电子角规测定森林蓄积量及生长量的基础理论与实践

针对常规角规测树较为粗放的现状,该文提出了电子角规测定森林蓄积量及生长量的基本原理与方法.电子角规是电子经纬仪与PDA的有机结合,电子经纬仪测角精确,配合相应的PDA应用程序,可以准确地实现角规的量测胸高断面积功能.电子角规可以实时准确地量测树木材积,从而可以计算各树形高值以计算林分蓄积量;此外,电子角规还可以准确地测量各棵树相对于样点的坡度以进行坡度改正.为了测量蓄积生长量,该文作者在样点设置固定标桩进行两期观测.为了合理地解释森林蓄积生长,该文采用潜在计数值法,它可以合理地计算出进界木在前期的潜在量,林分实际生长量等于保留木、潜在木和进界木生长量之和.     

森林信息化精准计测技术获国家发明专利

由北京林业大学测绘与3S技术中心冯仲科教授申请的“电子角规测树仪及自动测树方法”的发明专利已于2005年11月23日正式授权，获得发明专利权，专利号为：ZL200410006257．4，系北京林业大学近十年来首次获得发明专利权．本发明是关于森林资源抽样调查的仪器和方法，特别是关于森林资源不等概抽样调查的电子角规测树仪及其自动测树方法。此发明共有两项发明内容：①电子角规测树仪：将光学系统与电子系统结合起来，通过光电信号自动转换，把影像数字化，实现精准的自动量测、贮存与传输．②自动测树方法软件：本发明中的角规自动测树方法是在已知的形点法的基础上提出的“推动林分蓄积的形点法”，它能避开通视困难．将角规测树全过程与计算机技术结合起来，对电子角规测树仪传输来的信息进行处理，实现外业内业同步完成．     

杆式角规器测树原理分析

角规是森林资源调查中使用的重要工具之一，因其调查法操作简单，工作效率高，所以被广泛应用。本研究在严密证明角规测树原理的基础上，分析了杆式角规的设计误差，并提出修正方法，使角规原理与工具设计相统一，进一步完善了角规测树体系。     

TI—59可编程序计算器在角规测树中的应用

T1—59可编程序计算器广泛使用于工农业生产、森林资源清查、工程测量计算、商业投资分析等几十个部门。电算与角规技术缔合,被称为一项技术革命,开始应用于林业调查规划中。本文就甘肃省小陇山角规测树编拟了电算程序,对计算程序使用进行了使用说明,并附有甘肃省小陇山角规测树卡片计算程序,这一程序的交流、应用,对加速林业调查工作的数据运算和技术改进、提高森林调查效率有积极作用。     

角规三维点抽样估测林分蓄积的形点法冠下削度方程

在角规点上,用形点法测定林分蓄积时,需要直接测定林分的高H.然而在现实林分中,树冠重叠,通视较差,测定林分高H颇为困难.为此,该文运用形点法理论对林分冠下树干的形状结构进行解析,发现采用角规三维点抽样直接测定林分冠下的辅助高Hb及其断面积Gb、近似形点高Ha及其断面积Ga和胸高断面积G后,推导其间的相互关系,能自动生成林分形状指数R和林分高H,于是提出了形点法林分冠下削度方程,方程中不含任何经验参数.所以在测定林分蓄积M时,能避开测定林分高H的通视困难,具有较强的通用性、实用性和准确度,并对估计林分材种材积提供实用的理论依据,是对角规测树理论由二维空间向三维空间发展的重要突破.     

点抽样误差来源的研究

利用计算机模拟角规、角规观测和每木实测的方法,进行了不同角规常数的点抽样试验比较。结果表明:点抽样估计林分断面积是无偏的,而估计林分每公顷株数效率不高。点抽样的偏差主要是因漏计、角规常数选择不当,林缘效应等原因引起的。同时,还就如何防止点抽样产生偏差的技术措施提出了一些建议。     

天山中东部林区角规测树中角规系数选择的试验研究

本文应用灰色决策的理论和方法,结合实测资料对角规系数进行选择。结果表明:在天山中东部林区实施角规测树时,选择角规系数 Fg=2.0为最优。     

稜镜角规的测树原理和设计

一、前言角規测树理論的創立和角規工具的发明与改进,是林业科学上的重大进步,角規的优点是效率高,应用广:如水平角規可以用来测算林地上树木的胸高总断面积,株数分布、平均直径、上部直径、水平距离和蓄积量等調查因子。这几乎解决了森林調查中的基本調查因子的測算任务。应用角规測树是一种抽样的方法。因而,角規在国际上不仅在林业上得到广泛应用,而且已經为植物群落学的研究所采用。經过1957年苏联林业杂志的介紹,角規在我国即开始試用。1958年我省林野調查队亦进行了試用,在試用过程中,經中央林业科学院試驗証明,用角規測树可以大大提高效率;在南方杉木人工林中0.1公頃标准地上,用木尺角規繞測比每木检尺提高时效6、1倍。由此可见,角规确实是     

三维激光扫描系统测树原理及精度分析

该文介绍了三维激光扫描系统的测量原理、测树过程和测树因子的获取方法.在甘肃省小陇山林业局党川林场,通过对立木扫描数据和伐倒木实测数据进行比较研究,结果表明用激光扫描系统进行测树能够获得较高的精度,做到精准监测,满足林业上测树的要求;同时,利用样木三维模型,可以方便地获取传统方法难以获取的测树因子,从而大大拓展了它在林业中的应用.     

RD 1000电子测树仪立木因子测定及适用性研究

传统的森林计测仪器均存在很大的不足,不能精准快速便捷地为科学研究和各有关部门提供真实可靠的立木基础数据。针对当前森林测量仪器的不足,引进美国激光技术公司的快特能RD 1000电子测树仪,以北京市奥林匹克森林公园和鹫峰国家森林公园为研究区,以误差理论为基础理论依据,对其精度和适用性进行验证分析。以传统工具卡尺和全站仪测量的数据为相对真值,对比分析RD 1000电子测树仪的测量结果,最终得出其适用性广,而且胸径测量的精度能达到毫米级别,树高测量的精度能达到厘米级别,足以满足精准林业的要求,能为我国林业的发展提供切实可行的技术支持。     

智能手机单片摄影测树技术研究与试验

森林因子采集是林业观测的重中之重，智能手机为林业调查提供了新思路、新手段。为了更高效、精确的观测森林，以智能手机为载体，摄影测量学、测树学原理为理论基础，Java为开发语言，设计了一套单片摄影测树系统。系统仅利用智能手机的定焦镜头正直拍摄一张图像，即可进行单木的胸径、树高、材积的自动解算，同时，还可进行林分平均胸径、蓄积量和林分密度的自动解算。通过对200株立木进行胸径、树高、材积测量试验，对15块样地进行林分平均胸径、林分密度和林分蓄积量测量试验。结果表明，单木因子测量的相对偏差为4.95%～5.86%，相对均方根误差为6.09%～7.46%，林分因子测量的相对偏差为0.51%～1.46%，相对均方根误差为7.47%～8.6%。以上指标均高于传统林业测量的精度要求，该技术可以在林业调查中推广使用。     

三维前方交会法测量树高及其精度分析

为了解决森林调查中因地形起伏不能通过皮尺或者视距法获得测站与目标树的水平距离,而导致不能通过一般三角测量的办法来测量树高的问题,该文将测量高程的前方交会法应用到测树上来获得树高数据.前方交会法的内容为两台仪器与目标树构成一个三角形,测量两台仪器中心的斜距和三个夹角,利用正弦定理推算目标树与一台仪器的水平距离,然后再测得树顶和树根两处的天顶距,利用三角测量获得树高.经纬仪和罗盘仪是森林调查中常用的工具,通过对该模型的精度分析和实验发现经纬仪采用此方法可以控制误差在5%以内,满足林业上的测量要求,而罗盘仪采用此方法误差范围超过5%,不能满足要求.此方法可以配合经纬仪进行树高测量.     

同一铅垂面两次设站法树高测量及其精度分析

树高是评定立地质量和林木生长状况的重要依据,是林业调查的必测项目.该文提出了在复杂立地条件下,特别是在陡坡地带,水平距离难以测量的情况下,采用在同一垂面两次设站的方法对树高进行测量.说明了测量原理和测定过程,推导出了采用该方法计算树高的数学公式,并依据误差传播定律推导出误差模型,进行精度分析.在陡坡条件下选取符合条件的单木,以经纬仪和皮尺作为测量工具多次进行实验,并配以全站仪同步测量进行检核,通过对大量的实验数据进行分析比较,发现采用该方法测量的精度在1%以内,满足精度要求,而且测定方法简捷.     

尾叶桉地径与胸径、树高、材积相关性分析

【目的】建立尾叶桉地径与胸径、树高、材积的数学模型,为利用地径测算林木立木材积提供测算方法。【方法】实测148株尾叶桉立木的地径、胸径和树高,运用SPSS软件建立尾叶桉地径与胸径、树高、材积的回归模型,进行选优和适应性检验。【结果】研究区尾叶桉地径—胸径、地径—树高、地径—材积最优模型分别为D1.3=0.857D0-0.539、H=0.966D01.048、V=0.0000481D02.749,尾叶桉地径与胸径、树高、材积均显著相关。地径—胸径模型适应性检验的总相对误差为-1.14%、平均相对误差为1.29%,精度为98.46%;地径—树高模型适应性检验的总相对误差为13.07%、平均相对误差为-14.32%,精度为94.88%;地径—材积模型适应性检验的总相对误差、平均相对误差分别为-3.87%、1.69%,精度为94.70%。【结论】选出尾叶桉地径与胸径、树高、材积的3个最优回归模型,其中地径—树高模型总相对误差和平均相对误差过大,不提倡以尾叶桉地径直接估算树高;地径—胸径、地径—材积模型预测误差均在±5%以内,方程预测精度较高,可以用于估算立木材积。     

量子粒子群优化最小二乘支持向量机的立木材积估算

基于材积方程建立的材积表是森林资源调查工作中重要的工具,估算立木材积的精度是编制材积表的关键。为了解决已有立木材积方程复杂多样、测算准确率低等不足,以北京地区侧柏Platycladus orientalis和落叶松Larix principis-rupprechtii为研究对象,提出利用量子粒子群优化最小二乘支持向量机（QPSO-LSSVM）算法建立材积方程的方法。通过伐倒解析法结合电子经纬仪无损立木材积精测法获取建模样本,对250株侧柏与300株落叶松数据分别建立一元与二元材积方程,计算得到侧柏与落叶松的一元材积方程测试集的决定系数（R2）为0.978 6和0.946 1,二元材积方程测试集决定系数（R2）为0.987 0和0.990 1,均在0.940 0以上,总体相对误差（T_RE）依次为0.75%,-0.16%,0.64%,-0.50%,均满足国家规程小于±3%的要求,表明QPSO-LSSVM模型估算效果良好。最后引用传统一、二元材积方程、BP神经网络和粒子群优化最小二乘支持向量机（PSO-LSSVM）算法建立材积方程并与之进行对比分析。结果表明:QPSO-LSSVM材积方程在估测精度、收敛速度和稳健性等综合性能指标上优于其他材积方程。该方法在高精度材积估测中具有较好的应用前景。     

论林木直径整化与材积误差

该文研究了林木直径整化与材积理论误差 ,结果表明 :①采用整化径阶计算的与用未整化的实测胸径值计算的林分调查因子相比 ,林分算术平均直径一般无误差 ,而林分平方平均直径和林分材积均产生正误差 ,直径整化后材积偏差的理论值应该为PV =(a2 12d2 )× 10 0 ;②对于服从大多数分布的连续变量 ,如正态分布或近似正态分布 ,采用按区间分组并把它的频率函数当作离散的来计算方差时 ,所得的分组方差 (σ2g)可以修正 ,以提高精度     

全站仪测算材积的原理及精度分析

全站仪是一种电子精密测量型工具 ,自 2 0世纪 90年代中期后 ,美、英、德、日等国在林地面积测量、树高测量中初步使用全站仪 .该文首次采用全站仪测量树干上部直径及材积等测树参数 .以全站仪为测量工具 ,在林地中自动测量每 1棵树的树高 ,用直径测量数学模型自动测量树干胸径及任一处直径等参数 ,以及利用树干材积计算数学模型自动计算树干材积 .从其测量结果看 ,测量数据精度很高 .其测量树高的精度可达 1 14 0 0 ,测量任一处直径的精度可达 1 2 0 0 ,且均高于其它测树方法的精度 ,完全能够满足林业测量的精度要求 .由于全站仪的自动化程度很高 ,可与数据采集器实现数据的实时通讯 ,提高工作效率 .全站仪在测树中的应用 ,不仅提高了测树速度、精度和效率 ,更重要的是不用伐倒林木和爬树 ,不对林木有任何损害就可以自动、实时获取测树因子 ,它在林业测量有广泛的应用前景 .     

日本落叶松人工林生长量的灰色—马尔柯夫预测

应用灰色GM(1,1)模型进行日本落叶松人工林生长趋势预测,在对43块标准地进行每木检尺的基础上,获得了不同龄阶平均单株木的3个测树因子胸径、树高、材积的总生长量,利用这些基于时间序列的原始数据对GM(1,1)模型进行拟合。其模型模拟检验精度:胸径、树高、材积均为Ⅱ级可用水平;发展系数|a|<0.3,可用于中长期预测。由预测产生的相对误差的大小,将原始数据划分为4种状态,分别写出胸径、树高、材积的四步概率转移矩阵p(i),建立灰色—马尔柯夫预测模型。从对32、34龄阶的预测结果看,灰色—马尔柯夫模型预测的平均相对精度分别为胸径99.22%、树高99.73%、材积98.33%,能进行高精度的预测工作。