻度盘
5.摆针6.滤色镜7.启动钮8.修正表
测高时，首先选测某一水平距离，然后，分别以下情况测算树高：
（1）在平地上测高：
测者立于测点，按下仪器按纽，使指针自由下垂，用瞄准器对准树梢后，即按下制动纽，固定指针，在度盘上读出对应于所选测水平距离的数据h，再加上测者眼高l，即为全树高H，见图l-6（a）。
（2）在坡地测高：
先观测树梢，求得h1，再观测树基，求得h2，若两次观测角度正负号相异时（仰角为正，俯角为负），见图l－6（b）。
则树木全高（H）为：
式中：
S为水平距离。
若两次观测角度正负号相同，见图1-6（c），则树木全高（H）为：
这种测高器的优点是操作简单，易于掌握，在视角等于45
时，精度较高，但需要测树木至测点的水平距离。
测高注意事项：
①测高时一定要两次读数之和（差）。
②测高的水平距离应尽量与树高相同。
③树高小于5m时不用测高器，而用测杆测定。
④对阔叶树不要误将树冠倒侧当作树梢。
图1－6在坡地上测高
（三）多用测树仪
近二、三十年，多用途的综合性测树仪的研制取得了较大的进展，这类测时仪能测定树高、立木任意部位直径、水平距离、坡度、每公顷断面积等多种因子。
我国常见的有LC-1型和LC-2型林分速测镜，DCW-3型光学测树仪、DQW-2型望远测树仪等。
此处仅就DQW-2型望远测树仪作简要介绍。
DQW-2型望远测树仪其结构如图1-7。
原理是用显微投影的标尺，测量经望远镜放大了的目标，通过光学系统，成象在一个焦平面上，以相似形定理和三角函数作为测量原理。
使用时，将仪器固定在三角架上，按下制动纽，待鼓轮静止后，通过目镜可见到圆形视场（图1-8）被准线分为上下两部分。
上半部是观测目标，下半部是测量各因子用的标尺。
1．测水平距离：
司尺员将视距尺一端顶到被测树干上，使尺面垂直于仪器观测方向，并力求水平（图l-9），用仪器看视距尺，测距尺所夹视距尺的刻度数即为所测的水平距离（视距尺的最小格值为0.2m），见图1-10。
图1－7DQW-2型望远测树仪
2．测树高：
（1）测立木全高（H）:
原理与勃鲁莱测高器相同，
（H尺读数为异号时），
（H尺读数为同号时）。
式中：
B——观测时水平距离的1％（m）；
Cl——观测树顶梢H尺上的读数（格）；
C。
——观测树基部H尺上的读数（格）。
（2）标定中央直径的部位：
当仪器对准中央直径时，H尺的读数应该是：
（H尺读数为异号时），
（H尺读数为同号时）。
将此读数调至准线上，这时，准线与树干相截的位置即是中央直径部位。
图1－8圆形视场图1－9司尺图1－10测距
（3）标定任意树高：
H尺的读数是
（H尺读数为异号时），
（H尺读数为同号时）。
式中，
——标定高度（m）。
·
将求得的H尺读数调至准线位置，此时，准线与树干相截处即为所要标定的树干高度。
（3）测树干直径：
式中：
L——测径尺读数（即条带数，窄条带为1,宽条带为10）；
B——观测时水平距离的0.1％（cm）。
DQW-2型望远测树仪的其余功能，在以后的实验使用中可再作现场介绍。
四、实验组织安排
1．实验时，先讲述各种仪器的构造，使用方法及测高原理。
2．实验之前，选取10——15株树进行编号，并用精度较高的仪器（如经纬仪等）测树高，作为树高实际值，以求算测定误差。
五、思考题
1．为什么要进行轮尺刻度整化?
若起测直径为6cm时，试以4cm为一径阶说明整化刻度法。
2．比较各种测高器的优缺点。
3．当你只有一直尺或三角板时，怎样用它来测高?
说明原理及方法。
六、实验报告
提交测径、测高及误差计算结果（用表1—1）。
表1-1树木胸径、树高测定计算表
编号
胸径测定
树高测定
轮尺
超生波测高器
勃鲁莱测高器
DQW-2型望远测树仪
第一方向
第二方向
平均
围尺
实际高
全高
误差（%）
全高
误差（%）
全高
误差（%）
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
实验二伐倒木材积测定
一、目的
1．学会用树干上几个必要的直径值绘制树干纵剖面图（削度图）的方法；
2．掌握用中央断面、平均断面求积式及其区分求积式计算树干材积的方法；
3．了解标准木（样木）卡片的内容。
二、资料、仪器及辅助用表
1.计算机
2．30×20cm方格纸一张及必要的绘图仪器；
3．标准木卡片（见用表2-1）；
三、方法、步骤
（一）首先根据标准木卡片中树高及1m、3m、5m……等高度处的带皮与去皮直径，在方格纸上横轴以1：
100、纵轴以l：
10的比例绘树干纵剖面图。
（以直线连结各点不作修匀）。
（二）用中央断面及平均断面求积式计算树干带皮材积。
首先由树于1m、3m、5m……等高度处的带皮与去皮直径计算所需的数值，然后代入以下公式计算树干材积。
（1）
（2）
梢头材积，根据梢头长度及梢头底面积值由公式：
计算。
将以
和
计算的材积再分别加上梢头材积即为该树干的总材积值。
（三）以2m为一区分段，用中央断面区分求积式计算树干材积
由树干1m、3m、5m……等高度处的带皮与去皮直径和区分段长，用圆柱体体积公式计算各区分段的材积，各段材积之和，再加上梢头材积即为整个树干材积。
（四）以2m为一区分段，用平均断面区分求积式计算树干材积。
首先由树干树干1m、3m、5m……等高度处的带皮与去皮直径，采用线性插值公式计算树高2m、4m……等高度处的直径，并计算出该直径的相应断面积代入下式计算树干材积。
，
（3）
式中：
——区分段长
——梢头长。
再加上梢头材积即为树干总材积。
四、思考题
1．这次实验所用四个公式计算的树干材积是否相等?
如不相等，是否能简单的说明一下理由?
2．能否利用树干纵剖面图，直观的描述一下树干的纵剖面形状?
3．实际进行造材时除考虑树种、材种的长度和粗度外，还要考虑什么?
为什么?
4．用区分求积式计算的各材种材积，与由原木材积表查出的各材种材积值是否一致?
能叙述不一致的理由吗?
五、实验报告
1.树干纵剖面图
2．各种公式计算树干材积的结果（表2—2）。
4．按区分求积式计算各材种带皮与去皮材积的结果记入标准木卡片的相应栏内。
用表2-1标准木卡片
黑龙江省伊春市南岔林业局林场
8林班25小班枫桦红松林林型标准地NoII－14
1.树种……………………………………………………………红松
2.所属林层…………………………………………………………单层林
3.胸高直径带皮33.0cm，去皮32.6cm
4.胸高断面积带皮
，去皮
5.圆柱体体积带皮
，去皮
6.树干高度（伐根高不计）…………………………………………27.2m
7.第一死枝高…………………………………………………………8.6m
8.第一活枝高…………………………………………………………11.0m
9.树冠长度16.2m，百分数%
10.树冠投影东西4.8m，南北5,7m
11.树高最近（10）年内的生长量1.07m
12.伐根高…………………………………………………………8cm
13.伐根上的年轮数…………………………………………………150+10
14.伐根上的心材直径………………………………………………cm
15.伐根上的被压直径………………………………………………cm
16.伐根上的被压年数………………………………………………
17.伐根上的病腐直径……………………………………………..cm
18.病腐蔓延高度………………………………………………….m
19.生长情况（划线指出）…………………………………..弱小、中庸、良好。
20.胸高直径最后一厘米内的年轮数……………………………….10
21.胸高直径最近（10）年内的生长量1.4cm
22.生长率%
23.中央直径最近（）内的生长量cm
24.生长率%
25.
处的直径带皮27.5cm，去皮26.8cm
26.树干中央直径带皮22.0cm，去皮21.2cm
27.
处的直径带皮10.0cm，去皮9.2cm
28.形率q1带皮，去皮
29.q2带皮，去皮
30.q3带皮，去皮
31.形数：
带皮，去皮
32.树干材积：
带皮
去皮
33.（）年前……………………………………………………
34.连年生长量……………………………………………………
35.生长率………………………………………………………….%
36.平均生长量…………………………………………………….
37.树皮材积………………………………………………….
38.树皮率（占树干带皮材积的百分比）…………………………%
39.枝条材积……………………………………………………….
40.枝条率（占树干带皮材积的百分比）………………………..%
距树干底断面的高度（m）
直径（cm）
最近（）年
内直径生长
材积（mo）
带皮
去皮
（）年前
带皮
去皮
（）年前
根径
X
X
X
、
’X
X
伐根
42.0
41.2
X
X
X
胸径
33.0
32.6
X
X
X
1
33.5
33.0
3
30.0
29.2
5
28.5
27.8
7
28.0
27.4
9
25.0
24.4
11
23.0
22.5
13
22.5
21.5
15
20.0
19.4
17
16.0
15.2
19
14.0
13.4
21
12.5
11.5
23
10.0
9.4
25
6.0
5.6
26（梢底）
4.0
3.6
总计
用表2-1（续）
用表2—2各公式计算树干材积表
公式名称
公式型
计算的材积（m
）
（不含梢头）
梢头材积（m3）
中央断面求积式
平均断面求积式
平均断面区分求积式
央断面区分求积式
实验三、标准地调查及林分调查因子的测算
一、目的
1．初步掌握标准地外业调查技术和内业计算方法；
2．学习目测方法。
二、仪器及工具
罗盘仪、二米测竿、测绳、皮尺、轮尺（或围尺）、勃鲁莱测高器（或其它测高器）、记录夹、记录用表、森调工作手册、粉笔、方格纸、计算工具等。
三、方法步骤
本实验分组进行，每小组6-7人。
（一）外业
1．选择标准地的基本原则:
（1）在哈尔滨实验林场对所调查林分作全面踏查，掌握林分的特点，选出具有代表性的，即林分特征及立地条件一致的地段设置标准地。
（2）标准地不能跨越河流、道路或伐开的调查线，且应远离林缘。
（3）标准地面积：
按标准地上林木株数的多少为标准。
如近熟和成熟林应有100株以上，中龄林150株以上，幼龄林200株。
一般先用400m2的小样方查数株数，再按上述标准推算满足要求的标准地面积。
（4）标准地形状：
一般用矩形或方形。
2．标准地境界测量：
（1）用罗盘仪测角，用皮尺或测绳量距离。
坡度5°以上应改算为水平距，相对闭合差一般要求不超过各边总长的1/200。
相对闭合差
。
（2）设置固定标准地时应将标准地与已知测线明显地物标相联，，并在标准地调查薄
上绘略图，以便日后查找。
（3）在标准地四角埋设标桩。
埋桩时，其写字面要朝向标准地的角线方向。
标桩规格：
永久标准地标桩，用针叶树剥皮制作，粗20cm，长1.5m，埋入地下70cm。
流水帽砍成圆锥形，流水帽下隔5cm以下砍出写字面，长25cm，宽15cm。
用铅油写出标准地号、标准地面积及设年月日。
临时标准地的标桩，粗12—14cm，长1.2m，埋入地下50cm。
3．标准地调查：
（1）每木调查：
在标准地内分别树种、活立木、枯立木、倒木，测定每株树木的胸径的工作，称每木调查（或每木检尺）。
①径阶大小的确定：
林分平均直径6—12cm，采用2cm为一径阶；林分平均直径在12cm以上，以4cm为一径阶，人工林可用1cm为一径阶。
②确定起测径阶：
检尺时最小径阶称为起测径阶，小于起测径阶的树木称为幼树。
一般调查时，天然成过熟林起测径阶为8cm，中龄林4cm，人工幼林1或2cm。
划分材质等级：
a．用材部分占全树高40％以上者为经济用材树。
b．用材部分长度在2m（针）或1m（阔）以上，而小于全高40％者为半经济用
材树。
c．用材部分在2m（针）或lm（阔）以下者为薪材树。
在实际工作中一般只分用材树和薪材树。
半经济用材树的60％记入经济用材树，40％记入薪材树。
但需另计枯立木和倒木以供计算枯损量。
④每木检尺：
三人一组：
二人测胸径，一人记录并作记号。
测径时，必须分别树种、材质等级和径阶，同时应分别林层进行。
在坡地应沿等高线方向进行，在平地沿S形方向量测。
测
径时应注意：
a．必须测定距地面1.3m处直径，在坡地量测坡上1.3m处直径。
b．轮尺必须与树干垂直且与树干三面紧贴，测定胸径并记录后，再取下轮尺。
c.遇干形不规整的树木，应垂直测定两个方向的直径，取其平均值。
在1.3m以下分叉者应视为两株树，分别检尺。
d．测定位于标准地境界上的树木时，本着北要南不要，取东舍西的原则。
e.测者每测一株树，应报出该树种、材质等级及直径大小，记录者应复诵。
凡测过的树木，应用粉笔在树上向前进的方向作出记号，以免重测或漏测。
在固定标准地调查时，一律采用lcm一径阶或记实际胸径，每木检尺要分别树种，健康木，病腐木或生长级记录，每株树应编号，并在其1.3m处作上记号（如T），以利下次复测，测定精度0.10m。
（2）测树高：
①测高的主要目的是为确定各树种的平均高。
应分别树种和径阶测树高，主要树种应测15—30株，中央径阶多测，两端逐次少测。
凡测高的树木应实测其胸径和树高，将所测结果记入“测高记录表”中，通过绘制树高曲线图，由林分平均直径查出林分平均高。
亦可用数式法回归计算。
②对其它次要树种可选3—5株相当于平均直径大小的树木测高，取其平均值为平均高。
优势木测高规定：
a．标准地每100m2测一株树高最高、树冠完整的树木；
b．将标准地大致分为几个小区，每区选一优势木测高；
c．优势木平均高
④用勃鲁莱测高器测高，精确到0.5m。
幼林可用特制测竿测高，必须有专人观察测竿是否正确达树顶，不得由持竿人在树下估计，用测竿测高精确到0.1m。
⑤树冠测定：
对测高，样木要测枝下高（
）和冠幅（
）。
枝下高精确到0.5m。
冠幅要求按东西、南北二个方向量测，精确到0.lm。
⑥将测高样木的量测值（胸径、树高、枝下高及冠幅），按径阶填入测高记录内（用3—3）。
优势木测高值填入表3—1。
（3）测定树木年龄：
①用查数伐根上的年轮数，或用生长锥其它方法确定接近平均直径树木的年龄。
混交林只确定优势树种的年龄。
②有些树种的幼树可以数轮枝确定年龄时，应加上生长达最基部一个轮生枝高度所的年。
（4）测定郁闭度：
①标准地的两对角线上树冠覆盖的总长度与两对角线的总长之比，作为郁闭度的估测值。
或在标准地内机械设置100个样点，在各点上确定是否被树冠覆盖，总计被覆盖的点数，并计算其频率，将此频率作为郁闭度的近似值.
②树冠投影法：
在方格纸上绘制标准地树冠投影图，从图上求出投影面积和准地面积，用下式计算之：
式中：
——郁闭度；
——林冠投影面积；
——林冠空隙面积；
——标准地面积。
（5）选伐标木（样木）和解析木：
①根据平均木或不同的调查目的选取标准木或解析木。
将标准木所在林分状况记入准木卡片。
②选出的标准木测定其胸径、树冠的东西、南北长度，记载树木生长情况，然后伐倒，伐根不超过胸径1／3。
查数伐根上的年轮数，测定心材直径、被压期间年轮数和大小及其病腐情况。
③实测树高（精度0.1m）、树冠长度、树高1／4、1／2、3／／1处的带皮和去皮直径，测胸径和1／2处直径，测最近10年（或5年）的直径生长量及胸径最后lcm的年轮数。
④以2m（或lm）为区分段，进行区分求积。
则作树干解析时，应在伐根、胸径，各区分段中央直径及梢端处截取圆盘。
如不作树干解析，则在胸径和各区分段中央直处测定最近10年（或5年）直径生长量。
⑤用目测截断法测定最近10年（或6年）树高生长量。
⑥根据木材规格对标准木合理造材，将各材种名称、大小记载入“标准木卡片”。
（6）地形地势、植被、土壤、更新及病虫害的记载与调查。
①记载标准地的坡位（上、中、下及谷地）、坡向（用象限角记载）、坡度（以度为单位）和海拔。
②植被调查方法：
林下植被的描述与分析是森林植被调查的一个重要方面，是研究林分分类、动态及生产力不可缺少的基础性工作。
主要调查记载林内有哪些植被种（草本）及其生长状况分布情况、高度、覆盖度，林缘的植物情况；是否有地被物（苔藓、地衣）以及死地被物（枯枝落叶层）的情况。
用样方调查：
标准地内四角及中心各设一块1×1m的样方。
设置好样方后，要估测一下总盖度、营养苗（即仅带枝叶的营养休）及生殖苗（具花或果实的苗）的平均高度。
记录样方内所出现的全部植被名称。
对每种植被作如下数量指标调查；
a.密度：
密度是与多度意义相近的一个指标。
它是脂单位面积内某种植物的个体数目。
测时即数每一平方米样方内所测植物的株（或从）数。
b．盖度；指植物地上部分（枝叶）的垂直投影，以覆盖面积的百分比表示（它相当于林业上所用的郁闭度）。
盖度可分种盖度（又叫分盖度）、层盖度及总盖度（群落盖度）。
要求测定每种植物的种盖度（由于植物枝n十相互重叠，各种之种盖度之和常大于总盖度）。
c．高度：
植物高度说明植物的生长情况、竞争和适应能力。
对每种植物种高度的测定，应分营养苗及生殖苗分别测定，注意测量的自然高度应取平均值。
d．物候相，即指植物随气候条件按时间有规律的变化而表现出的按一定顺序的发育期。
可分营养期、花
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