Массовые таблицы объема и сбега, методы их составления и использования

В лесохозяйственной практике чаще всего приходится иметь дело с таксацией не отдельного дерева, а совокупности деревьев, объединяемых в сравнительно однородные по размерам и форме стволов группы. К таким однородным группам применяют метод средних величин объемов стволов, полученных из большого числа измерений. В этом случае общий запас совокупности деревьев определяется не как сумма объемов отдельных деревьев, вычисленных математическими способами, а путем вычисления их по готовым таблицам, называемым м а с с о в ы м и или о б ъ е м н ы м и. Такие таблицы составлены для основных пород в зависимости от диаметра на высоте груди, высоты и формы ствола. Их принято называть таблицами с тремя входами, а таблицы, составленные по высоте и диаметру,— таблицами с двумя входами. Массовые таблицы составляются по материалам обмера большого количества деревьев. При этом объемы деревьев вычисляют по сложной формуле срединных сечений.

Массовые таблицы делятся на общие и местные. Если при составлении таблиц были использованы материалы, собранные в лесах определенного района ( области, республики), такие таблицы называют местными. Таблицы, построенные на материалах, полученных с обширной лесной территории, называют общими массовыми таблицами. Широкое применение в практике лесного хозяйства получили массовые таблицы Союзлеспрома, разработанные под руководством проф. М. М. Орлова.

Таблицы объемов Союзлеспрома.

Огромные масштабы заготовки древесины в 30-х годах, наличие различных таблиц по учету запаса леса на корню и их невысокая точность, переход на новую метрическую систему мер вызвали необходимость составления новых массовых таблиц, обеспечивающих высокую точность. Эти таблицы должны были обеспечить точность определения запаса на уровне ± 5 %.

Для выполнения этой важной задачи были привлечены видные ученые в области лесной таксации. Составление таблиц было поручено: по сосне проф. Д. П. Товстолесу, по ели проф. В. К. Захарову, по дубу проф. Б. А. Шустову, по березе и осине проф. А. В. Тюрину. Таблицы окончательно были подготовлены и опубликованы в 1931г. Первоначально таблицы были составлены по классам бонитета и трем разрядам коэффициентов формы (за исключением осины и березы): для сбежистых, среднесбежистых и полнодревесных.

Вполне очевидно, что класс бонитета, устанавливаемый по соотношению возраста и высоты, не всегда совпадает с разрядом высот (соотношение диаметра и высоты).

Поэтому позднее классы бонитета заменили разрядами высот. Нумерация была принята такая же, как и для классов бонитета: 1б, Ia, I, II, III, IV, V, Va. Для сосны были приняты восемь разрядов, для дуба и ели — семь, для березы — шесть, для осины — пять. Пример выдержки из объемных таблиц для сосны средней формы представлен в следующей таблице.

2. Высота и объем стволов сосны по разрядам при среднем коэффициенте формы (фрагмент)

Диаметр на высоте груди в коре, см	Разряды высот
	I разряд		II разряд		III разряд		IV разряд
	h	V	h	V	h	V	h	V
12	16	0,088	14	0,079	13	0,076	12	0,07
16	20	0,185	18	0,169	16	0,162	15	0,147
20	23	0,327	21	0,300	19	0,282	17	0,264
24	25	0,511	23	0,469	21	0,436	19	0,406
28	27	0,732	25	0,671	22	0,628	20	0,584
и т.д.	и т.д.	и т.д.	и т.д.	и т.д.	и т.д.	и т.д.	и т.д.	и т.д.
макси- мальный

Число разрядов высот для каждой породы зависит от степени изменчивости высоты (максимальная и минимальная), а также заданного интервала между средней высотой смежных разрядов.

Методика составления массовых таблиц Союзлеспрома сводится к следующему. В пределах каждого разряда высот для деревьев по ступеням толщины определяли коэффициенты формы ствола q₂. Используя связь между видовым числом и коэффициентом формы (по формуле Шиффеля), находили видовое число. Через видовое число по общей формуле V_ств=g_1,3hf ,

определяли объемы стволов.

Для определения запаса совокупности деревьев устанавливают разряд высот, далее из таблиц соответствующего разряда по диаметру берут объем одного ствола. Этот объем умножают на число деревьев с таким диаметром и получают запас всех деревьев. Допустим, что требуется определить запас 57 стволов сосны с диаметром на высоте груди 28 см и средней высотой 24,5 м. По массовым таблицам устанавливают разряд высот. В нашем примере по диаметру 28 см и высоте 24,5 м разряд высот II. Объем одного ствола с диаметром 28 см второго разряда высот равен 0,671 м³. Умножая этот объем на число стволов 57 получают запас всех деревьев 38,36 м³.

Таблицы сбега. Впервые таблицы сбега в России были составлены в 1886 г. при подготовке временных массовых таблиц по разрядам высот. При составлении массовых таблиц Союзлеспрома также были подготовлены таблицы сбега. В них по разрядам высот и породам даются диаметры стволов на высоте 1,3 м, их высоты и объемы в коре и без коры, а также диаметры на середине 2-метровых отрезков и объемы этих отрезков в коре и без коры. Кроме того, приводится также объем коры и объем сучьев в процентах от объема ствола в коре (табл. 2.5). Такие таблицы помещены в «Лесной вспомогательной книжке». Таблицы сбега применяются в основном для составления сортиментных таблиц по методикам профессоров Н.В. Третьякова и В.К. Захарова.

ИЗМЕРЕНИЕ ДИАМЕТРА РАСТУЩЕГО ДЕРЕВА

Как уже отмечалось, диаметры растущих деревьев измеряют на высоте груди человека среднего роста, т. е. на высоте 1,3 м от шейки корня. Его называют таксационным диаметром d_1,3. Выбор этой высоты продиктован исключительно удобством измерения, так как измеряющему не приходится ни нагибаться, ни подниматься во время обмера.

Диаметр растущих деревьев измеряют мерной вилкой. Существует несколько конструкций мерной вилки. Материалом для ее изготовления служит древесина (дуб, бук, ясень, береза, клен), а также алюминий, текстолит..

Стандартная мерная вилка (рис. 2.1, а, б) состоит из трех частей: мерной линейки и двух ножек. На широких сторонах линейки сделаны выемки глубиной 1 мм, в которых нанесены деления: с одной стороны с ценой делений 1 см (цифры даны через 4 см), с другой стороны — с ценой делений 0,5 см (цифры даны через 2 см). Неподвижная ножка плотно соединена с мерной линейкой под углом 90⁰ и составляет с ней одно целое. Подвижная ножка свободно перемещается вдоль мерной линейки и в нижней ее части имеет утолщение, служащее рукояткой.

Вследствие разбухания или усыхания, например, подвижной ножки она расшатывается и образует с линейкой угол больше или меньше 90', что приводит к ошибкам в измерении диа- метра, поэтому для изготовления мерной вилки используют текстолит (рис. 2.1, в).

При измерении диаметров подвижную ножку отодвигают по линейке в сторону, прикладывают вилку к стволу дерева перпендикулярно его оси и слегка прижимают подвижную ножку. Мерная линейка при измерении должна касаться ствола, а ножки заходить за середину толщины ствола, т. е. длина ножек должна быть не менее половины диаметра измеряемого де- рева, в противном случае будет измеряться не диаметр, а хорда. В таком положении по мерной линейке делается отсчет измеренного диаметра (арабская цифра рядом с подвижной ножкой).

Деления на мерной линейке называются ступенями толщины и могут иметь различную величину: при 2-сантиметровой ступени 2, 4, 6, 8, 10, 12 и т. д.; при 4-сантиметровой 4, 8, 12, 16,20 и т. д.

Диаметр растущего дерева на высоте груди может быть измерен с различной точностью. При исследовательских работах диаметры деревьев измеряют с помощью металлической вилки с точностью до 0,1 см (21,6 см, 24,3 см и т. д.), а массовые обмеры (сплошной перечет) проводят по ступеням толщины (в четных сантиметрах).

При измерении диаметров по ступеням толщины диаметры 0,5 ступени и более округляются вверх до следующей ступени, а диаметры менее 0,5 ступени в расчет не принимаются. Чтобы облегчить работу и повысить ее качество, округление делают на самой мерной линейке при нанесении делений. Поэтому на 4-сантиметровой шкале мерной вилки на отметке 2 см стоит цифра ступени 4, на 6-сантиметровой — 8 и т. д.

Диаметры единичных и, особенно тонкомерных деревьев следует измерять более точно — как среднеарифметический из двух взаимно перпендикулярных диаметров. В производственной практике в древостоях со средним диаметром до 20 см перечет производят по ступеням в 2 см, а при среднем диаметре более 20 см по 4-сантиметровым ступеням.

К мерной вилке предъявляют следующие требования:

мерная вилка должна быть прочной, легкой и удобной для использования;

• ножки должны быть параллельными между собой и перпендикулярными мерной линейке;

• движения подвижной ножки должны быть плавными и легкими;

• деления мерной линейки должны быть четко и верно нанесены;

• прорез подвижной ножки не должен быть ослабленным, так как это ведет к расшатыванию подвижной ножки и всегда будет давать ошибку со знаком минус.

При измерении диаметров множества деревьев существующие конструкции мерных вилок требуют участия в работе трех человек: один измеряет деревья, другой записывает результаты измерений в ведомость, а третий ставит отметку на дереве.

Для перечета деревьев ВНИИЛМом разработан специальный шаблон — ШИД-0,5 (рис. 2.2). Он состоит из упора 1 и линейки 2, имеющей форму лекальной кривой. С обеих сторон на линейке нанесены деления с градацией 2 и 4 см. Линейка шарнирно соединена с упором и легко разбирается.

Для измерения диаметра шаблон одной рукой приставляют к стволу дерева таким образом, чтобы древесный ствол оказался вписанным в угол шаблона. Проецируя границу образующей ствола на линейку, определяют ступень толщины. Свободной рукой измеряющий делает отметку на стволе. С помощью шаблона можно производить перечет деревьев диаметром до 50 см.

Шведская фирма выпускает алюминиевые мерные вилки с суммирующим блоком. С помощью этой мерной вилки один измеряющий не только определяет диаметры на 1,3 м (по 2-сантиметровым ступеням), но ведет учет числа деревьев по ступеням толщины и категориям годности, что повышает производительность труда и уменьшает затраты.

СПОСОБЫ ИЗМЕРЕНИЯ ВЫСОТЫ РАСТУЩЕГО ДЕРЕВА

Измерение высоты мерной вилкой. Высоту дерева можно определить мерной вилкой. Для этого ее надо соответствующим образом наладить.

1. В неподвижной ножке на расстоянии 5... 8 см от ее конца просверлить небольшое отверстие.

2. На подвижной ножке точно против отверстия отметить черту и принять ее за нулевое деление. Вправо и влево от нуля нанести косые сантиметровые деления, причем влево от нуля черточки наносят с наклоном влево, а с правой стороны— вправо.

3. Снабдить мерную вилку нитью с отвесом.

Измеряют высоту следующим образом. Мерщик отмеряет от дерева расстояние, примерно равное высоте дерева, и выбирает такое место, чтобы хорошо видна была вершина и основание дерева, например на расстоянии 24 м. Подвижную ножку отодвигает на число сантиметров, равное числу метров от дерева до наблюдателя (в нашем примере 24 см) и закрепляет в этом положении стопором. По внутренней грани неподвижной ножки визируют на вершину дерева.

Стр 39 учебника

диоптр, который расширен в виде воронки (рис. 2.4). На оборот- ной стороне сектора по оси маятника имеется фиксатор в виде кнопки. При нажатии пальцем на кнопку маятник приходит в движение и принимает отвесное положение; при снятии пальца с кнопки пружина прижимает маятник к пластине и он останавливается.

Для измерения высоты дерева маятниковым высотомером по- ступают следующим образом:

1. Отмеряют от дерева базис 10 м или 20 м в горизонтальном проложении, причем если высота дерева до 15 м отмеряют 10 м, если более 15 м отмеряют 20 м.

2. Берут высотомер в правую руку так, чтобы большой палец был прижат к выемке под шкалой, а указательный — к визирной трубке.

3. Через глазной диоптр визирной трубки визируют на вершину дерева и одновременно указательным пальцем левой руки нажимают на кнопку.

Когда маятник остановится, а вершина дерева будет в центре кружка, осторожно снимают палец левой руки с кнопки и производят отсчет по соответствующей шкале: при базисе в 10 м по 10-метровой шкале, а при базисе 20 м по 20-метровой (рис. 2.5). Этот отсчет и есть высота дерева от уровня глаза наблюдателя до вершины. Для получения всей высоты необходимо прибавить к ней высоту до уровня глаз наблюдателя.

Если основание дерева находится ниже глаза наблюдателя, то высота дерева равна сумме отсчетов на вершину и основание дерева. Если основание дерева находится выше наблюдателя, то высота дерева равна разности отсчетов на вершину и на основание.

Маятниковый высотомер зарекомендовал себя как прибор, удобный в работе, имеющий простую конструкцию. Погрешность измерения высоты дерева +5%. Для получения более точных результатов необходимо вычислить среднеарифметическое значение из двух-трех измерений.

Рис. 2.5. Измерение высоты дерева маятниковым высотомером:

а — на ровном месте: б — на склоне

Высотомер-угломер лесной ВУЛ-1. Высотомер-угломер предназначен для измерения высоты растущих деревьев, измерения расстояния (базиса) и определения угла наклона на местности. Он состоит из корпуса, внутри которого на оси подвешен барабан с балансиром, обеспечивающим постоянное положение шкал по отношению к горизонту (рис. 2.6).

На барабан нанесены шкалы для измерения высоты деревьев с базисного расстояния 15 и 20 м. На каждой шкале нанесены деления в метрах (с правой стороны) для измерения высоты и деления в градусах (с левой стороны) для измерения угла наклона. Базисное расстояние определяют дальномером с использованием специальной ленты из резинотканевой клеенки.

На крышке корпуса имеется шкала для определения базисного расстояния в метрах с учетом вертикального угла (шкала поправок) и тормозное устройство.

Рис. 2.6. Высотомер-угломер лесной ВУЛ-1

Рис. 2.7. Высотомер-крономер ВК-1

Порядок работы при определении высоты дерева на ровной местности:

• выбрать место, с которого хорошо видны его основание и вершина;

• закрепить базисную ленту на стволе дерева так, чтобы ее первый штрих находился на уровне глаза;

• визируя на базисную ленту через дальномер, добиться, чтобы первый штрих ленты совместился со штрихом 15 м или 20 м; одно деление ленты соответствует 1 м расстояния до дерева;

• визировать через окуляр высотомера на вершину дерева и одновременно нажать на кнопку тормозного устройства;

• когда барабан остановится и визирная линия высотомера совпадет с вершиной дерева, снять палец с кнопки и произвести отсчет, который соответствует высоте дерева от уровня глаза наблюдателя до вершины дерева.

Для получения всей высоты дерева необходимо к полученному отсчету прибавить расстояние до уровня глаза наблюдателя.

При определении высоты дерева на наклонной местности необходимо:

• закрепить базисную ленту на стволе дерева;

• с помощью дальномера определить расстояние до дерева (15 или 20 м);

• определить угол наклона в градусах, для чего необходимо .визировать на верхний штрих ленты;

• определить точное расстояние, с которого будет производиться измерение высоты дерева по шкале, находящейся на корпусе высотомера с учетом вертикального угла;

• визировать с этого расстояния на вершину дерева и произ- водить отсчет, затем визировать на основание дерева.

Высота дерева будет равна сумме отсчетов. Если основание дерева будет находиться выше глаза наблюдателя, то высота дерева равна разности отсчетов на вершину и на основание.

Пример. Базисное расстояние до дерева 20 м, угол наклона на местности а=30⁰, точное базисное расстояние по шкале поправок будет 23,01 м. При визировании на вершину дерева отсчет составляет 15 делений (h₁), при визировании на основание также 15 делений (h₂).

Высота дерева H=h₁+h₂=15+15=30 м. Погрешность измерения, %: высоты ±3; расстояния ±1; вертикального угла ±30'.

Высотомер-крономер ВК-1. Высотомер предназначен для измерения высоты дерева, расстояний, угла наклона на местности и радиуса крон растущих деревьев. Он смонтирован в металлическом корпусе и состоит из двух блоков и логарифмического калькулятора. В одном блоке в герметически закрытой камере установлен подвешенный на оси диск, на котором нанесены шкалы: угломерная и высотомерная. В камере вмонтированы отражательная призма с отсчетным индексом и лупа, являющиеся частью визирной системы. Во втором блоке установлена пенто- призма, с помощью которой высотомер-крономер переключается на вертикальное визирование (рис. 2.7).

Ниже визирной системы установлен дальномер, состоящий из биопризмы, объектива и окуляра. Грани биопризмы смещают наблюдаемое изображение шкалы (базисной ленты) во взаимно противоположных направлениях (вверх и вниз), образуя сдвоенное изображение.

Логарифмический калькулятор состоит из двух шкал: подвижной и неподвижной. На подвижной шкале дополнительно нанесена шкала поправок на уклон местности, оцифрованная в градусах. На поверхности корпуса находится маховичок, служащий для переключения призмы при измерении высоты или кроны дерева. При измерении высоты точка на головке махо- вичка должна находиться против буквы Н на корпусе, при измерении кроны — против буквы R.

Измерение высоты дерева высотомером-крономером выполняют следующим образом:

1. Выбирают место, с которого хорошо видны основание и вершина дерева.

2. Подвешивают базисную ленту на стволе дерева так, чтобы ее середина находилась на высоте глаза наблюдателя.

3. Визируя через дальномер на базисную ленту, производят отсчет расстояния по величине взаимного смещения ее изображения.

4. Визируя на середину базисной ленты, определяют уклон

Рис. 2.8. Высотомер Блюме - Лейсса:

а — внешний вид; б — базисный складной метр

местности в градусах по угломерной шкале (малый уклон, 5... 6⁰, не учитывается).

5. После этого, визируя на вершину и на основание дерева, по высотомерной шкале производят отсчеты.

6. На неподвижной шкале калькулятора отыскивают деление, соответствующее базису, и с ним совмещают начало подвижной шкалы (цифра 10) или при наличии уклона — его значение (оцифровка в градусах).

Затем на подвижной шкале находят деление, соответствующее сумме отсчетов по высотомерной шкале, и против него на неподвижной шкале берут значение высоты дерева. Среднеквадратическая погрешность измерения составляет не более, %,: высоты деревьев ±3; расстояний ± 1; крон деревьев ±4; уклонов местности ±30'.

Высотомер Блюме - Лейсса. Он имеет корпус в виде сектора круга (рис. 2.8) и диоптры: глазной и предметный, расположенные на концах верхней грани корпуса высотомера. Ниже предметного диоптра находится спускной крючок, который закрепляет в нужном положении маятник высотомера. На оборотной стороне корпуса прикреплена табличка для внесения поправок .в зависимости от крутизны склона. Высота деревьев определяется по четырем дугообразным шкалам при различной величине базиса (15, 20, 30, 40 м).

Отличие высотомера Блюме - Лейсса от высотомера Макарова заключается в том, что для измерения расстояния до дерева используется базисная складная лента с делениями 0, 15, 20, 30 и 40, играющая роль дальномерной рейки. Наблюдатель отходит от измеряемого дерева на такое расстояние, чтобы хо- рошо видно было вершину и основание дерева, и, передвигаясь назад или вперед на несколько шагов, ищет в оптическом измерителе одно из четырех чисел (15, 20, 30 или 40), находящихся на базисной ленте на том же уровне, что и нулевое деление. Если, например, нулевое деление стоит на одном уровне с делением 30, это означает, что от наблюдателя до дерева 30 метров.

После этого необходимо нажать на кнопку, находящуюся на оборотной стороне высотомера, и освободить маятник. Сначала визируют на вершину дерева и, как только маятник, перестанет качаться, нажимают пальцем на спускной крючок, и маятник остановится на том делении шкалы, которое будет соответствовать высоте дерева от уровня глаза.

Второе визирование на основание дерева дает высоту дерева от шейки корня до уровня глаза. Сумма двух отсчетов равна высоте дерева. Погрешность измерения высоты дерева составляет +3%