Как посчитать сумму площадей сечений

Определение суммы площадей сечений древостоя (абсолютной полноты

Для вычисления суммы площадей сечений древостоя из перечетной ведомости выписывают общее число деревьев по ступеням толщины n_i. По таблице «Площади сечений при измерении диаметров» (табл. 1.4 [11]) находят площадь сечения среднего дерева ступени g_i. Отсюда получают сумму площадей сечения древостоя по формуле

(48)

Вычисление среднего диаметра и средней высоты древостоя древостоя.

Средний диаметр D_ср соответствует площади сечения среднего дерева древостоя. Разделив сумму площадей сечений G на общее число деревьев N получим среднюю площадь сечения:

(49)

По площади сечения среднего дерева g_ср с помощью формулы определяется средний диаметр древостоя D_ср:

(50)

где g_ср – площадь сечения среднего дерева, м 2 ; π – постоянная величина, равная 3,14.

Среднюю высоту древостоя Н_ср можно определить по графику или вычислить по формуле.

Для нахождения средней высоты графическим способом выстраивается кривая высот. Для построения кривой в процессе перечета замеряют по ступеням толщины высоты деревьев (по 2–3 на ступень) и вычисляют их средние значения. Затем строят график. По оси абсцисс откладывают ступени толщины, а по оси ординат – средние высоты; вершины ординат сглаживают (рис. 3). Величина ординаты, отвечающая среднему диаметру древостоя, и будет средней его высотой.

Рис. 3. Определение средней высоты графическим методом.

Вычисление аналитическим методом по формуле Лоррея:

, (51)

Средние диаметры D_{к. ср} и длины крон l_{к. ср} определяются путем построения графика их взаимосвязи с диаметрами на высоте груди d_1,3 деревьев. На оси абсцисс откладывают значения ступеней толщины, а на оси ординат – диаметры крон. Через полученные точки проводят сглаженную, которая, как правило, представляет собой прямую, с нее снимается средний диаметр кроны D_{к. ср} по вычисленному среднему диаметру древостоя D_ср.

Аналогично строится график связи диаметров стволов и длин крон и определяется средняя длина кроны l_{к. cр} через средний диаметр древостоя D_ср.

Определение класса бонитета и относительной полноты

Класс бонитета устанавливают по происхождению древостоя, средней высоте и возрасту по бонитировочной шкале М. М. Орлова (табл. 13). В смешанных насаждениях класс бонитета устанавливают по основной (преобладающей) породе, а в сложных – по главной породе основного яруса.

Распределение семенных древостоев по классам бонитета

Высота семенных насаждений, м

Ia I II III IV V Va 10 6–5 5–4 4–3 3–2 2–1 – – 20 12–10 9–8 7–6 6–5 4–3 2 1 30 16–14 13–12 11–10 9–8 7–6 5–4 3–2 40 20–18 17–15 14–13 12–10 9–8 7–5 4–3 50 24–21 20–18 17–15 14–12 11–9 8–6 5–4 60 28–24 23–20 19–17 16–14 13–11 10–8 7–5 70 30–26 25–22 21–19 18–16 15–12 11–9 8–6 80 32–28 27–24 23–21 20–17 16–14 13–11 10–7 90 34–30 29–26 25–23 22–19 18–15 14–12 11–8 100 35–31 30–27 26–24 23–20 19–16 15–13 12–9 110 36–32 31–29 28–25 24–21 20–17 16–13 12–10 120 38–34 33–30 29–26 25–22 21–18 17–14 13–10 130 38–34 33–30 29–26 25–22 21–18 17–14 13–10 140 39–35 34–31 30–27 26–23 22–19 17–14 13–10 150 39–35 34–31 30–27 26–23 22–19 17–14 13–10 160 и выше 40–36 30–27 30–27 26–23 22–19 18–14 13–10

Абсолютная и относительная полноты.Абсолютная полнота древостоя – сумма площадей сечений G на высоте 1,3 м всех деревьев древостоя, входящих в ярус на площади 1 га.

Относительная полнота – отношение абсолютной полноты таксируемого древостоя G к сумме площадей сечений на 1 га нормального, полного древостоя при полноте 1,0 G_н:

(52)

где G_т – сумма площадей сечений таксируемого древостоя, м 2 /га; G_н – сумма площадей сечений «нормального» древостоя при полноте 1,0 на 1 га из нормативных таблиц для соответствующей породы и средней высоты (табл. 1.4 [11]).

Дата добавления: 2018-04-04 ; просмотров: 6682 ; Мы поможем в написании вашей работы!

Источник

Новые методы таксации леса

Определение суммы площадей поперечных сечений деревьев, образующих насаждения. При таксации и устройстве наших лесов почти 150 лет применяют глазомерный метод. Установленные математические связи между отдельными таксационными показателями служат для его контроля и уточнения. Однако совершенствование глазомерного способа достигло своего предела, и дальнейшее его применение тормозит развитие таксации. При глазомерной таксации таксатор оперирует средними показателями, в результате чего довольно часто полнота и запас насаждений преуменьшаются.

Например, таксаторам известно, что на территории России преобладают насаждения с полнотами 0,6-0,7. Поэтому для большинства вновь таксируемых насаждений они применяют эти полноты. Опытные таксаторы обычно озабочены тем, чтобы не преувеличить запасы, поэтому полноты 0,9-1,0 принимают в очень редких случаях, а в спелых древостоях такие полноты опытный таксатор никогда не поставит. Это вызвано тем, что преувеличение запасов считается грубейшей ошибкой, в то время как преуменьшение их не считается ошибкой.

Глазомерным путем найти сумму площадей сечений деревьев, образующих насаждение, нельзя, так как отсутствуют признаки насаждений, позволяющие установить сумму площадей сечений без обмеров деревьев. Поэтому актуальной задачей лесной таксации является переход к перечислительной таксации.

Знать сумму площадей сечения не менее важно, чем полноту насаждений. Определив сумму площадей сечений, по таблицам хода роста древостоя можно легко найти полноту насаждений.

Предложения Биттерлиха значительно упростили закладку пробных площадей.

Метод угловых проб. В области лесной таксации в 1948 году произошло важное событие. Австрийский лесничий доктор В. Биттерлих сделал крупнейшее открытие, положившее начало новому, весьма плодотворному направлению в развитии таксационной техники.

Сущность открытия В. Биттерлиха заключается в автоматизации определения суммы площадей сечений поперечного сечения совокупности деревьев, образующих древостой. Автоматизация таксационного процесса, позволяющая быстро находить площадь сечений насаждения осуществляется путем построения на местности установленного В. Биттерлихом постоянного угла. Знаменательным в этом открытии является тот факт, что сумму площадей сечений деревьев можно найти, не прикасаясь ни к одному из измеряемых деревьев. Процесс ее определения сводится к прицеливанию через соответствующий инструмент из круговой пробы на несколько десятков окружающих таксатора деревьев. Эта операция отнимает у таксатора лишь несколько минут.

Идея Биттерлиха заключается в том, что если на местности проложить два радиуса с углом между ними 70 минут, то круги, вписываемые в этот сектор будут иметь площадь равную 0,0001 от площади большого круга, проведенного через центр малого круга. В американской литературе его называют критическим углом. Для каждого малого круга радиус большого будет зависеть от диаметра малого.

Таким образом, закладка своеобразных пробных площадей в натуре по методу Биттерлиха в конечном итоге сводится к построению на местности соответствующими приборами нескольких десятков критических углов путем нацеливания на каждое таксируемое дерево. Так как диаметры деревьев разные, то соответственно этому меняется и радиус круговых проб.

D=8 см D=12 см D=16 см D=20 cм

Рис. Соотношение между диаметром дерева, прикрывающего прицельную рамку, и расстоянием наблюдателя до дерева.

Определение суммы площадей поперечных сечений методом Биттерлиха. Биттерлих для упрощенного определения сумм площадей сечений предложил прибор, состоящий из рейки, длиной 1 м, на конце которой закреплена рамка, определенной ширины. Сущность прибора заключается в следующем.

L ®

Допустим, что диаметр дерева, прикрывающий в приборе угол прицела, равен D, а расстояние от наблюдателя до дерева L. Соотношения между этими величинами, исходя из свойств построенных треугольников, можно составить следующую пропорцию:

Если вокруг себя мы опишем круг радиусом L, то его площадь будет равна

b 2

По отношению к площади описанного круга радиусом 1 м сумма площадей поперечных сечений трех деревьев диаметром 2 см каждое составляет

Предположим, что в 2 м от наблюдателя находится дерево диаметром 4 см. Визируя на это дерево прибором Биттерлиха, мы увидим, что оно полностью закроет 2-сантиметровую рамку прибора. Площадь поперечного сечения этого дерева будет равна p·2 2 =p·4.

Если из точки визирования описать круг радиусом 2 м, его площадь будет равна p·200 2 = p·40000.

Отношение площади поперечного сечения дерева диаметром 4 см к площади круга радиусом 2 м и в данном случае составляет

Рассмотренные нами примеры позволяют заключить, что при пользовании прибором Биттерлиха дерево, полностью закрывающее предметную рамку диоптра можно, при учете площади поперечных сечений на 1 га, приравнять к 1 м 2 поперечного сечения.

Если внутри ограничивающего круга для деревьев данного диаметра насчитано N стволов, то сумма площадей поперечных сечений, выраженная в м 2 /га, равняется

Это уравнение в теории Биттерлиха является основным.

визирования у прибора надо выбирать такой, при котором этот множитель был бы равен целому числу. Более удобен прибор, у которого этот показатель равен единице. При этом условии число учтенных деревьев равно площади поперечных сечений деревьев в м 2 на 1 га.

Метод Биттерлиха является выборочным. Поэтому встает вопрос, как определить количество остановок на 1 га и места для закладки круговых площадок.

Исследования показали, что на 1 га надо закладывать 4-5 круговых площадок. C увеличением площади участка количество закладываемых площадок на 1 га может быть уменьшено. Так, на площади 10 га можно заложить 30 площадок. Если участок имеет небольшую площадь, то надо заложить не менее 5 площадок. Если заложить 1 или 2 площадки, то ошибка может достигать 20 %.

Площадки закладываются по ходовым линиям, которые должны быть параллельны между собой и перпендикулярно длинной стороне участка. Площадки на ходовых линиях закладываются через 20-30 м.

При подсчете числа деревьев на круговых площадках следует иметь в виду, что одно дерево может заслонять другое и, чтобы избежать этого, подсчет надо начинать с самого толстого дерева, расположенного к таксатору ближе всех. Тогда можно сменить точку стояния, не потеряв уже полученные данные. Деревья, которые только касаются рамки, следует считать за половину.

Число деревьев, оказавшейся на каждой площадке, записывают в учетный бланк. На каждой круговой площадке измеряют диаметры на высоте груди у двух-трех произвольно взятых деревьях. Опыт показал, что этого числа деревьев вполне достаточно для точного определения среднего диаметра.

Метод Биттерлиха позволяет весьма просто определить число деревьев на 1 га. Для этого площадь сечения на 1 га, определенная по методу Биттерлиха, надо разделить на площадь поперечного сечения среднего дерева, определенного путем измерения диаметров на круговых площадках.

Определение таксационным прицелом суммы площадей поперечных сечений деревьев, образующих древостой, производят следующим образом.

Когда смещенная часть выйдет за пределы ствола, такие стволы в учет не берутся..

Могут быть случаи, когда смещенная часть ствола имеет только трудноуловимое касание со стволом. В этих сомнительных случаях дерево считается за половину.

Во время визирования через таксационный прицел (призму) на окружающие деревья таксатор находится на одном месте (в одной точке). В конечном итоге необходимо рассмотреть через призму все деревья, находящиеся вокруг таксатора. Таксационный прицел как инструмент обладает тем ценным свойством, что для деревьев разной толщины он автоматически отграничивает размер круговой пробы. Диаметр последней, выраженный в метрах, равен числу сантиметров в диаметре деревьев на высоте груди.

Призма обладает весьма ценным свойством. Каждое дерево, учтенное посредством призмы, соответствует 1 м 2 площади поперечных сечений деревьев, имеющихся на 1 га таксируемого насаждения.

Техника работы с призмой аналогична работе с прибором Биттерлиха.

Осложняющим моментом в определении таксационным прицелом суммы площадей поперечных сечений деревьев является наличие в древостое подроста и подлеска. Если подрост и подлесок маскируют нижний отрезок ствола протяженностью 2-3 м, то визируя на часть ствола, расположенную над подростом или подлеском, легко догадаться входит ли это дерево в перечет или нет.

Чтобы исключить пропуски и повторный учет одних и тех же деревьев, визирование начинают с дерева, имеющего особые приметы. Таксационный прицел держат от глаза на таком расстоянии, при котором рассматриваемое через прицел дерево лучше видно.

Точность таксации древостоев с помощью призмы Анучина зависит от густоты древостоя. Точность при высокой полноте древостоя оказывается в два раза выше, чем в низкополнотном. Но учитывая, что в лесах преобладают среднеполнотные насаждения, а при таксации множеств древостоев исключаются крайние значения погрешностей, то таксация с помощью призмы Анучина вполне допустима и позволяет снизить трудоемкость работ по отводу лесосек в 10-15 раз.

Для контроля работы по таксации прицельным методом на каждой площадке следует отмечать центр площадки колом с нанесением на него номера площадки. Местонахождение площадок наносится на абрис лесосеки или выдела. Для облегчения нахождения площадки можно на дереве, ближайшем к ее центру, оставить отметку с номером площадки.

Таксация леса путем закладки круговых пробных площадей постоянного радиуса. В Западных странах широкое распространение получил метод таксации путем закладки площадок постоянного радиуса. Способ закладки круговых площадок постоянного радиуса ценен тем, что на этих пробах возможно произвести подеревный перечет и на основании его по сортиментным таблицам вычислить выход сортиментов.

Размеры круговых площадок, применяемые в России для таксации круговыми площадками постоянного радиуса, следующие:

Пробная площадь, желательно, должна иметь такой размер, чтобы на ней было не менее двадцати измеряемых деревьев. Поэтому пробные площади, закладываемые в густых тонкомерных насаждениях, могут иметь меньшие площади, чем древостои из толстых деревьев. В редкостойных древостоях пробные площади должны быть наиболее крупные.

Источник

Способ определения сумм площадей сечения древостоя

Владельцы патента RU 2537566:

Изобретение относится к лесному хозяйству и может быть использовано при лесоустройстве и таксации лесосечного фонда. Способ определения сумм площадей сечений древостоя включает определение сумм площадей сечений видимой части деревьев полнотомером Биттерлиха. Дополнительно определяют сумму площадей сечений мешающих объектов, по которой определяют сумму площадей сечений невидимой части деревьев, а общую сумму площадей сечений древостоя находят сложением измеренной суммы площадей сечений видимой части древостоя и суммы площадей сечений невидимой части деревьев, которая устанавливается по зависимости, полученной на основании уравнения регрессии. Способ обеспечивает повышение точности определения сумм площадей сечения деревьев при наличии существенных помех в виде подлеска или подроста, а также в связи с низкоопущенными кронами взрослых деревьев. 2 ил., 1 табл.

Изобретение относится к лесному хозяйству и может быть использовано при лесоустройстве и при таксации лесосечного фонда.

Известен способ определения сумм площадей сечений с использованием полнотометра В. Биттерлиха (Анучин Лесная таксация. М., Лесная промышленность, 1982, стр.45-46, 316-317). Способ заключается в определении сумм площадей сечений деревьев на высоте 1,3 м по определенному правилу полнотомером Биттерлиха.

Недостатком этого способа, как и других, основанных на «угловом» визировании, является снижение точности определения сумм площадей сечений при наличии мешающих объектов, например подлеска и (или) подроста высотой более 1,5 м. Развитые подрост и (или) подлесок закрывают (делают недоступными для визирования прибором) часть деревьев древостоя. Из-за этого при большом количестве подроста и (или) подлеска использование полнотомера Биттерлиха практически невозможно.

Задача предлагаемого способа состоит в повышении точности определения сумм площадей сечения деревьев при наличии существенных помех в виде подлеска или подроста, а также в связи с низкоопущенными кронами взрослых деревьев.

Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в способе определени сумм площадей сечений древостоя, включающем определение сумм площадей сечений видимой части деревьев полнотомером Биттерлиха, дополнительно определяют площадь сечений мешающих объектов, по которой определяют сумму площадей сечений невидимой части деревьев, а общую сумму площадей сечений древостоя находят сложением измеренной суммы площадей сечений видимой части древостоя и суммы площадей сечений невидимой части деревьев, которая устанавливается по зависимости, полученной на основании уравнения регрессии

a — постоянный коэффициент, отражающий максимально возможную, для данных условий, сумму площадей сечений при отсутствии мешающих объектов;

тогда, используя коэффициент b, общую сумму площадей сечений древостоя определяют по формуле

Изобретение осуществляется следующим образом.

И первый, и второй замеры делают из одной точки. Общее число точек (количество реласкопических площадок) должно составлять 20-50 шт. Такой, достаточно большой объем измерений, необходим для надежной оценки коэффициента регрессии b.

По результатам измерений составляют уравнение прямолинейной регрессии, коэффициент регрессии которого устанавливает количественную зависимость сумм площадей сечений ненаблюдаемых (закрытых мешающими объектами) деревьев от суммы площадей сечений мешающих объектов.

a — постоянный коэффициент, отражающий максимально возможную, для данных условий, сумму площадей сечений при отсутствии мешающих объектов;

Этап второй. Из любых точек таксируемого древостоя делают 5-7 замеров сумм площадей сечений видимой части деревьев и сумм площадей сечений мешающих объектов (кусты, подлесок). Общая сумма площадей сечений таксируемого насаждения получается из уравнения

Изобретение поясняется следующим примером.

На фиг.1 приведена схема определения сумм площадей сечений деревьев древостоя при отсутствии мешающих объектов (вертикальная проекция).

В древостоях с неразвитым подлеском или подростом (до 1.0 м высотой) нет проблем с определением суммы площадей поперечных сечений деревьев. Их сумму устанавливают с помощью полнотомера Биттерлиха или пользуясь призмой Анучина (Фиг.1).

Визируя, поворачиваясь на 360°, на деревья и подсчитывая число деревьев по определенному правилу, получают сумму их площадей поперечного сечения на 1 га.

Но ситуация, когда подлесок или подрост неразвит или их высота ниже 1,5 м в реальной жизни встречается довольно редко. Как правило, наличие подлеска и подроста мешает точному визированию на деревья, т.к. закрывает нижнюю часть их ствола (на высоте 1,3 м). Поэтому некоторая часть деревьев остается неучтенной. Если заслоненных деревьев немного, то, обычно, помощник таксатора отгибает мешающий объект и дерево учитывается полнотомером. Но когда подрост и подлесок хорошо развит, допустим площадь его проективного покрытия составляет 50 и более процентов, один человек (помощник таксатора) физически не в состоянии отклонить все мешающие объекты на линии визирования, особенно в том случае, если она достаточно длинна. На Фиг.2 приведена схема определения сумм площадей сечения деревьев древостоя при наличии мешающих объектов.

По схеме видно, что из 23 деревьев только 6 визуально доступны. Разумеется, в этом случае определение сумм площадей сечений полнотомером Биттерлиха невозможно.

Предлагаемый нами способ состоит в следующем, полнотомером Биттерлиха из нескольких точек (из 20, а лучше из 50) производится учет сумм площадей деревьев и сумм площадей сечений кустов для каждой точки. По данным измерений составляется уравнение регрессии вида

a — коэффициент, показывающий максимальную сумму площадей сечений деревьев при отсутствии мешающих объектов, м 2

Коэффициент b устанавливается расчетным путем из уравнения регрессии для конкретного насаждения, показывая сколько м кв. сечений деревьев визуально недоступны из-за мешающих объектов, в расчете на 1 м 2 мешающих объектов.

Тогда общая сумма площадей сечений будет

Таким образом, изобретение позволяет устанавливать важнейший объемообразующий показатель древостоя независимо от условий видимости в древостое (от помех, создаваемых подлеском и подростом).

Результаты измерений сумм площадей сечений

Применяя для построения уравнения регрессии метод наименьших квадратов получаем следующее уравнение прямолинейной связи:

y = 17.5 − 0.5 x ( 8 )

17,5=a, коэффициент, отражающий значений сумм площадей сечений деревьев древостоя при отсутствии мешающих объектов, м 2 на га;

0,5=b, коэффициент, отражающий сумму площадей сечений деревьев невидимой части древостоя из расчета 0,5 м 2 площади сечений деревьев невидимой части на 1 м 2 мешающих объектов.

Приведенный расчет дает тем более точное значение коэффициента b, чем больше пар измерений выполнено. Обычно их достаточное количество 50 пар.

Рассматриваемое уравнение носит вспомогательный характер и имеет своей целью только установление значения коэффициента b.

После расчета коэффициента b определение сумм площадей сечений деревьев аналогичного древостоя лучше производить по формуле

Тогда сумма площадей сечения древостоя определяется по формуле

Таким образом, изобретение позволяет по установленной зависимости площадей сечений видимой части древостоя и мешающих объектов определять общую сумму площадей сечений древостоя.

Источник