林木蓄积量测定-网载

第5章 林分蓄积量测定
内容提要 • • • • 标准木法 材积表法 标准表法及平均实验形数法 目测法
概述
• 林分中全部林木的材积称作林分蓄积量(Stand Volume)，简称蓄积(记作M)。 • 林分蓄积量的测定方法很多，可概括为实测法 和目测法两大类。目测法是以实测法为基础的 经验方法。实测法又可分为全林实测和局部实 测。全林实测法因工作量大，常常受人力、物 力等条件的限制，仅在林分面积小的伐区调查 和科研验证等特殊需要的情况下采用。最常用 的还是局部实测法。
1.7582894
⋅H
1.1496653
• 将各径阶中值代入树高曲线求得各径阶的平 均高，再将各径阶中值及平均高代入二元材 积式，计算出各径阶的平均材积列表，即为 导算的一元材积表。
3．一元材积表的应用 ．
• 根据标准地每木调查结果，分别树种，选用一 元材积表，分别径阶由材积表上查出各径阶单 株平均材积值， • 径阶平均材积乘以径阶林木株数，即可得到径 阶材积，各径阶材积之和就是该树种标准地林 分蓄积量，各树种的林分蓄积之和就是标准地 林分总蓄积量。 • 依据这个蓄积量及标准地面积计算每公顷林分 蓄积量，再乘以林分面积即可求出整个林分的 蓄积量。
(1)资料收集与整理 资料收集与整理
• 将各样木的胸径(D)、树高(H)及材积(V)建立计 算机数据库作为编制和检验材积表的基础数据， 并剔除异常数据。 • 在收集编表资料时，应同时收集编表和检验表 两套样本，用编表样本编表，用检验样本检验 所编材积表的精度。 • 目前在编制材积表时，并不像过去那样将实测 数据按径阶分组后，求算各径阶样木的平均胸 径和平均材积，而是将每个样木作为一个样本。
H =a− b D+c
−2.5
H = 1.3 + aDb e −cD
b H = 1.3 + a + D
H = 1.3 + ae
H = 1.3 + ae
H = 1.3 + ae
H = 1 .3 +
H = 1.3 +
−
−
b D
−
b ( D +1)
b ( D +c )
a (1 + bD −c )
V = aD b c D
最优材积方程的选择：
• 如何拟合和选择最优经验方程是编表的关键。 • 利用编表样本数据，分别采用不同的一元材积方 程进行拟合。对于线性回归方程，可采用普通的 最小二乘法求解模型参数，而非线性回归模型的 参数估计方法则需采用阻尼最小二乘法，如麦夸 脱（Marquardt）迭代法，即由给定的模型初始参 数值，通过反复迭代得到模型的参数估计值。对 材积方程进行参数估计的同时，计算一些拟合统 计量。 • 根据所计算的各方程的拟合统计量，选择其中 SSE最小、MSE、Syx最小、相关系数(或相关指 数)最大的材积方程，并应考虑最接近图解法的散 点分布趋势的方程式作为编表的材积式。
第一节 标准木法
• 标准木 －林分或标准地中，具有平均材积大小的 树木 。 • 标准木法 －采用典型取样的方法，按一定要求选 取标准木，伐倒区分求积，用标准木材积推算林 分蓄积量的方法 。 • 这种方法在没有适用的调查数表或数表不能满足 精度要求的条件下，是一种简便易行的测定林分 蓄积量的方法。 • 标准木法可分为平均标准木法和分级标准木法。
1．直接编制一元材积表的方法与步骤 ．
(1)资料收集与整理 资料收集与整理 • 分别树种、分别使用地区编制，因在不同地区 树高曲线的差异较大。因此，先确定编表树种 的适用范围。 • 样本数量：在一个地区（林业局）样本数量一 般要求在200～300株以上。 • 抽样原则：采用随机取样的原则，选取该地区 不同立地、不同径阶、不同树高的样木。 • 测定方法和要求：样木伐倒后用同一种工具、 同一种区分求积法计算其材积。
M = ∑Vi
i =1 n
G
∑g
i =1
n
i
二、分级标准木法
• 为提高蓄积测算精度，可采用各种分级标准木法。先 将标准地全部林木分为若干个径级(每个径级包括几个 径阶)，在各级中按平均标准木法测算蓄积，而后叠加 得总蓄积 ：
ni Gi M = ∑ ∑ Vij ni i =1 j =1 ∑ g ij j =1
H = 1.3 + ae −be
− cD
H = 1.3 + a (1 − e − cD ) b
H = 1.3 + ae
−be− cD
d
2．由二元材积表导算一元材积表 ．
• 兴安落叶松的树高曲线经验方程为：
D H= 0.6872 + 0.025696 D
• 兴安落叶松二元材积方程为：
V = 0.000050168241D
M＝V1 n1 + V2 n 2 + ⋯⋯ + Vk n k = ∑ Vi ni
i =1 k
第二节 立木材积表法
• 在森林调查中，为了提高工作效率，一般常采 用预先编制好的立木材积表确定森林蓄积量， 这种方法称为材积表法。 • 材积表（立木材积表）－ 材积表（立木材积表）－ ）－按树干材积与其三要 素之间的函数关系编制，载有各种大小树干单 株平均材积的数表。 • 根据胸径一个因子与材积的函数关系编的表称 为一元材积表。根据胸径、树高两个因子与材 积的函数关系编制的表称为二元材积表。 • 在林业生产中，最为常用的材积表是一元材积 表。
一、一元材积表
• 根据胸径一个因子与材积的函数关系编制的材 积数表称为一元材积表。 • 一元材积表未考虑树高和干形对材积得影响。 即胸径相同的立木，其材积则不同。所以，一 元材积表适用于相同立地条件下得一定局部地 区，使用范围较小，故一元材积表又称作地方 材积表。 • 它不能用于查单株树木的材积，只适于计算林 分蓄积。 • 一元材积表只需测定胸径一个因子，利用比较 方便，我国林业生产中广泛应用
× 100
(3) 一元材积表的精度计算
• 平均相对误差：∑ V − V / n = V
n i i =1 i ∧
• 相对误差限在±5％（或精度P>95％）以内， 平均相对误差小于±3%，则说明所编材积 表满足精度要求。
2．由二元材积表导算一元材积表 ．
• 在用表地区随机抽取200～300株以上样 木，实测样木的胸径和树高。 • 先根据实测样木胸径和树高作树高曲线 图。依曲线趋势选用方程类型，并进行 比较、优化，最后确定用于导算一元材 积表的最佳树高曲线方程H＝f（D）。 • 将V＝a + bD
V = aD+ bD2
2
V = a + bD + cD
覆赫纳德尔（Hohenadl.W）－克雷恩 （Krenn.K） 伯克霍特（Berkhout）
V = aD b
lg V = a + b lg D + c
D3 V =a 1+ D
1 布里纳克（Brenac） D
芦泽（1907） 中岛广吉（1924）
k
式中：ni ——第i级中标准木株数； k——分级级数（i＝1，2……，k)； Gi——第i级的断面积； Vij,Gij ——第i级中第j株标准木的材积及断面积。
(一)等株径级标准木法 一 等株径级标准木法
• 由乌里希(Urich V．，1881)首先提出。 • 该法是将每木检尺结果依径阶顺序，将 林木分为株数基本相等的3～5个径级， 分别径级选标准木测算各径级材积，各 径级材积叠加得标准地蓄积。 • 具体测算方法见p125表5—2。
aD (b + D)
D2 H = 1.3 + ( a + bD) 2 a H = 1.3 + (1 + D −1 ) b
树高曲线模型
序号 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 方程名称 Levakovic (1935) Yoshida (1928) Ratkowsky and Reedy (1986) Korf (1939) 修正Weibull（Yang, 1978） Logistic (1838) Mitscherlich（1919） Gompertz（1825） Richards(1959) Sloboda （1971） 树高曲线方程
模型的拟合统计量
A.剩余离差平方和(SSE)： B.剩余均方差(MSE)： C.剩余标准差(Sy.x): S y，x =
ˆ SSE = ∑ Vi − Vi
i =1
n
(
)
2
MSE =
SSE n− p
∑(
ˆ Vi − Vi
n
)
2
n− p
i =1 n
D.相关指数(R2
)：
R2 = 1−
SSE = 1− TSS
一、平均标准木法(Huber，1825)
(1) 设置标准地，并进行标准地调查。根据标准 地每木检尺结果，计算出林分平均直径(Dg)； (2) 测树高（15－30株），用数式法或图解法 建立树高曲线，并求出林分平均高 (HD)。 (3) 在林分内按 Dg (1 ±5％)和HD (1 ±5％),且 5 ) H 5 ), 干形中等标准，选1～3株标准木，伐倒并用区 分求积法测算其材积。 (4) 计算标准地的蓄积量，并按标准地面积换算 成单位面积蓄积(m3/hm2) 。实例见p129表5-1.
树高曲线模型
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 方程名称 双曲线 柯列尔(Rоляср，1878) Goulding (1986) Schumacher(1939) Wykoff 等人(1982) Ratkowsky （1990） Hossfeld (1822) Bates and Watts (1980) Loetsh 等人 (1973) Curtis (1967) 树高曲线方程