專利名稱：森林群落點(diǎn)抽樣調(diào)查方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種統(tǒng)計調(diào)查方法，尤其涉及一種森林群落點(diǎn)抽樣調(diào)查方法。
技術(shù)背景在進(jìn)行森林群落特征調(diào)查時，與其它研究工作一樣，在大多數(shù)情況下，由于時間、經(jīng) 費(fèi)、人員等多種原因的限制，不可能對森林群落內(nèi)的植被全體逐一進(jìn)行清點(diǎn)，只能抽取一 部分進(jìn)行研究，即所謂的抽樣調(diào)查。抽樣調(diào)查的目的是要通過對樣例(樣方、樣點(diǎn))的研究 去推測植被的總體。因此，樣例要有代表性，要能通過盡可能少的抽樣獲得十分準(zhǔn)確的有 關(guān)總體的特征，如果抽樣不當(dāng)，不僅不能認(rèn)識總體，反而會歪曲總體，得出錯誤的結(jié)論?，F(xiàn)有技術(shù)中，在進(jìn)行森林群落特征調(diào)查時，有兩種主要的做法， 一種做法是把物種的 個體作為抽樣單位，通過這樣的抽樣調(diào)査來測定群落的種類組成和種在群落中的數(shù)量比例 與作用；另一種做法則是把群落的一定面積作為抽樣單位，也就是說通過對一定數(shù)量的群 落代表面積的研究，了解群落的結(jié)構(gòu)、種類組成以及生境的特征。上述現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下缺點(diǎn)以種的個體作為抽樣單位，由于抽樣單位只是群落 地段中的個體，而不是具有一定種類組成和一定結(jié)構(gòu)的群落整體，準(zhǔn)確性較差；以一定面 積的群落作為抽樣單位，工作量較大，樣本和信息量較少，在野外較難掌握和認(rèn)識，也不 容易做到隨機(jī)抽樣。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種準(zhǔn)確性較高、樣本量和信息量大、方法簡便、易于掌握和實(shí) 際操作的森林群落點(diǎn)抽樣調(diào)查方法。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的 本發(fā)明的森林群落點(diǎn)抽樣調(diào)査方法，包括步驟A、 在被調(diào)查的森林群落中選取多個抽樣點(diǎn)；B、 取離所述每個抽樣點(diǎn)最近的3 — 5株樹木為參照樹，并取離所述每株參照樹最近的4 株樹木為相鄰樹，并對每株參照樹及其與周圍的相鄰樹構(gòu)成的結(jié)構(gòu)單元的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行調(diào) 査，所述結(jié)構(gòu)參數(shù)包括以下至少一個參數(shù)所述參照樹的角尺度、大小比數(shù)、混交度、樹種名稱、胸徑大小，及所述結(jié)構(gòu)單元的 成層性和樹種數(shù)。由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明所述的森林群落點(diǎn)抽樣調(diào)査方法，由 于首先在被調(diào)査的森林群落中選取多個抽樣點(diǎn)；然后，取離所述每個抽樣點(diǎn)最近的3 — 5株 樹木為參照樹，并取離所述每株參照樹最近的4株樹木為相鄰樹，并對每株參照樹及其與周 圍的相鄰樹構(gòu)成的結(jié)構(gòu)單元的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行調(diào)査，如參照樹的角尺度、大小比數(shù)、混交 度、樹種名稱、胸徑大小，及所述結(jié)構(gòu)單元的成層性和樹種數(shù)等。不需要測量樣地的面 積，調(diào)查單位與樣地大小無關(guān)，也不需要測量每棵樹的位置坐標(biāo)，準(zhǔn)確性較高、樣本量和 信息量大、方法簡便、易于掌握和實(shí)際操作。


圖l為本發(fā)明森林群落點(diǎn)抽樣調(diào)查方法的示意圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明的森林群落點(diǎn)抽樣調(diào)查方法，其較佳的具體實(shí)施方式
如圖l所示，首先，在被調(diào)査的森林群落中選取多個抽樣點(diǎn)，抽樣點(diǎn)可以取16至64個，對于天然林 來說，抽樣點(diǎn)可以取49個，49個抽樣點(diǎn)形成7X7的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)；對于人工林來說，抽樣點(diǎn)可 以取25個，25個抽樣點(diǎn)形成5X5的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。根據(jù)需要也可以取其它的數(shù)量。然后，取離每個抽樣點(diǎn)最近的3 — 5株樹木為參照樹，并取離每株參照樹最近的4株樹 木為相鄰樹，可以在每個取樣點(diǎn)的周圍取4株參照樹，每個抽樣點(diǎn)周圍的參照樹及相鄰樹與 另一個抽樣點(diǎn)周圍的參照樹及相鄰樹可以不相重合。根據(jù)需要，抽出參照樹和相鄰樹的數(shù) 目可以任意選擇。參照樹的胸徑可以大于等于5厘米，也可以是其它的尺寸。之后，對每株參照樹及其與周圍的相鄰樹構(gòu)成的結(jié)構(gòu)單元的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行調(diào)查，所述 結(jié)構(gòu)參數(shù)包括以下至少一個參數(shù)所述參照樹的角尺度、大小比數(shù)、混交度、樹種名稱、胸徑大小，及所述結(jié)構(gòu)單元的 成層性和樹種數(shù)。也可以包括其它的空間結(jié)構(gòu)參數(shù)可時間結(jié)構(gòu)參數(shù)。還可以在被調(diào)査的森林群落中選取5個角規(guī)繞測點(diǎn)，并進(jìn)行5個點(diǎn)角規(guī)繞測林分?jǐn)嗝?積。也可以選取多個角規(guī)繞測點(diǎn)，如4個、6個等。多個角規(guī)繞測點(diǎn)可以分布在所述多個抽 樣點(diǎn)的分布范圍之內(nèi)，也可以分布在其它需要的區(qū)域。一個具體實(shí)施例在林分中從一個隨機(jī)點(diǎn)開始，以機(jī)械布點(diǎn)的方式，每隔一定距離(以調(diào)查參照樹的最近4株相鄰木不重復(fù)為原則)設(shè)立一個抽樣點(diǎn)，在林分中走蛇形線路，以激光判角器作為輔 助工具，調(diào)查距抽樣點(diǎn)最近4株胸徑大于或等于5cm樹的空間結(jié)構(gòu)參數(shù)，包括角尺度、大小 比數(shù)、混交度及其屬性(樹種名稱、胸徑大小等)，同時調(diào)查參照樹與其4株相鄰樹構(gòu)成的結(jié) 構(gòu)單元的成層性和樹種數(shù)。同時，進(jìn)行5個點(diǎn)角規(guī)繞測林分?jǐn)嗝娣e。天然林群落調(diào)查抽樣點(diǎn) 數(shù)取49個，人工林群落特征相對的簡單，抽樣點(diǎn)數(shù)目相應(yīng)減少即可達(dá)到研究目的。在上述點(diǎn)抽樣數(shù)目的確定問題上，為了確定適當(dāng)?shù)恼{(diào)査點(diǎn)數(shù)，利用計算機(jī)軟件自動生 成9塊大小100mX100m、林木株數(shù)為1000株、林木呈隨機(jī)分布(平均角尺度介于
之間)的樣地，分別按4、 9、 16、 25、 36、 49、 64、 81、 100個抽樣點(diǎn)等9個方案進(jìn)行 1000 2000次模擬抽樣，分析其格局吻合率與抽樣調(diào)查點(diǎn)數(shù)的關(guān)系，可以利用統(tǒng)計分析程 序，采用數(shù)學(xué)模型對模擬抽樣點(diǎn)數(shù)與對應(yīng)林木空間分布格局吻合率的關(guān)系進(jìn)行擬合，并進(jìn) 行相關(guān)關(guān)系顯著性檢驗(yàn)；求解擬合方程的二階導(dǎo)數(shù)，確定二階導(dǎo)數(shù)開始趨近于O所對應(yīng)的抽 樣調(diào)查點(diǎn)數(shù)，綜合分析確定最小抽樣調(diào)査樣本量。并對三塊100mX100m的(l個中國吉林天 然紅松闊葉林和2個厄瓜多爾熱帶天然林)實(shí)測樣地分別按上述9個方案進(jìn)行1000 2000次 模擬抽樣和分析，進(jìn)一步求證最小樣本量的合理性和可行性。根據(jù)以上研究結(jié)果，采用49 個點(diǎn)(7X7的系統(tǒng)網(wǎng)格)作為天然林林木空間分布格局調(diào)査的最小樣本量是合理可行的； 對于人工林，由于結(jié)構(gòu)上較簡單，抽樣點(diǎn)數(shù)可以相應(yīng)的減少。在判斷參照樹各自與其最近4株相鄰木構(gòu)成的結(jié)構(gòu)單元的空間參數(shù)的問題上 Fuldner(1995)提出了結(jié)構(gòu)四組法，只調(diào)査抽樣點(diǎn)最近的l株樹的空間結(jié)構(gòu)信息，在IO 次重復(fù)抽樣每次抽樣點(diǎn)數(shù)為30個的模擬試驗(yàn)中證實(shí)，該方法的角尺度合格率僅為40%。而本 發(fā)明森林群落點(diǎn)抽樣調(diào)查方法在同樣的模擬驗(yàn)證試驗(yàn)中的合格率高達(dá)90%，如果增加每次的 抽樣點(diǎn)數(shù)(如49個)其合格率將會更高(達(dá)95%以上)，可見，本發(fā)明的森林群落點(diǎn)抽樣調(diào) 查方法更有效。結(jié)構(gòu)參數(shù)包括時間結(jié)構(gòu)參數(shù)和空間結(jié)構(gòu)參數(shù)。時間結(jié)構(gòu)參數(shù)可以用直徑分布來描述， 具體方法是統(tǒng)計調(diào)查結(jié)構(gòu)單元中參照樹的胸徑大小，繪制直徑分布圖，以此來判斷林分的 時間結(jié)構(gòu)特征；空間結(jié)構(gòu)參數(shù)包括反映林木水平分布格局的角尺度，描述樹種空間隔離程 度的混交度和樹種數(shù)，體現(xiàn)林木競爭態(tài)勢的大上比數(shù)和反映林分垂直結(jié)構(gòu)的林層數(shù)。林木水平分布格局通過統(tǒng)計所有結(jié)構(gòu)單元參照樹(N)的角尺度調(diào)查的結(jié)果，根據(jù)角 尺度(Wi)的分布頻率及其平均值(^)是否落在
之間，判斷林分的分布格 局。角尺度及平均值計算可用下面公式(1) 、 (2)來計算其中，1,當(dāng)?shù)趈個a角小于標(biāo)準(zhǔn)角 《。 (72 °)O,否則<formula>formula see original document page 6</formula>(2)統(tǒng)計所有被調(diào)査的參照樹的混交度，用下面公式(3) 、 (4)來統(tǒng)計<formula>formula see original document page 6</formula>(3)其中， .fl，當(dāng)參照樹z'與第7株相鄰木非同種時lo，否則m=—y風(fēng)式中N表示所調(diào)査的林木株數(shù); Mi表示第i株樹的混交度；<formula>formula see original document page 6</formula>(4)大小比數(shù)(Ui)用來描述林木大小差異程度，用公式(5)表示為: "'=IE 、其中-、='o,如果相鄰木y比參照樹/小(5)i，否則依樹種計算的大小比數(shù)分布的均值(^o在很大程度上反映了樹種在林分中所測指標(biāo)上的優(yōu)勢程度。可用下式(6)計算<formula>formula see original document page 6</formula>(6)式中Z為所觀察的樹種(sp)的參照樹的數(shù)量；Ui為樹種(sp)的第i個大小比數(shù)的值。林分?jǐn)嗝娣e和密度的測定-在點(diǎn)抽樣森林群落調(diào)査方法中，附加角規(guī)測量點(diǎn)5個可以確定林分?jǐn)嗝娣e和密度。為估測每公頃斷面積，以往的標(biāo)準(zhǔn)地都以既定面積作為必要條件，標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)必然要每木調(diào) 査，而角規(guī)標(biāo)準(zhǔn)地則在林分內(nèi)設(shè)一定點(diǎn)為中心，通過一定的視角繞測周圍的林木，專門計 數(shù)超過視角的林木株數(shù)，而不測標(biāo)準(zhǔn)地面積和林木胸徑。各點(diǎn)平均株數(shù)乘以視角對應(yīng)的常 數(shù)得到每公頃胸高斷面積(m2)。每公頃斷面積計算公式(7)為么。"《p (7) 其中，1^1(當(dāng)采用缺口為lcm，桿長為50cra角規(guī)時)，Nwzp4十?dāng)?shù)超過視角的林木株數(shù) (等于視角的林木株數(shù)記為O. 5)。每公頃株數(shù)按下式(8) 、 (9)計算夂=華 (S) g式中，^為平均斷面積，它是通過對所有被調(diào)査的參照樹的斷面積平均而得即h"^"lX/" (9) 40000臺本發(fā)明通過對參照樹與其最近相鄰的4株樹組成的結(jié)構(gòu)單元進(jìn)行調(diào)查，能夠獲得結(jié)構(gòu) 單元的角尺度、混交度和大小比數(shù)及其屬性(樹種名、大小)等信息，可準(zhǔn)確描述森林的 空間結(jié)構(gòu)特征群落組成特征，不需要測量樣地的面積，調(diào)査單位與樣地大小無關(guān)，也不需 要測量每棵樹的位置坐標(biāo)，有效地避免了以單個林木進(jìn)行抽樣和以一定群落面積進(jìn)行抽樣 調(diào)査的缺點(diǎn)，樣本量和信息量大，方法簡便，易于掌握和實(shí)際操作，準(zhǔn)確性較高。本發(fā)明把傳統(tǒng)的森林抽樣調(diào)查方法與森林空間結(jié)構(gòu)調(diào)查方法相結(jié)合，通過在林分中隨 機(jī)布設(shè)抽樣點(diǎn)，調(diào)査距抽樣點(diǎn)最近4株相鄰木，將它們作為參照樹，調(diào)査與其最近4株相鄰 木組成的結(jié)構(gòu)單元的結(jié)構(gòu)參數(shù)及屬性，可以對林分的時間結(jié)構(gòu)特征和空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析判 斷，不需要復(fù)雜的測距即可獲得森林群落大量的信息，調(diào)查方法簡單、可操作性強(qiáng)、成本 低、效率高，符合統(tǒng)計學(xué)上對抽樣的要求。另外，該方法還可以利用附加角規(guī)測量點(diǎn)，可 以獲得林分的斷面積和密度，不需要設(shè)立標(biāo)準(zhǔn)地，不需要進(jìn)行每木檢尺，與樣地面積無 關(guān)。借助該方法不僅可以獲得常規(guī)森林群落調(diào)查所能獲得的數(shù)據(jù)，而且還可獲得森林群落 大量的空間結(jié)構(gòu)信息，使調(diào)查費(fèi)用和時間大大縮減，而且為進(jìn)行林分的格局分析、經(jīng)營和 重建提供了可行的方法。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任 何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都 應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種森林群落點(diǎn)抽樣調(diào)查方法，其特征在于，包括步驟A、在被調(diào)查的森林群落中選取多個抽樣點(diǎn)；B、取離所述每個抽樣點(diǎn)最近的3-5株樹木為參照樹，并取離所述每株參照樹最近的4株樹木為相鄰樹，并對每株參照樹及其與周圍的相鄰樹構(gòu)成的結(jié)構(gòu)單元的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行調(diào)查，所述結(jié)構(gòu)參數(shù)包括以下至少一個參數(shù)所述參照樹的角尺度、大小比數(shù)、混交度、樹種名稱、胸徑大小，及所述結(jié)構(gòu)單元的成層性和樹種數(shù)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的森林群落點(diǎn)抽樣調(diào)查方法，其特征在于，所述的每個取樣點(diǎn)周圍的參照樹取4株，所述參照樹的胸徑大于等于5厘米。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的森林群落點(diǎn)抽樣調(diào)查方法，其特征在于，所述的抽樣點(diǎn) 取16至64個。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的森林群落點(diǎn)抽樣調(diào)查方法，其特征在于，所述的森林群落為 天然林，所述的抽樣點(diǎn)取49個，所述49個抽樣點(diǎn)形成7X7的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的森林群落點(diǎn)抽樣調(diào)査方法，其特征在于，所述的森林群落為 人工林，所述的抽樣點(diǎn)取25個，所述25個抽樣點(diǎn)形成5X5的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的森林群落點(diǎn)抽樣調(diào)査方法，其特征在于，所述的每個抽樣點(diǎn) 周圍的參照樹及相鄰樹與另一個抽樣點(diǎn)周圍的參照樹及相鄰樹不相重合。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的森林群落點(diǎn)抽樣調(diào)查方法，其特征在于，還包括步驟C、 在被調(diào)査的森林群落中選取多個角規(guī)繞測點(diǎn)，并進(jìn)行多個點(diǎn)角規(guī)繞測林分?jǐn)嗝娣e。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的森林群落點(diǎn)抽樣調(diào)查方法，其特征在于，在被調(diào)查的森林群 落中選取4一6個角規(guī)繞測點(diǎn)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的森林群落點(diǎn)抽樣調(diào)查方法，其特征在于，在被調(diào)查的森林群 落中選取5個角規(guī)繞測點(diǎn)。
10、 根據(jù)權(quán)利要求7、 8或9所述的森林群落點(diǎn)抽樣調(diào)查方法，其特征在于，所述多個 角規(guī)繞測點(diǎn)分布在所述多個抽樣點(diǎn)的分布范圍之內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種森林群落點(diǎn)抽樣調(diào)查方法，首先在被調(diào)查的森林群落中選取多個抽樣點(diǎn)；然后，取離所述每個抽樣點(diǎn)最近的3-5株樹木為參照樹，并取離所述每株參照樹最近的4株樹木為相鄰樹，并對每株參照樹及其與周圍的相鄰樹構(gòu)成的結(jié)構(gòu)單元的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行調(diào)查，如參照樹的角尺度、大小比數(shù)、混交度、樹種名稱、胸徑大小，及所述結(jié)構(gòu)單元的成層性和樹種數(shù)等。還利用附加角規(guī)測量點(diǎn)，進(jìn)行角規(guī)繞測林分?jǐn)嗝娣e。調(diào)查單位與樣地大小無關(guān)，也不需要測量每棵樹的位置坐標(biāo)，準(zhǔn)確性較高、樣本量和信息量大、方法簡便、易于掌握和實(shí)際操作。
文檔編號G06F19/00GK101246521SQ200810056089
公開日2008年8月20日 申請日期2008年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月11日
發(fā)明者惠剛盈 申請人:中國林業(yè)科學(xué)研究院林業(yè)研究所