gis模拟角规测树研究

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1、GIS模拟角规测树研究1，21，21，2吴露露，隋宏大，高原（1北京林业大学111信箱，100083，2北京林业大学省部共建森林培育与保护教育部重点实验室）（注联系方式：吴露露，13552383477，010-80637171[小灵通]，wll566577@126.com，北京林业大学，博士研究生，主要研究方向：3S技术应用；隋宏大，硕士研究生，主要研究方向：测绘与3S技术应用；高原，硕士研究生，主要研究方向：测绘与3S技术应用）摘要：本文通过GIS实现林业上对角规测树过程的模拟，并设计实验研究角规常数与通视条

2、件对角规测树造成的影响。通过对野外数据的处理、分析与GIS建模，实现GIS在角规测树中的应用研究。实验结果说明，角规计数需最大样圆才能确定样地中的断面积，而最大样圆在受到树木的相对位置、树木的胸径、选用的角规常数的影响；角规常数的选择与角规卡口的宽度与大部分树的胸径宽有关，最后GIS模拟角规绕测时的树木遮挡情况。关键词：GIS，角规，最大样圆，角规常数，遮挡1.引言角规是为测定林分单位面积胸高总断面积而设计的，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。传统的角规精度问题研

3、究主要是以角规抽样点所测得的林分断面积对比标准样地所测的结果，分析影响角规测树的因子，通过各种方法提高角规调查的精度。角规测树理论虽然严密，但是理论上要求的观测状态和计数在实际应用中有一些无法实现。对树木胸高断面积的通视条件将影响角规技术的操作，而对角规常数的选择和角规点的确定等问题往往需要根据经验常数，对角规理论与方法的定量、定性的研究就很滞后了。本文提出采用GIS模拟角规测树过程，通过对采集的外业数据进行定位角规观测，对精度影响因子进行量化研究。[1]1.1角规同心圆简单原理常规圆形样地（或标准地）的面积和

4、半径是固定，因而在一个样地内包含了直径大小不同d的树木。如果使样圆半径R的大小不固定，而R依树干直径d的大小而变，且令比值为一R22π⋅dπ⋅R固定值a，则树干横断面积g()与样圆面积A()之间将有如下固定比率关系：442π⋅dg412==a2Aπ⋅R4d1g1这就是说，当固定为时，将恒等于。当R50A1000022样圆面积扩大为10000m（即1hm）时，样圆内每一株直径2为d的树干横断面积则相应扩大为1m。图1角规测树的同心样圆5031.2角规精度研究现状为了使角规在林业调查事业中发挥更大的作用，有学者对它

5、的精度和效率进行了实测验证。结果表明，角规测树效率是高的，精度是可靠的。在同总体、同精度的情况下，它与常规样地比较，可提高工效1.3倍。适合于森林资源二类调查与伐区调查，完全可以满足以林[2]班为总体的80%以上的断面积精度要求的。角规测树的理论上要求的观测状态和计数在实际应用中有些无法实现。如处于样圆边界上林木，其计数值是0与1之间的实数，但实践中只能根据观测状态近似地计数为0、0.5或1，也会有少许误差。另外由于工作环境、人为因素、抽样误差等，都会使角规绕测值产[3]生偏差。例如，同一林分内角规常数选择不当

6、将会加大测树误差，郑德祥通过实验表明，在不同龄组杉木林林分中选择不同角规常数进行蓄积测定所产生的相对误差最大超过[4]50%。只有严格按照技术要求操作，才能取得较满意的调查结果。GIS技术在森林资源调查中运用实例较大，而结合角规测树技术的研究并不多，其中一例就是利用Voronoi图-泰森多边形法，结合林分蓄积的空间分布不均匀特点，以各角规点的[5]控制面积为权重，能提高蓄积总量估测精度。角规只作为一个粗略估计林分断面积的方法，而采用GIS技术中能精确的算出林分断面积。针对计算林分断面积，角规相较于GIS确实精度

7、较差，实际意义不强。但利用GIS技术研究角规测树的影响因子，以便于在现实测树过程中确定其参数，对于理论与技术方法研究还是有现实意义的。2.角规测树在GIS中的模拟实验在GIS中模拟测树，将不会有人工角规计数等造成的误差，完全实现角规测树的过程。实验设计要解决的问题有：（1）角规常数观测状态近似地计数为0、0.5或1，相对于每木检尺所测得断面积之和误差如何？（2）研究不同通视条件（不同地点）对角规计算结果的影响，样圆扩大的极限及相应的条件是什么？根据要解决问题将实验设计如下：（1）设计实验为将野外采集的一个标准样

8、地数据按照每棵树相对坐标（全站仪所测）导入GIS软件中，每棵树抽象为以胸径为直径的圆表示，树的树种、胸径、树高、东西冠径、南北冠径、角规计数等信息作为属性字段。另外建立测区多边形层与角规样点层，以便分区计算多个角规样点所估测的断面积与蓄积。按照角规作业步骤在GIS软件中建立模型，在测区内坐标点生成角规点，计算生成地点所测得的断面积。以角规点最外围计数的树木为界画圆，比较圆内所有树木的断