实验一常用测树工具的使用
一、实验目的
熟悉和掌握几种常用的测树工具的构造、原理及使用方法。
二、仪器的构造、原理及使用方法
(一)测径器
1．轮尺
轮尺构造十分简单，如图1—1，可分为固定脚，游动脚和测尺三部分。测尺的一面为普遍米尺刻度，一面为整化刻度。在森林调查中，为简化测算工作，通常将实际直径按上限排外法分组，所分的组称为径阶，用其组中值表示。径阶大小(组距)一般可以为1cm、2cm或4cm。当按1cm、2cm或4cm分组时，其最小径阶的组中值分别为1cm、2cm或4cm。径阶整化刻度的方法即是将各径阶的组中值刻在该径阶的下限位置。 图1—1轮尺
使用注意事项：
(1)在测定前，首先检查轮尺，必须注意，固定脚与游动脚应当平行，且与尺身垂直。
(2)测径时，轮尺的三个面必须紧贴树干，读出数据后，才能从树干上取下轮尺。
(3)测立木胸径时，应严格按照1.3m的部位进行测定。如在坡地，应站在坡上部，确定树干上1.3m处的部位，然后再测量其直径。树木若在1.3m以下分叉时，按两株测算。
(4)当树干横断面不圆时，应测相互垂直的两个直径，取平均数作为测定值。
2．围尺(直径卷尺)
围尺有布围尺，钢围尺和蔑围尺三种，围尺上除标有普通米尺刻度外，还标有对应于圆周长空的直径刻度。
使用时，必须将围尺拉紧平围树干后，才能读数，应使围尺围在同一水平面上，防止倾斜，否则，易产生偏大的误差。 三角原理测高：按三角原理设计的测高器，本质上都是一种测角器，多通过正切函数关系测算树高。较为常用的是勃鲁莱测高器(图1-2)。其刻度盘上标有不同水平距离(15，20，30、40m)时所对应的不同仰角和俯角的树高值。
图1－2布鲁莱斯测高器构造图1－3布鲁莱斯测高原理
1.制动按钮2.视距器3.瞄准器4.刻度盘
5.摆针6.滤镜7.启动钮8.修正表
测高时，首先选测某一水平距离，然后，分别以下情况测算树高：
(1)在平地上测高：测者立于测点，按下仪器按纽，使指针自由下垂，用瞄准器对准树梢后，即按下制动纽，固定指针，在度盘上读出对应于所选测水平距离的数据h，再加上测者眼高l，即为全树高H，见图l-4(a)。
(2)在坡地测高：先观测树梢，求得h1，再观测树基，求得h2，若两次观测角度正负号相异时(仰角为正，俯角为负)，见图l－4(b)。则树木全高(H)为：
式中：S为水平距离。
若两次观测角度正负号相同，见图1-4（c），则树木全高(H)为：
这种测高器的优点是操作简单，易于掌握，在视角等于45时，精度较高，但需要测树木至测点的水平距离。
测高注意事项：
①测高时一定要两次读数之和(差)。
②测高的水平距离应尽量与树高相同。
③树高小于5m时不用测高器，而用测杆测定。
④对阔叶树不要误将树冠倒侧当作树梢。
图1－4在坡地上测高
三、实验内容和方法
（一）实验内容
外业：
1、掌握测定胸径的方法。要求每人分别用三种测定胸径的工具至少测量10棵林木，每棵林木用三种工具分别测量。
2、掌握测定树高的方法。要求每人至少测量10棵林木的树高，包括平地和坡地的立木，不能仅测平地立木。
（二）实验方法
1、每组在学七附近选择林木进行测量。分别用卡尺、钢卷尺、布围尺测量林木的胸径，并按2cm径阶进行整化，测量结果记录到表1-1。仔细观测体会三种测量工具的区别。
2、用测高器测量立木的树高。①选一平地上的立木，用皮尺测定观测点到树干间的水平距离，在观测点上用测高器仰望树梢，使望远镜中线切于树梢顶端，待摆针静止后扣动扳机固定摆针，然后在与水平距离相对应的刻度盘上读出树高读数，再加上测者眼高即为所测树木的高度。②如果测量坡地上的立木，则还要考虑坡度对树高的影响。选一坡地上的立木，在适合观测树高的适当距离处用测高器的望远镜中丝对准树干等于测者眼高的位置，待摆针静止后扣动扳机固定摆针，在刻度盘的最下面一行刻度上读出坡度角。然后根据坡度角计算与水平距相对应的斜距，斜距＝水平距/Cos坡度角。将皮尺量至等于该斜距的位置作为观测点，在该观测点上用测高器对准树梢和树基观测两次，若两次读数在“0”刻度的两侧则相加，在同侧则相减，即为所测树木的实测高度。
例如：在坡度为30°的斜坡上测一树高，确定测点到树干间的水平距为15米处观测，则斜距应为15/Cos30°＝15/0.866＝17.32。用皮尺量至17.32米（树基到测点地表处的距离）处作为观测点，则在与15米对应的刻度盘上读出的数为实际树高。
测量坡地上的树木高度，除了用距离改正的方法之外，还可以直接改正树高。即用皮尺量出测点到观测点间的斜距等于刻度盘上的某一距离，然后在该刻度上读出树高（对准树梢和树基两次读数之间和或差）。将该树高读数按下式进行改正即可得到实际树高。
实际树高＝树高读数×Cos坡度角
测量树高时的相关数据记录于表格3-2。
三、实验材料及工具
卡尺、钢卷尺、布围尺、测高器、皮尺、粉笔、铅笔、计算器等
四、实验报告内容和要求
1、用自己的语言描述外业工作步骤并附上原始数据，并对三种直径工具的测量进行比较分
析。
2、回答思考题：
①测定胸径的注意事项是什么？
②测定树高的关键技术是什么？
③为什么要进行轮尺刻度整化?若起测直径为6cm时，试以4cm为一径阶说明整化刻度法。
④当你只有一直尺（或三角板）和测量距离的皮尺时，怎样用它来测树高?说明原理及方法。
3、每人利用自己的实验数据撰写一份实验报告。
表1-3坡度角余弦值对照表
角度° | 余弦值 | 角度° | 余弦值 | 角度° | 余弦值 | 角度° | 余弦值 |
1 | 0.999848 | 11 | 0.981646 | 21 | 0.933647 | 31 | 0.857309 |
2 | 0.999391 | 12 | 0.97817 | 22 | 0.927257 | 32 | 0.848198 |
3 | 0.998631 | 13 | 0.974396 | 23 | 0.920584 | 33 | 0.83883 |
4 | 0.997567 | 14 | 0.970326 | 24 | 0.913632 | 34 | 0.829206 |
5 | 0.996199 | 15 | 0.96596 | 25 | 0.906401 | 35 | 0.81933 |
6 | 0.994527 | 16 | 0.961301 | 26 | 0.898895 | 36 | 0.809204 |
7 | 0.992554 | 17 | 0.956349 | 27 | 0.891115 | 37 | 0.798832 |
8 | 0.990278 | 18 | 0.951106 | 28 | 0.883064 | 38 | 0.788218 |
9 | 0.987701 | 19 | 0.945573 | 29 | 0.874744 | 39 | 0.777363 |
10 | 0.984823 | 20 | 0.939753 | 30 | 0.866158 | 40 | 0.766272 |
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1、用自己的语言描述外业工作步骤并附上原始数据，并对三种直径工具的测量进行比较分析。
1) 胸径的测量
1. 用米尺量取树干的1.3m并用粉笔做个记号，以便测量胸径。
2. 用轮尺测量林木的胸径、根颈直径，按2cm径阶进行整化。
3. 用钢卷尺测量林木的周长、胸径、根颈周长、根颈直径。
4. 将测得数据填入表1-1。
表1-1直径（胸高处、根颈处）记录表
树号 | 卡尺 | 钢卷尺 |
胸径 (cm) | 径阶 | 根颈直径(cm) | 径阶 | 周长(cm) | 胸径(cm) | 根颈周长(cm) | 根颈直径(cm) |
1瞄准器 | 18.0/16.5 | 16 | 18.8/18.8 | 18 | 53 | 16.9 | 56.9 | 18 |
2 | 18.1/19.0 | 18 | 21.0/23.0 | 22 | 55 | 17.5 | 64.5 | 20.6 |
3 | 16.8/15.8 | 16 | 20.0/23.5 | 22 | 49.5 | 15.7 | 62.5 | 19.8 |
4 | 17.8/18.2 | 18 | 20.8/21.6 | 22 | 58 | 18.4 | 66 | 21 |
5 | 17.4/17 | 18 | 22.4/21.5 | 22 | 52 | 16.5 | 66 | 21 |
6 | 18.3/20.0 | 20 | 10.9/12.3 | 12 | 34.2 | 10.9 | 57.8 | 18.4 |
7 | 12.0/11.9 | 12 | 16.5/15.2 | 16+ | 35.8 | 11.4 | 46.5 | 14.5 |
8 | 10.2/10.0 | 10 | 11.0/11.0 | 12 | 29.5 | 9.4 | 34.5 | 11 |
9 | 16.2/16.3 | 16 | 20.2/20.2 | 20 | 49.4 | 15.7 | 60 | 19.1 |
10 | 17.8/17.7 | 18 | 24.1/21.8 | 22 | 54 | 17.2 | 70.7 | 22.5 |
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5. 两种直径工具的测量比较分析。
（1） 轮尺可直接对树干直径进行测量，卷尺则是通过测量出树干的周长后，再根据C═πD得关系，换算成直径。
（2） 用卷尺测定林木，可以同时测得树干的直径和周长，轮尺只能测出树干的直径。
2) 树高的测量
1. 平地立木测定
（1） 在平地上选取5棵树高在5米以上的林木，以测高器测量其树高。
（2） 用皮尺测定观测点到树干间的水平距离，在观测点上用测高器仰望树梢，使望远镜中线切于树梢顶端，待摆针静止后扣动扳机固定摆针，然后在与水平距离相对应的刻度盘上读出树高读数，再加上测者眼高即为所测树木的高度。
（3） 将测得数据填入表1-2。
2. 坡地立木测定
（1） 在坡地上选取5棵5米以上的林木，以测高器测量期树高。
（2） 选一坡地上的立木，在适合观测树高的适当距离处用测高器的望远镜中丝对准树干等于测者眼高的位置，待摆针静止后扣动扳机固定摆针，在刻度盘的最下面一行刻度上读出坡度角。
（3） 然后根据坡度角计算与水平距相对应的斜距，斜距＝水平距/Cos坡度角。
（4） 将皮尺量至等于该斜距的位置作为观测点，在该观测点上用测高器对准树梢和树基观测两次，若两次读数在“0”刻度的两侧则相加，在同侧则相减，即为所测树木的实测高度。
（5） 将测得数据填入表1-2。
表1-2树高记录表
树号 | 坡度 | 水平距（m） | 斜距 （m） | 仰视读数（m） | 俯视读数(m) | 眼高(m) | 全树高(m) |
1 | 0 | 15 | | 7.5 | | 1.66 | 9.16 |
2 | 0 | 15 | | 7.8 | | 1.66 | 9.46 |
3 | 0 | 15 | | 7.0 | | 1.66 | 8.66 |
4 | 0 | 15 | | 5.6 | | 1.66 | 7.26 |
5 | 0 | 15 | | 11.6 | | 1.66 | 13.26 |
6 | 3.9 | 15 | 15.03 | 9.5 | -0.6 | | 10.1 |
7 | 3.8 | 15 | 15.03 | 9.8 | -0.3 | | 10.1 |
8 | 4.5 | 15 | 15.05 | 10.0 | -0.3 | | 10.3 |
9 | 4.4 | 15 | 15.04 | 13.2 | -0.2 | | 13.5 |
10 | 4.7 | 15 | 15.05 | 13.6 | -0.3 | | 13.9 |
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2、回答思考题：
1) 测定胸径的注意事项是什么？
1. 测立木胸径时，应严格按照1.3m的部位进行测定。如在坡地，应站在坡上部，确定树干上1.3m处的部位，然后再测量其直径。
2. 若测径部分有节瘤或畸形时，可在其上、下等距处测径取其平均值。
3. 树木若在1.3m以下分叉时，按两株测算。
4. 以轮尺测胸径时，轮尺的三个面必须紧贴树干，读出数据后，才能从树干上取下轮尺。当树干横断面不圆时，应测相互垂直的两个直径，取平均数作为测定值
5. 以围尺测胸径使，要将围尺拉紧平围树干后，才能读数，应使围尺围在同一水平面上，防止倾斜。
2) 测定树高的关键技术是什么？
1. 用布鲁莱斯测高器测树高时，由于其刻度盘上的水平距离是固定不变的，因此，要先测出测点至树木水平距离，且一定要等于整数15、20、30、40m。
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