森林资源调查技术与方法研究

【摘要】森林是地球生态系统的重要组成部分,是人类社会得以持续健康发展的基础,我国为了掌握宏观森林资源现状与动态,经过五十余年的努力,构建了一整套较为完善的国家森林资源连续清查技术体系,并以5年为一个调查周期最终汇总形成面向全国的森林资源清查结果报告。其关键技术是精确测定同一固定样地的初查和复查数据,并利用所取得的成对值进行直接分析比较,以得到森林资源现状及其消长变化。本文围绕“森林资源调查技术与方法”这一重要的林业科学技术问题展开了较为创新和系统的研究,主要研究内容包括利用误差传播定律和数理统计方法分析森林资源调查中包含的各种误差及其相互关系,为了尽可能消除这些误差,研发高精度的森林调查仪器并验证其在固定样地调查中的使用效果和精度,研究利用多边形法进行森林蓄积量估测。首先,将森林资源调查中产生的误差分为抽样误差和观测误差。我国森林资源调查精度是以抽样误差的大小来表示,不包括观测误差,因此可能会出现抽样精度很高,但实际精度较低的情况。抽样误差是指由于样地抽样设计不当,导致样本平均数与总体平均数产生误差,而根据误差产生的不同环节,我们将观测误差分为样地面积误差、样地量测误差和样地模型误差,利用误差传播定律和数理统计方法,结合若干实际算例介绍了每种误差和总误差的计算方法及其相互关系,并提出了相应的系统改进设想。其次,为了尽可能的消除误差提高调查精度,对森林资源调查的关键技术与方法进行了研究,以自主研发的FTS-2型测树全站仪为森林资源调查装备,以30块大型乔木固定样地,约24500棵样木为研究对象进行调查试验,结果表明,利用高精度FTS-2型测树全站仪进行森林固定样地调查,可以得到固定样地中每棵树木的三维坐标,其中坐标测量中误差<±4mmm,高程中误差<±7mm；每木树高值测量精度约为97%,平均用时<5秒；每木胸径值测量相对误差仅为2%,平均用时约为3秒；每木冠幅测量值相对误差<10%,并实现树冠体积量测和三维表达；立木材积测量值精度可达95%。同时实现样木分布成图、样地样木精准复位与样地数字化三维建模；此外,以全站仪每木三维坐标为离散点信息,利用Voronoi多边形算法实现林分空间结构参数信息化提取和分析,最后介绍了其他先进设备–三维激光扫描仪和电子测树枪在样地调查中的应用,旨在为我国森林资源调查关键技术与方法提供先进精准的仪器装备和调查手段。最后,以FTS-2型测树全站仪为调查仪器,以多边形法为森林蓄积量调查方法,在北京市区及周边区县实验林场中随机抽取共计70个角规抽样点进行调查。通过与传统角规蓄积量调查方法比较得出多边形样地形状为六边形即样地边界木选择6棵时,林分蓄积量估测精度较高。同传统角规样地调查相比,利用多边形样地进森林蓄积量、林分密度、每公顷断面积、林分平均高等林分因子的调查具有更好的稳定性和准确性,精度均可达90%左右,该方法为我国森林蓄积量估测提供了新的方法和技术支持。
【作者】闫飞；
【导师】冯仲科；
【作者基本信息】北京林业大学，林业装备工程，2014，博士
【关键词】森林资源调查；误差分析；测树全站仪；多边形样地；

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