森林資源調查中以樹木和林分為主要對象的一整套測算技術和方法。
基本介紹
- 中文名：測樹
- 參考書目：測樹學
- 出版社：農業出版社
- 出版年：1979年
主要任務,基礎理論,主要內容,
主要任務
森林資源調查中以樹木和林分為主要對象的一整套測算技術和方法。其主要任務是：①對一個林區或林業局或林場的蓄積資源進行靜態和動態分析，取得論證木材基地建設的可能性和規劃採伐量的基礎數據；②為鑑定各種森林經營措施的效果提供依據；③提供森林防護和環境保護作用所需要的數量資料；④為適地造林選育造林樹種提供依據；⑤為各種生產計畫、林業區劃、林業規劃提供各種必要的數據等。
概況中國有史可考的測樹工作是春秋戰國時代採用“拱把”和“圍”的辦法測量樹木粗度。明朝崇禎年間創造性地編制的龍泉碼價表，是世界上最早的材積表。在西歐，18世紀工業的發展要求對作為商品的木材有較為準確的測算方法。該世紀末至19世紀初，德國的一些科學家致力於伐倒木材積的測算研究，確立了各種計算單株木材積的公式（見材積），利用形數概念建立了立木材積的測定方法，編制了近似現代的材積表等。從19世紀至20世紀初期，在立木和林分的材積、生長、收穫等方面開展了全面研究，並開始涉及抽樣誤差理論和技術。到20世紀30年代，美國由一般數學測算、典型樣地（見標準地）調查向隨機抽樣和統計分析數據方向發展。40年代後測樹技術突飛猛進，表現在引用抽樣技術（見森林抽樣調查）、遙感技術（見林業遙感）和電子計算技術，進一步提高了抽樣調查的工效，使龐大的數據處理工作輕而易舉。測樹數表的編制、收穫預估、地位質量評定等，也由單因素簡單分析發展到多因素綜合分析；新的材積、出材量和生長量數學模型不斷創立，生長函式與收穫函式研究，生長模擬、建立森林資源資料庫與資源數據的自動更新等得到發展，高精度光學測樹儀不斷出現,電子自記輪尺日趨完善,記錄樹種的數量和數據貯存量與貯存時間有了增加，並能直接輸入計算機。此外，W.畢特利希的角規測樹是測樹技術的一個飛躍，它突破了一定面積調查的傳統，只在一個點上用水平視角繞測周圍樹木，簡便易行，引起國際上測樹學者的廣泛興趣。隨著森林生態學研究從定性描述向定量分析發展，以及全樹利用與全林利用的得到重視，森林生物量的測定成為日益重要的測樹技術。
概況中國有史可考的測樹工作是春秋戰國時代採用“拱把”和“圍”的辦法測量樹木粗度。明朝崇禎年間創造性地編制的龍泉碼價表，是世界上最早的材積表。在西歐，18世紀工業的發展要求對作為商品的木材有較為準確的測算方法。該世紀末至19世紀初，德國的一些科學家致力於伐倒木材積的測算研究，確立了各種計算單株木材積的公式（見材積），利用形數概念建立了立木材積的測定方法，編制了近似現代的材積表等。從19世紀至20世紀初期，在立木和林分的材積、生長、收穫等方面開展了全面研究，並開始涉及抽樣誤差理論和技術。到20世紀30年代，美國由一般數學測算、典型樣地（見標準地）調查向隨機抽樣和統計分析數據方向發展。40年代後測樹技術突飛猛進，表現在引用抽樣技術（見森林抽樣調查）、遙感技術（見林業遙感）和電子計算技術，進一步提高了抽樣調查的工效，使龐大的數據處理工作輕而易舉。測樹數表的編制、收穫預估、地位質量評定等，也由單因素簡單分析發展到多因素綜合分析；新的材積、出材量和生長量數學模型不斷創立，生長函式與收穫函式研究，生長模擬、建立森林資源資料庫與資源數據的自動更新等得到發展，高精度光學測樹儀不斷出現,電子自記輪尺日趨完善,記錄樹種的數量和數據貯存量與貯存時間有了增加，並能直接輸入計算機。此外，W.畢特利希的角規測樹是測樹技術的一個飛躍，它突破了一定面積調查的傳統，只在一個點上用水平視角繞測周圍樹木，簡便易行，引起國際上測樹學者的廣泛興趣。隨著森林生態學研究從定性描述向定量分析發展，以及全樹利用與全林利用的得到重視，森林生物量的測定成為日益重要的測樹技術。
基礎理論
主要有下述幾種：
乾形理論 研究測定樹木、林分的材積，出材量與生長量的基礎。有用數學的方法與測樹的方法兩種。前者如 1873年德國 M.孔策用半γ次拋物線式分段描述樹木的形狀，1899年俄國的 Д.И.門捷列夫用3次拋物線式表示乾形等。後者則用形數、形率等描述樹幹乾形，如1800年德國保爾森提出乾形變化問題，後發展成樹幹體積與同底等高圓柱體的比值作形數以表示乾形；德國Κ.舒貝格1893年提出樹幹中點位置直徑與胸高位置直徑之比值稱作形率以表示乾形等。用乾曲線式可以積分推導出材積公式。用形率可以算出形數，通過形數可以直接算出材積。用形數求材積的方法,既可用於單株樹木,又可用於林分。在測樹學中，把斷面積、長度和形數稱為材積三要素。在此基礎上，美國的J.W.吉拉德在1933年提出的吉拉德形率(qG)，中國林昌庚(1961)研究的實驗形數(fэ)，都有較廣泛的實用價值。
森林分子學說 蘇聯Н.Β.特列季亞科夫1927年提出，目的在於通過對復層混交異齡林的結構進行研究，尋求簡易測定複雜林分的技術方法。其研究結果證明森林分子具有與同齡純林的相同的結構規律。採用直徑分布數理統計研究，對同齡林由近似常態分配發展到β分布、γ分布與韋布爾分布等，對異齡林用指數方程表達其直徑分布，並已採用冪函式與指數函式乘積方程表達同齡林或異齡林的直徑分布（見林分調查因子）。
地位質量評定理論 用林分平均高或優勢木平均高代替蓄積量與相應平均年齡的關係，劃分林地的生產力等級，並將地位級用作確定不同年齡林分是否屬於同一發育系列的重要根據，對林分生長過程表或收穫表的編制有實用意義（見地位質量）。
角規測樹理論 是傳統測樹學測定蓄積量疏密度和生長量的新發展（見角規測樹）。
生長理論 預測生長和收穫的有關原理。如樹木或林分生長達到旺盛時期，以樹高最早、胸徑次之、材積最晚，它們的總生長過程呈“ S”型累積生長曲線；連年生長量和平均生長量（見生長量）的關係中，二者達最旺盛時期的年齡，是它們分別對年齡的一階導數的極值；林木生長具有林木進界生長與枯損的二重性；收穫是生長的積累，生長是收穫函式的變化率、是林分年齡或是林分年齡與密度和地位質量的函式；生長函式與收穫函式可分別導出，但不如用生長模型求積分導出二者相一致的收穫模型為佳；以個體樹木生長為基礎、結合林分競爭因子或林木空間布局信息，分別建立的與距離無關或有關的林分生長模型，能敏感反映林分經營效果；森林連續清查的兩期抽樣估計的原理等。
乾形理論 研究測定樹木、林分的材積，出材量與生長量的基礎。有用數學的方法與測樹的方法兩種。前者如 1873年德國 M.孔策用半γ次拋物線式分段描述樹木的形狀，1899年俄國的 Д.И.門捷列夫用3次拋物線式表示乾形等。後者則用形數、形率等描述樹幹乾形，如1800年德國保爾森提出乾形變化問題，後發展成樹幹體積與同底等高圓柱體的比值作形數以表示乾形；德國Κ.舒貝格1893年提出樹幹中點位置直徑與胸高位置直徑之比值稱作形率以表示乾形等。用乾曲線式可以積分推導出材積公式。用形率可以算出形數，通過形數可以直接算出材積。用形數求材積的方法,既可用於單株樹木,又可用於林分。在測樹學中，把斷面積、長度和形數稱為材積三要素。在此基礎上，美國的J.W.吉拉德在1933年提出的吉拉德形率(qG)，中國林昌庚(1961)研究的實驗形數(fэ)，都有較廣泛的實用價值。
森林分子學說 蘇聯Н.Β.特列季亞科夫1927年提出，目的在於通過對復層混交異齡林的結構進行研究，尋求簡易測定複雜林分的技術方法。其研究結果證明森林分子具有與同齡純林的相同的結構規律。採用直徑分布數理統計研究，對同齡林由近似常態分配發展到β分布、γ分布與韋布爾分布等，對異齡林用指數方程表達其直徑分布，並已採用冪函式與指數函式乘積方程表達同齡林或異齡林的直徑分布（見林分調查因子）。
地位質量評定理論 用林分平均高或優勢木平均高代替蓄積量與相應平均年齡的關係，劃分林地的生產力等級，並將地位級用作確定不同年齡林分是否屬於同一發育系列的重要根據，對林分生長過程表或收穫表的編制有實用意義（見地位質量）。
角規測樹理論 是傳統測樹學測定蓄積量疏密度和生長量的新發展（見角規測樹）。
生長理論 預測生長和收穫的有關原理。如樹木或林分生長達到旺盛時期，以樹高最早、胸徑次之、材積最晚，它們的總生長過程呈“ S”型累積生長曲線；連年生長量和平均生長量（見生長量）的關係中，二者達最旺盛時期的年齡，是它們分別對年齡的一階導數的極值；林木生長具有林木進界生長與枯損的二重性；收穫是生長的積累，生長是收穫函式的變化率、是林分年齡或是林分年齡與密度和地位質量的函式；生長函式與收穫函式可分別導出，但不如用生長模型求積分導出二者相一致的收穫模型為佳；以個體樹木生長為基礎、結合林分競爭因子或林木空間布局信息，分別建立的與距離無關或有關的林分生長模型，能敏感反映林分經營效果；森林連續清查的兩期抽樣估計的原理等。
主要內容
按調查對象、目的和任務，測樹學的主要內容如下。
木材產品調查
對森林主要產品原木、原條和板方材數量、質量的測定，需按國家頒布的統一標準進行。制定這類計量標準是測樹工作者的任務之一。
單株立木調查
通常選擇最易直接測定的因子，如胸徑和樹高，根據形數理論計算單株木材積。隨著測樹工具的改進，現已能直接測定樹幹上部直徑，利用形率求形數與立木區分求積法測算樹幹材積。
林分調查
劃出內部條件一致、而與相鄰地段有一定差別的森林地段，對之作出數量和質量評價。劃分林分所依據的因子甚多，通過不同目的的調查可以獲得蓄積量、出材量、生長量和林分結構等方面的數據，從而研究林分的結構規律、生長收穫、地位質量與森林經營評價等。
森林資源清查
最重要的目的是獲得一個經營單位林區、林場乃至全國的森林資源數量和質量信息。隨著森林的多種效益日趨受重視，觀測和測量森林和林地的各種特徵也逐漸納入森林資源清查範圍。獲得各項信息的手段，除採用地面抽樣實測外，通過航空、航天遙感技術可取得間接測量結果。以固定樣地重複調查為基本特點的森林資源連續清查，屬於森林資源動態監測體系，所得數據和圖面資料，是編制規劃、研究森林資源消長動態、生長預測等的基礎資料。
生長量調查
林木生長量的水平，是樹種對立地條件適應程度和經營措施效果的綜合反映，對森林經營具有理論與實踐意義。生長量信息雖可在單株樹、林分調查和森林資源清查中同時獲得，但為了特定目的時需作專門調查研究。一般生長量調查方法的精度不高，其測定理論及方法研究尚待繼續。
伐區調查
對成熟林的採伐利用資源所進行的數量和質量鑑定。因直接關係到森林採伐生產計畫，故要求實測比重大、精度高，不僅要計算出蓄積量、材種出材量，並需作出貨幣估價，為企業的經濟核算提供基礎數據。對於未成熟林需要進行撫育採伐的林分所進行的作業設計調查也屬此範疇。
測樹數表
林業中常用的各種材積表、材種表、原木板積表、林分斷面積和蓄積量標準表、林分表、各種評定地位質量的數表,以及森林經營數表,如收穫表、林分密度管理圖等，都是根據調查所得實驗數據編制，以供生產上使用。但表列數據皆為條件平均值，使用它有一定的條件與精度限制。
展望隨著生產和現代技術的發展，重量可能將與材積測定並重，單株抽樣將代替樣地抽樣，材積方程將代替材積表，收穫預測將為材積方程和生長模擬逐漸充實和替代。森林多效益永續經營利用新施業體系的出現，也將對測樹學提出新要求。用系統分析、運籌學、模糊數學等的理論與方法在測樹技術上的套用正在萌芽。隨著森林遙感技術成為一門獨立學科，有關測樹學的理論技術必將出現新的綜合發展。
參考書目
B.胡希等著，測樹學翻譯組譯：《測樹學》，農業出版社，北京，1979。(B. Husch, C. I. Miller, T. W. Beers,Forestmensuration,2nd ed., The RonaldPress ComPany, New York,1972.)
展望隨著生產和現代技術的發展，重量可能將與材積測定並重，單株抽樣將代替樣地抽樣，材積方程將代替材積表，收穫預測將為材積方程和生長模擬逐漸充實和替代。森林多效益永續經營利用新施業體系的出現，也將對測樹學提出新要求。用系統分析、運籌學、模糊數學等的理論與方法在測樹技術上的套用正在萌芽。隨著森林遙感技術成為一門獨立學科，有關測樹學的理論技術必將出現新的綜合發展。
參考書目
B.胡希等著，測樹學翻譯組譯：《測樹學》，農業出版社，北京，1979。(B. Husch, C. I. Miller, T. W. Beers,Forestmensuration,2nd ed., The RonaldPress ComPany, New York,1972.)
