實驗指導書

《測樹學實驗》指導書

李鳳日編

二00五年三月

實驗一測樹工具的使用

一、目的

熟悉和掌握幾種常用的測樹工具的構造、原理及使用方法。

二、儀器、用具

輪尺、圍尺、勃魯萊測高器、超聲波測高器、dqw—2型望遠測樹儀、二公尺測竿、記錄夾、記錄用表、計算工具。

三、儀器的構造、原理及使用方法

(一)測徑器

1．輪尺

輪尺構造十分簡單，如圖1—1，可分為固定腳，游動腳和測尺三部分。測尺的一面為普遍公尺尺刻度，一面為整化刻度。在森林調查中，為簡化測算工作，通常將實際直徑按上限排外法分組，所分的組稱為徑階，用其組中值表示。

徑階大小(組距)一般可以為1cm、2cm或4cm。當按1cm、2cm或4cm分組時，其最小徑階的組中值分別為1cm、2cm或4cm。徑階整化刻度的方法即是將各徑階的組中值刻在該徑階的下限位置。

圖1—1 輪尺

1．固定腳 2．滑動腳 3．尺身 4．樹幹橫斷面

使用注意事項：

(1)在測定前，首先檢查輪尺，必須注意，固定腳與游動腳應當平行，且與尺身垂直。

(2)測徑時，輪尺的三個面必須緊貼樹幹，讀出資料後，才能從樹幹上取下輪尺。

(3)測立木胸徑時，應嚴格按照1.3m的部位進行測定。如在坡地，應站在坡上部，確定樹幹上1.3m處的部位，然後再測量其直徑。樹木若在1.3m以下分叉時，按兩株測算。

(4)當樹幹橫斷面不圓時，應測相互垂直的兩個直徑，取平均數作為測定值。

2．圍尺(直徑捲尺)

圍尺有布圍尺，鋼圍尺和蔑圍尺三種，圍尺上除標有普通公尺尺刻度外，還標有對應於圓周長空的直徑刻度。

使用時，必須將圍尺拉緊平圍樹幹後，才能讀數，應使圍尺圍在同一水平面上，防止傾斜，否則，易產生偏大的誤差。

(二)測高器

測高器的種類較多，但根據原理大體可分為兩大類：一類是利用幾何相似形原理設計的，如克里斯頓測高器，圓筒測高器等；另一類是利用三角原理設計的，如勃魯萊測高器等。

1．幾何原理測高：如圖1-2所示，當bc//b』c』時，則有：

若ec、b』c』，為定長(一般ec用2m測竿, b』c』用30cm測尺取代)，則將bc(樹高) 值代入上式，(樹高)值代入上式，即可計算出相應的 e』c』值。若將一系列的bc(樹高)值刻劃在相應的 e』c』位置，即可從測尺(b』c』)上直接讀出樹高(bc)值。

克里斯頓測高器就是利用上述關係設計的。使用時，只需將二公尺測竿垂直立於樹基部(或在樹幹上標2m高度)，然後，選擇乙個能同時望見樹梢和樹腳及二公尺測竿頂的地方，用大拇指和食指輕提儀器，讓其自然下垂，與樹幹平行，屈伸手臂，使儀器上、下鉤正好卡住樹梢及樹基，保持儀器和頭部不動，迅速瞄視測竿頂端，這時，視線所通過的儀器刻度值即為樹幹的全高。

圖1－2 克里斯屯測高器測高原理示意圖圖1－3 克里斯屯測高器及其刻度

這種測高器具有用法簡單，攜帶方便，測高時不用量水平距離等優點，對16m以下的樹木測定結果比較準確，但掌握不熟練時，可能出現較大的誤差。

2．三角原理測高：按三角原理設計的測高器，本質上都是一種測角器，多通過正切函式關係測算樹高。較為常用的是勃魯萊測高器(圖1-4)。

其刻度盤上標有不同水平距離(15，20，30、40m)時所對應的不同仰角和俯角的樹高值。

圖1－4布魯萊斯測高器構造圖1－5布魯萊斯測高原理

1.制動按鈕2.視距器3.瞄準器4.刻度盤

5.擺針6.濾色鏡7.啟動鈕8.修正表

測高時，首先選測某一水平距離，然後，分別以下情況測算樹高：

(1)在平地上測高：測者立於測點，按下儀器按紐，使指標自由下垂，用瞄準器對準樹梢後，即按下制動紐，固定指標，在度盤上讀出對應於所選測水平距離的資料h，再加上測者眼高l，即為全樹高h，見圖l-6(a)。

(2)在坡地測高：先觀測樹梢，求得h1，再觀測樹基，求得h2，若兩次觀測角度正負號相異時(仰角為正，俯角為負)，見圖l－6(b)。則樹木全高(h)為：

式中：s為水平距離。

若兩次觀測角度正負號相同，見圖1-6（c），則樹木全高(h)為：

這種測高器的優點是操作簡單，易於掌握，在視角等於45時，精度較高，但需要測樹木至測點的水平距離。

測高注意事項：

① 測高時一定要兩次讀數之和(差)。

② 測高的水平距離應盡量與樹高相同。

③ 樹高小於5m時不用測高器，而用測桿測定。

④ 對闊葉樹不要誤將樹冠倒側當作樹梢。

圖1－6在坡地上測高

(三)多用測樹儀

近二、三十年，多用途的綜合性測樹儀的研製取得了較大的進展，這類測時儀能測定樹高、立木任意部位直徑、水平距離、坡度、每公頃斷面積等多種因子。我國常見的有lc-1型和lc-2型林分速測鏡，dcw-3型光學測樹儀、dqw-2型望遠測樹儀等。此處僅就dqw-2型望遠測樹儀作簡要介紹。

dqw-2型望遠測樹儀其結構如圖1-7。

原理是用顯微投影的標尺，測量經望遠鏡放大了的目標，通過光學系統，成象在乙個焦平面上，以相似形定理和三角函式作為測量原理。

使用時，將儀器固定在三角架上，按下制動紐，待鼓輪靜止後，通過目鏡可見到圓形視場(圖1-8)被準線分為上下兩部分。上半部是觀測目標，下半部是測量各因子用的標尺。

1．測水平距離：司尺員將視距尺一端頂到被測樹幹上，使尺面垂直於儀器觀測方向，並力求水平(圖l-9)，用儀器看視距尺，測距尺所夾視距尺的刻度數即為所測的水平距離(視距尺的最小格值為0.2m)，見圖1-10。

圖1－7 dqw-2型望遠測樹儀

2．測樹高：

(1) 測立木全高(h):原理與勃魯萊測高器相同，

（h尺讀數為異號時），

（h尺讀數為同號時）。

式中：b——觀測時水平距離的1％(m)；

cl——觀測樹頂梢h尺上的讀數(格)；

c。——觀測樹基部h尺上的讀數(格)。

(2) 標定**直徑的部位：當儀器對準**直徑時，h尺的讀數應該是：

h尺讀數為異號時），

h尺讀數為同號時）。

將此讀數調至準線上，這時，準線與樹幹相截的位置即是**直徑部位。

圖1－8 圓形視場圖1－9 司尺圖1－10 測距

（3)標定任意樹高：h尺的讀數是

(h尺讀數為異號時)，

(h尺讀數為同號時)。

式中，——標定高度(m)。 ·

將求得的h尺讀數調至準線位置，此時，準線與樹幹相截處即為所要標定的樹幹高度。

(3) 測樹幹直徑：

式中：l——測徑尺讀數(即條帶數，窄條帶為1,寬條帶為10)；

b——觀測時水平距離的0.1％(cm)。

dqw-2型望遠測樹儀的其餘功能，在以後的實驗使用中可再作現場介紹。

四、實驗組織安排

1．實驗時，先講述各種儀器的構造，使用方法及測高原理。

2．實驗之前，選取10——15株樹進行編號，並用精度較高的儀器(如經緯儀等)測樹高，作為樹高實際值，以求算測定誤差。

五、思考題

1．為什麼要進行輪尺刻度整化?若起測直徑為6cm時，試以4cm為一徑階說明整化刻度法。

2．比較各種測高器的優缺點。

3．當你只有一直尺或三角板時，怎樣用它來測高?說明原理及方法。

六、實驗報告

提交測徑、測高及誤差計算結果(用表1—1)。

表1-1 樹木胸徑、樹高測定計算表

實驗二伐倒木材積測定

一、目的

1．學會用樹幹上幾個必要的直徑值繪製樹幹縱剖面圖(削度圖)的方法；

2．掌握用**斷面、平均斷面求積式及其區分求積式計算樹幹材積的方法；

3．了解標準木(樣木)卡片的內容。

二、資料、儀器及輔助用表

1.計算機

2．30×20cm方格紙一張及必要的繪圖儀器；

3．標準木卡片(見用表2-1)；

三、方法、步驟

(一) 首先根據標準木卡片中樹高及1m、3m、5m……等高度處的帶皮與去皮直徑，在方格紙上橫軸以1：100、縱軸以l：10的比例繪樹幹縱剖面圖。(以直線鏈結各點不作修勻)。

(二) 用**斷面及平均斷面求積式計算樹幹帶皮材積。

首先由樹於1m、3m、5m……等高度處的帶皮與去皮直徑計算所需的數值，然後代入以下公式計算樹幹材積。

1）2）

梢頭材積，根據梢頭長度及梢頭底面積值由公式：計算。

將以和計算的材積再分別加上梢頭材積即為該樹幹的總材積值。

(三) 以2m為一區分段，用**斷面區分求積式計算樹幹材積

由樹幹1m、3m、5m……等高度處的帶皮與去皮直徑和區分段長，用圓柱體體積公式計算各區分段的材積，各段材積之和，再加上梢頭材積即為整個樹幹材積。

（四）以2m為一區分段，用平均斷面區分求積式計算樹幹材積。

首先由樹幹樹幹1m、3m、5m……等高度處的帶皮與去皮直徑，採用線性插值公式計算樹高2m、4m……等高度處的直徑，並計算出該直徑的相應斷面積代入下式計算樹幹材積。

3）式中：——區分段長

——梢頭長。

再加上梢頭材積即為樹幹總材積。

四、思考題

1．這次實驗所用四個公式計算的樹幹材積是否相等?如不相等，是否能簡單的說明一下理由?

2．能否利用樹幹縱剖面圖，直觀的描述一下樹幹的縱剖面形狀?

3．實際進行造材時除考慮樹種、材種的長度和粗度外，還要考慮什麼?為什麼?

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