测量和计算森林蓄积参数的方法

摘要

一种测量和计算森林蓄积参数的方法，属于用全景扫描的激光测距传感器对林地测量和计算森林蓄积参数的方法，按如下七个步骤进行：一是用激光测距传感器扫描林分，二是获取胸径，三是计算每公顷胸高断面积，四是计算平均胸径，五是树干密度，六是计算不同高度的植被覆盖率，七是求得林木分布空间的坐标格局；采用本非接触方式测量和计算森林蓄积参数，快捷、方便、准确、效率高、劳动强度低，同时能提供现有方法还不能提供的垂直方向不同高度的植被覆盖率，用于与航空遥感和航天遥感信息相结合估计森林蓄积和森林生物量等优点。

主权项

一种测量和计算森林蓄积参数的方法，其特征是按如下步骤进行：(1)用激光测距传感器扫描林分：在森林中，将全景扫描仪安装于三脚架上1.3米高位置，调整至水平后，开始360度环绕扫描，得到周围所有树木与扫描仪之间的距离；(2)获取胸径：逐一扫描每一株树,定O为扫描仪位点，C为树干中心点，扫描仪匀速步进，其相邻两个扫描点之间的夹角ω相等，即∠EOG＝∠GOC₂＝∠C₂OH＝∠HOF＝ω，ω由步进电机转速和激光传感器扫描速率确定；以OE和OF之间的平分线OC为斜边构成的直角三角形EOC和COF相等，有∠EOF＝α，设R＝OC，R'＝OE＝OF，则树木胸径EC、FC相等，为α＝kω，k为在此树干外表实际扫描点数；对第i株树表面，从E点经G、C₂、H到F逐点扫描，其返回距离从OE、OG、OC₂到OH、OF，由大到小、再由小到大变化，当达到相等时表示对第i株树扫描结束；第i株树胸径d_i、扫描点O距树木中心点C的距离R_i以及扫描点O距树干上E点(或F点)的距离R'_i的关系是：${R_i}^{\prime }=\sqrt{{R_i}^2-{(d_i/2)}^2};$(3)、计算每公顷胸高断面积：根据角规原理，用d_i和R_i'计算每公顷胸高断面积；①计算判定标准：因行业内公用的角规杆长500mm，标准缺口宽10mm，即OC'＝500mm，A'B'＝10mm；根据相似三角形原理，让视线从O点出发，通过缺口A'B'观察树干，能与缺口相切或相割的树干直径d应大于或等于一个标准直径d_标，有：因则有：这里的d_标随距离OE变化；②角规计数：对于每一株被扫描样木，计算d_标值，并用之与被扫描样木的实际胸径d_i比较，当胸径d_i大于d_标时计1，当胸径d_i等于d_标时计0.5，否则计0，即：角规计数汇总即为林分每公顷胸径断面积G；$G=\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{g}_i$单位：m²/hm²；(4)计算平均胸径：在步骤(2)的基础上，求算所测范围内林木的平均胸径d；$\bar{d}=\sqrt{\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{d}_i^2}$(5)计算树干密度：树干密度是林木胸高断面积与相应范围的土地面积之比；根据步骤(3)测得林分每公顷胸高断面积G，计算树干密度(以万分数表示)：(6)计算植被覆盖率：根据步骤(1)获得所有对象的距离，这些对象包括达到胸高位置的乔木、灌木植被，扫描返回植被数据的个数m_1.3与全部扫描数据个数n_1.3之比为胸高位置的植被覆盖率VC_1.3，并以百分数表示；VC_1.3＝m_1.3/n_1.3*100％其中，下标1.3表示扫描高度为1.3米，即可在不同高度扫描获得不同高度的植被覆盖率；(7)求得林木分布空间坐标格局：根据步骤(2)，在已有每株树木胸径和树木与扫描仪之间距离的基础上，按扫描仪的步进转速ω和激光传感器测量速率f，确定以扫描仪为圆心的每株树相对空间坐标(θ,R)；其中，θ为树木中心点距扫描起始线的角度，R为树木中心点距扫描仪中心点的距离；由于步进电机每前进1步激光传感器扫描1次，水平转动角度为ω，如果扫描仪自扫描开始到完成第i株树干上的最后一个点扫描，共接收n次扫描数据，即步进电机运行了n步，则该树干表面最后一个扫描点相对于扫描起始点的角度为ω×n，该树干中心相对于起始点的角度为θ_i＝ω×n‑α；距离第i株树的坐标为(θ_i,R_i)。