Новые методы таксации леса

Определение суммы площадей поперечных сечений деревьев, образующих насаждения. При таксации и устройстве наших лесов почти 150 лет применяют глазомерный метод. Установленные математические связи между отдельными таксационными показателями служат для его контроля и уточнения. Однако совершенствование глазомерного способа достигло своего предела, и дальнейшее его применение тормозит развитие таксации. При глазомерной таксации таксатор оперирует средними показателями, в результате чего довольно часто полнота и запас насаждений преуменьшаются.

Например, таксаторам известно, что на территории России преобладают насаждения с полнотами 0,6-0,7. Поэтому для большинства вновь таксируемых насаждений они применяют эти полноты. Опытные таксаторы обычно озабочены тем, чтобы не преувеличить запасы, поэтому полноты 0,9-1,0 принимают в очень редких случаях, а в спелых древостоях такие полноты опытный таксатор никогда не поставит. Это вызвано тем, что преувеличение запасов считается грубейшей ошибкой, в то время как преуменьшение их не считается ошибкой.

Глазомерным путем найти сумму площадей сечений деревьев, образующих насаждение, нельзя, так как отсутствуют признаки насаждений, позволяющие установить сумму площадей сечений без обмеров деревьев. Поэтому актуальной задачей лесной таксации является переход к перечислительной таксации.

Знать сумму площадей сечения не менее важно, чем полноту насаждений. Определив сумму площадей сечений, по таблицам хода роста древостоя можно легко найти полноту насаждений.

Перечет деревьев обще принятым способом (мерной вилкой), отграничение, съемка и определение площади пробы - работы трудоемкие и их применяют при специальных исследованиях.

Предложения Биттерлиха значительно упростили закладку пробных площадей.

Метод угловых проб. В области лесной таксации в 1948 году произошло важное событие. Австрийский лесничий доктор В. Биттерлих сделал крупнейшее открытие, положившее начало новому, весьма плодотворному направлению в развитии таксационной техники.

Сущность открытия В. Биттерлиха заключается в автоматизации определения суммы площадей сечений поперечного сечения совокупности деревьев, образующих древостой. Автоматизация таксационного процесса, позволяющая быстро находить площадь сечений насаждения осуществляется путем построения на местности установленного В. Биттерлихом постоянного угла. Знаменательным в этом открытии является тот факт, что сумму площадей сечений деревьев можно найти, не прикасаясь ни к одному из измеряемых деревьев. Процесс ее определения сводится к прицеливанию через соответствующий инструмент из круговой пробы на несколько десятков окружающих таксатора деревьев. Эта операция отнимает у таксатора лишь несколько минут.

Идея Биттерлиха заключается в том, что если на местности проложить два радиуса с углом между ними 70 минут, то круги, вписываемые в этот сектор будут иметь площадь равную 0,0001 от площади большого круга, проведенного через центр малого круга. В американской литературе его называют критическим углом. Для каждого малого круга радиус большого будет зависеть от диаметра малого.

Таким образом, закладка своеобразных пробных площадей в натуре по методу Биттерлиха в конечном итоге сводится к построению на местности соответствующими приборами нескольких десятков критических углов путем нацеливания на каждое таксируемое дерево. Так как диаметры деревьев разные, то соответственно этому меняется и радиус круговых проб.

D=8 см D=12 см D=16 см D=20 cм

R₂ = 6 м

R₁= 4 м

R₄ = 10 м

R3 = 8 м

Рис. Соотношение между диаметром дерева, прикрывающего прицельную рамку, и расстоянием наблюдателя до дерева.

Определение суммы площадей поперечных сечений методом Биттерлиха. Биттерлих для упрощенного определения сумм площадей сечений предложил прибор, состоящий из рейки, длиной 1 м, на конце которой закреплена рамка, определенной ширины. Сущность прибора заключается в следующем.

d D

• b 

• L 

где d - ширина рамки, равная 2 см,

D - диаметр дерева

b - длина прибора

L - расстояние до дерева от рамки

Допустим, что диаметр дерева, прикрывающий в приборе угол прицела, равен D, а расстояние от наблюдателя до дерева L. Соотношения между этими величинами, исходя из свойств построенных треугольников, можно составить следующую пропорцию:

D : d = L : b

отсюда:

b

L = ^------ D

d

Если вокруг себя мы опишем круг радиусом L, то его площадь будет равна

b ²

S = L² =  ^{----- •} D²

d

Если наблюдатель, поворачиваясь на месте, прибором Биттерлиха опишет на местности круг, то диаметр этого круга будет 2 м, а радиус 1 м. Площадь такого круга будет равна R² = (100 см)².

Если на окружности описанного круга окажется три дерева диаметром 2 см каждое (радиус 1 см), то сумма площадей поперечных сечений их будет равна 3R² = 31 см².

По отношению к площади описанного круга радиусом 1 м сумма площадей поперечных сечений трех деревьев диаметром 2 см каждое составляет

3r² 3 1 3

^------ = ^{-------------} = ^---------- = 0.0003

R² 100² 10000

Площадь поперечного сечения одного дерева составит 0,0001 площади круговой пробной площади. Если учесть, что в одном гектаре 10000 м², то одно дерево в данном случае равно 1 м² площади сечения.

Предположим, что в 2 м от наблюдателя находится дерево диаметром 4 см. Визируя на это дерево прибором Биттерлиха, мы увидим, что оно полностью закроет 2-сантиметровую рамку прибора. Площадь поперечного сечения этого дерева будет равна 2² =4.

Если из точки визирования описать круг радиусом 2 м, его площадь будет равна 200² = 40000.

Отношение площади поперечного сечения дерева диаметром 4 см к площади круга радиусом 2 м и в данном случае составляет

4

^{---------------} = 0,0001

40000

Следовательно и в данном случае на 1 га площадь поперечного сечения дерева будет 1 м².

Рассмотренные нами примеры позволяют заключить, что при пользовании прибором Биттерлиха дерево, полностью закрывающее предметную рамку диоптра можно, при учете площади поперечных сечений на 1 га, приравнять к 1 м² поперечного сечения.

Деревья отдельной ступени толщины могут войти в число учитываемых только в той круговой пробе, диаметр которой равен в метрах показателю ступени. Например, если деревья имеют диаметр 8 см, то диаметр пробы будет 8 м, если 20 см, то диаметр пробы, в которой будут учитываться эти деревья - 20 м. Ширина предметов, точно вписывающихся в угол визирования прибора Биттерлиха, увеличенная в 50 раз, указывает расстояние до этих предметов.

Если внутри ограничивающего круга для деревьев данного диаметра насчитано N стволов, то сумма площадей поперечных сечений, выраженная в м²/га, равняется



G = 10⁴Sin^{2 -----}  N

2

Это уравнение в теории Биттерлиха является основным.



Выражение G = 10⁴Sin^{2 ----} является числовым множителем. Угол

2

визирования у прибора надо выбирать такой, при котором этот множитель был бы равен целому числу. Более удобен прибор, у которого этот показатель равен единице. При этом условии число учтенных деревьев равно площади поперечных сечений деревьев в м² на 1 га.

Например, если ширина предметной рамки 2 см и длина визирного бруска 100 см, угол визирования будет 1⁰10^/. Половина этого угла имеет Sin 35^/ = 0,01, а Sin²35^/ = 0, 0001. Соответственно множитель равняется 10⁴0,0001 = 1.

Метод Биттерлиха является выборочным. Поэтому встает вопрос, как определить количество остановок на 1 га и места для закладки круговых площадок.

Исследования показали, что на 1 га надо закладывать 4-5 круговых площадок. C увеличением площади участка количество закладываемых площадок на 1 га может быть уменьшено. Так, на площади 10 га можно заложить 30 площадок. Если участок имеет небольшую площадь, то надо заложить не менее 5 площадок. Если заложить 1 или 2 площадки, то ошибка может достигать 20 %.

Площадки закладываются по ходовым линиям, которые должны быть параллельны между собой и перпендикулярно длинной стороне участка. Площадки на ходовых линиях закладываются через 20-30 м.

При подсчете числа деревьев на круговых площадках следует иметь в виду, что одно дерево может заслонять другое и, чтобы избежать этого, подсчет надо начинать с самого толстого дерева, расположенного к таксатору ближе всех. Тогда можно сменить точку стояния, не потеряв уже полученные данные. Деревья, которые только касаются рамки, следует считать за половину.

Число деревьев, оказавшейся на каждой площадке, записывают в учетный бланк. На каждой круговой площадке измеряют диаметры на высоте груди у двух-трех произвольно взятых деревьях. Опыт показал, что этого числа деревьев вполне достаточно для точного определения среднего диаметра.

Метод Биттерлиха позволяет весьма просто определить число деревьев на 1 га. Для этого площадь сечения на 1 га, определенная по методу Биттерлиха, надо разделить на площадь поперечного сечения среднего дерева, определенного путем измерения диаметров на круговых площадках.

Оптический прицельный метод. В настоящее время широкое распространение получило определение площади поперечных сечений деревьев на 1 га с помощью клиновидной линзы (призмы Анучина). По внешнему виду таксационный прицел напоминает перочинный нож, у которого лезвие заменено клиновидной призмой.

Определение таксационным прицелом суммы площадей поперечных сечений деревьев, образующих древостой, производят следующим образом.

Таксационный прицел, в развернутом виде ставится на уровень глаза с таким расчетом, чтобы линия визирования, идущая от глаза к рассматриваемому дереву, была перпендикулярна к боковой стороне (пласти) клиновидной призмы. Эта линия должна быть направлена на ствол дерева в точку , находящуюся от земли на высоте, примерно равной 1,3 м (на высоте груди человека).

Рассматривая ствол через призму, мы заметим, что она смещает часть ствола, попадающий в поле призмы. Это смещение происходит в результате преломления призмой лучей, идущих от дерева через призму к глазу таксатора.

Если смещенная часть не отделилась от ствола, то такой ствол подлежит учету.

Когда смещенная часть выйдет за пределы ствола, такие стволы в учет не берутся..

Могут быть случаи, когда смещенная часть ствола имеет только трудноуловимое касание со стволом. В этих сомнительных случаях дерево считается за половину.

Во время визирования через таксационный прицел (призму) на окружающие деревья таксатор находится на одном месте (в одной точке). В конечном итоге необходимо рассмотреть через призму все деревья, находящиеся вокруг таксатора. Таксационный прицел как инструмент обладает тем ценным свойством, что для деревьев разной толщины он автоматически отграничивает размер круговой пробы. Диаметр последней, выраженный в метрах, равен числу сантиметров в диаметре деревьев на высоте груди.

Призма обладает весьма ценным свойством. Каждое дерево, учтенное посредством призмы, соответствует 1 м² площади поперечных сечений деревьев, имеющихся на 1 га таксируемого насаждения.

Техника работы с призмой аналогична работе с прибором Биттерлиха.

Осложняющим моментом в определении таксационным прицелом суммы площадей поперечных сечений деревьев является наличие в древостое подроста и подлеска. Если подрост и подлесок маскируют нижний отрезок ствола протяженностью 2-3 м, то визируя на часть ствола, расположенную над подростом или подлеском, легко догадаться входит ли это дерево в перечет или нет.

Чтобы исключить пропуски и повторный учет одних и тех же деревьев, визирование начинают с дерева, имеющего особые приметы. Таксационный прицел держат от глаза на таком расстоянии, при котором рассматриваемое через прицел дерево лучше видно.

Точность таксации древостоев с помощью призмы Анучина зависит от густоты древостоя. Точность при высокой полноте древостоя оказывается в два раза выше, чем в низкополнотном. Но учитывая, что в лесах преобладают среднеполнотные насаждения, а при таксации множеств древостоев исключаются крайние значения погрешностей, то таксация с помощью призмы Анучина вполне допустима и позволяет снизить трудоемкость работ по отводу лесосек в 10-15 раз.

Для контроля работы по таксации прицельным методом на каждой площадке следует отмечать центр площадки колом с нанесением на него номера площадки. Местонахождение площадок наносится на абрис лесосеки или выдела. Для облегчения нахождения площадки можно на дереве, ближайшем к ее центру, оставить отметку с номером площадки.

Таксация леса путем закладки круговых пробных площадей постоянного радиуса. В Западных странах широкое распространение получил метод таксации путем закладки площадок постоянного радиуса. Способ закладки круговых площадок постоянного радиуса ценен тем, что на этих пробах возможно произвести подеревный перечет и на основании его по сортиментным таблицам вычислить выход сортиментов.

Размеры круговых площадок, применяемые в России для таксации круговыми площадками постоянного радиуса, следующие:

Площадь Радиус

круговой круговой

пробы, м² пробы, м

25 2,82

100 5,64

400 11,28

1000 17,84

Пробная площадь, желательно, должна иметь такой размер, чтобы на ней было не менее двадцати измеряемых деревьев. Поэтому пробные площади, закладываемые в густых тонкомерных насаждениях, могут иметь меньшие площади, чем древостои из толстых деревьев. В редкостойных древостоях пробные площади должны быть наиболее крупные.