系統(tǒng)抽樣調(diào)查在森林蓄積量測定中的應(yīng)用

王紅梅　鄭巧　于健

摘要以江蘇省農(nóng)博園濕地松生態(tài)林區(qū)典型地段為調(diào)查研究對象，應(yīng)用系統(tǒng)抽樣的方法進(jìn)行布點(diǎn)，樣地測設(shè)及調(diào)查。運(yùn)用CAD繪圖軟件對調(diào)查總體求算面積，運(yùn)用一元材積表對調(diào)查結(jié)果進(jìn)行匯總，并探討了不同形狀樣地調(diào)查數(shù)據(jù)的抽樣估計精度。結(jié)果表明：利用CAD繪圖軟件繪圖并求算面積的方法較傳統(tǒng)手工繪圖的方法簡便，準(zhǔn)確。不同形狀樣地的調(diào)查數(shù)據(jù)的估計精度非常接近，考慮到方形樣地測設(shè)較簡單，因此，建議在森林的系統(tǒng)抽樣調(diào)查中選用方形樣地。

關(guān)鍵詞系統(tǒng)抽樣；蓄積量；測樹

中圖分類號S757.2文獻(xiàn)標(biāo)識碼A文章編號0517-6611（2014）12-03588-03

基金項(xiàng)目江蘇省大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新訓(xùn)練計劃項(xiàng)目（2012）。

作者簡介王紅梅（1976- ），女，河北任丘人，副教授，碩士，從事林業(yè)技術(shù)專業(yè)教學(xué)與科研工作。

森林資源調(diào)查的目的是了解和掌握森林資源的種類、數(shù)量、質(zhì)量、生長規(guī)律、環(huán)境條件等自然屬性和林種、權(quán)屬等非自然屬性[1]，并為科學(xué)合理開展森林資源經(jīng)營管理提供前提條件和依據(jù)。

由于森林面積遼闊，地形復(fù)雜，數(shù)量多，變化大，且森林大多屬于自然變異，是數(shù)量統(tǒng)計的合適抽樣對象，而抽樣調(diào)查可以用最少的工作量達(dá)到預(yù)期的精度要求，成本低，效率高，精度高，因此在森林調(diào)查中通常采用的是抽樣調(diào)查的方法。森林抽樣調(diào)查是林業(yè)生產(chǎn)的基本工作，它是以數(shù)理統(tǒng)計為理論基礎(chǔ)，在調(diào)查對象（總體）中，按照要求的調(diào)查精度，在總體中抽取一定數(shù)量的單元（樣地）組成樣本，通過對樣本的量測和調(diào)查來推算調(diào)查對象的方法。森林系統(tǒng)抽樣具備簡單易行，定位方便，樣本單元分布均勻，代表性較強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用中受到了使用者的青睞，其應(yīng)用范圍也越來越廣，成為森林調(diào)查中經(jīng)常用到的調(diào)查方法[2-3]。

1調(diào)查地點(diǎn)選取

調(diào)查地點(diǎn)選擇在江蘇農(nóng)博園生態(tài)林區(qū)。江蘇農(nóng)博園現(xiàn)為國家AAA級風(fēng)景區(qū)、全國農(nóng)業(yè)旅游示范點(diǎn)、全國職教實(shí)訓(xùn)基地、江蘇省科普教育基地、江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院教學(xué)科研場所，其中生態(tài)林區(qū)為林業(yè)技術(shù)專業(yè)學(xué)生的實(shí)訓(xùn)課程提供了場所。

2系統(tǒng)抽樣的操作過程

2.1確定調(diào)查總體的境界，求算面積調(diào)查范圍選擇在農(nóng)博園生態(tài)林區(qū)成片林面積較大、地勢條件較好的地段。調(diào)查總體的境界線確定采取的是傳統(tǒng)的方法：在踏查的基礎(chǔ)上，用統(tǒng)一規(guī)格的木樁定樁圈定測量方法，用羅盤儀測定角度，用測繩測量長度，將測定結(jié)果轉(zhuǎn)換成CAD繪圖數(shù)據(jù)繪制成圖，并利用CAD軟件求算林地面積[4]。

2.2確定樣地形狀和大小森林抽樣調(diào)查中樣地形狀種類很多。在農(nóng)博園生態(tài)林區(qū)森林資源調(diào)查中，采用方形、圓形2種樣地。方形樣地和圓形樣地的面積一律采用0.04 hm2。

2.3確定樣地數(shù)量樣地數(shù)量的確定既要滿足精度要求，又要使工作量最小。在森林調(diào)查中，由于總體面積一般較大，抽樣比一般小于5%，通常采用重復(fù)抽樣公式計算樣地數(shù)量[5]：

n=t2c2E2

式中n為樣地數(shù)量；t為可靠性指標(biāo)；E為允許的相對誤差；c為總體蓄積量的變動系數(shù)。由于嚴(yán)格按照上述方法確定出來的樣地數(shù)量較多，工作量較大，所以，在實(shí)踐中采用了固定抽樣樣地數(shù)量為18個[6]。

2.4布點(diǎn)布點(diǎn)是將確定出的樣地數(shù)量嚴(yán)格按照隨機(jī)或等概的原則，按機(jī)械法布設(shè)在該調(diào)查總體內(nèi)[4-5]。采用羅盤儀測量的平面圖，計算圖上樣點(diǎn)間距，按等距網(wǎng)點(diǎn)法布點(diǎn)（即在布點(diǎn)圖上確定隨機(jī)起點(diǎn)后，按圖上樣點(diǎn)間距繪制方格網(wǎng)，其交點(diǎn)即為樣地位置）。

布點(diǎn)結(jié)束后，可在某一樣地周圍找一個明顯的地物標(biāo)作為工作的起點(diǎn)，在圖上量出此明顯地物標(biāo)至該樣地的水平距離和方位角。

2.5樣地定位到現(xiàn)場找到有明顯地物標(biāo)的工作起點(diǎn)，用羅盤儀定向，測尺量距，引出樣點(diǎn)位置。

引線量測一般取直線法，如量距坡度在5°以上必須改算成水平距。當(dāng)量測遇到障礙難以通過時，可采用折線法[7]。量測記錄應(yīng)首先記上從圖上量得的起點(diǎn)到樣點(diǎn)的方位角及距離，以后各樣點(diǎn)按先后順序逐點(diǎn)記載。

在樣點(diǎn)實(shí)地定位后，要檢查樣點(diǎn)定位是否正確，檢查方法可對照圖面資料，看樣點(diǎn)在圖上位置與實(shí)際測量落點(diǎn)所找到的現(xiàn)地位置是否相符，如不相符，必須進(jìn)一步檢查原因，檢查羅盤儀磁針是否靈敏、測量方法是否有錯、引線起點(diǎn)與地形圖上是否相符等。

2.6樣地設(shè)置和調(diào)查

2.6.1樣地形狀和大小。方形樣地和圓形樣地的面積一律采用0.04 hm2。

方形樣地的設(shè)置：采用對角線量測法。用羅盤儀在樣點(diǎn)中心測角，以皮尺在對角線上量距，確定樣地的4個頂角。樣地的邊長為20 m，對角線長28.28 m，1/2對角線長14.14 m，在樣地的四周界外用白粉筆作記號以明確邊界[8]。

圓形樣地設(shè)置：由同一中心點(diǎn)向8個方向拉開測繩或皮尺，并在外圍的林木上用紅粉筆作記號，明確邊界。在坡地上應(yīng)改正成水平距離。圓形樣地面積0.04 hm2，半徑是11.29 m。

起測徑階一律定為5 cm，即5 cm以上的樹木檢尺，5 cm以下的樹木為幼樹不檢尺。

2.6.2埋設(shè)地物標(biāo)。樣地周界確定后，對固定樣地在其中心及四周角埋設(shè)標(biāo)樁，在標(biāo)樁上寫明樣地號和調(diào)查時間。在離中心點(diǎn)最近的1株樹上，用紅漆寫上樣地號，同時在樣地調(diào)查卡片上注明該樹離樣點(diǎn)的距離和位置，每1株檢尺樹木都要用紅漆統(tǒng)一編號注記，以便下次復(fù)查。

2.6.3樣地調(diào)查。樣地調(diào)查中著重調(diào)查蓄積量。在同一樣地中心，先調(diào)查方形樣地，然后再調(diào)查圓形樣地，對樣地每木檢尺并記錄。

2.7內(nèi)業(yè)計算

2.7.1面積計算。用CAD繪圖軟件繪制林地平面圖，并求算林地面積。

2.7.1.1數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。羅盤儀導(dǎo)線測量數(shù)據(jù)不能直接用于CAD繪圖，必須對其數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換方法為：

CAD繪圖所需角度=90°-平均方位角（平均方位角0～180°）；

CAD繪圖所需角度=450°-平均方位角（平均方位角180°～360°）。

2.7.1.2CAD繪圖步驟。

（1）多段線繪制林地面域：①啟動AutoCAD后，在菜單欄里單擊“繪圖”工具欄上的“多段線”工具按鈕。②“命令/提示行”的提示為“指定起點(diǎn)：”，可以在屏幕的合適位置上單擊鼠標(biāo)左鍵，則該點(diǎn)成為多段線的起點(diǎn)。③“命令/提示行”的提示為“指定下一點(diǎn)或[圓弧（A）/半寬（H）/長度（L）/放棄（U）/寬度（W）：]”，可在屏幕的合適位置上單擊鼠標(biāo)左鍵或者用相對極坐標(biāo)的方法輸入另1個點(diǎn)，則該點(diǎn)為多段線的第2個點(diǎn)。此處用相對極坐標(biāo)法確定各點(diǎn)位置，測站2和測站1距離為d，測站2和測站1之間的角度為表中計算出的CAD繪圖所需角度a，則測站2相對于測站1的相對極坐標(biāo)可用@d

（2） CAD繪圖軟件求算林地面積：①工具-查詢-面積（圖1）。根據(jù)提示，選擇“對象”（輸入o），然后點(diǎn)擊之前形成的“面域”。 ②面積、周長都有了，但是需要注意的是此處面積的單位為mm2，周長也是以mm為單位的。

圖1面積求算示意2.7.2蓄積量計算。方形、圓形樣地均采用相應(yīng)樹種的一元材積表計算每個樣地的蓄積，然后求算18塊樣地的平均蓄積量。利用m總=m樣地S樣地×S總求算調(diào)查總體的蓄積量。

2.7.3不同樣地蓄積的精度比較。標(biāo)準(zhǔn)差計算公式為：S=（mi-m）2n-1，標(biāo)準(zhǔn)誤差Sm=Sn，絕對誤差Δ=1.96Sm，相對誤差E= Δm，估計精度P=1-E[5，9]。

3結(jié)果與分析

3.1林地面積羅盤儀導(dǎo)線測量數(shù)據(jù)，經(jīng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后，用于CAD繪圖的數(shù)據(jù)結(jié)果見表1。經(jīng)CAD繪圖并計算林地面積為：44 239.802 m2。

3.2蓄積量18塊樣地蓄積量調(diào)查結(jié)果見表2。

4結(jié)論與討論

經(jīng)系統(tǒng)抽樣調(diào)查，獲得了調(diào)查總體林分的蓄積量，圓形樣地為：1 179.521 6 m3，方形樣地為：1 089.283 5 m3。2種調(diào)查結(jié)果雖不完全一樣，但經(jīng)估計精度的計算，2種方法的估計精度非常接近，因此，均可以用于調(diào)查總體蓄積的估計。

系統(tǒng)抽樣調(diào)查方法因其存在簡單易行、定位方便、樣本單元分布均勻、代表性較強(qiáng)、精度高等諸多優(yōu)點(diǎn)，成為了林分蓄積量測定中常用的方法。方形樣地由于其測試方便，精度滿足林業(yè)調(diào)查的需要，因此，在森林系統(tǒng)調(diào)查中樣地設(shè)置建議為方形[10]。

安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)2014年參考文獻(xiàn)

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