如何测量生长中的大树的体积和质量

时间:2023-11-17 13:59:03

通过前面的分析,我们知道,确实存在着一个万能公式,可以计算出任意形状的树干体积的近似值,不管树干的形状是类似圆台、圆柱,还是圆锥。只不过,在计算之前,我们需要事先测量出几个数值:树干的长度、上端面的面积、下端面的面积以及中间截面的面积。上端面的面积和下端面面积比较容易计算,但是要想测量中间截面的面积,就需要用到一个特殊的设备,也就是量径尺,如图和图所示。如果没有这个设备,也可以测量出中间部分圆周的长度,然后利用圆周长公式,计算出对应位置树干的半径,进而计算出其面积。只不过计算过程相对复杂。

如何测量生长中的大树的体积和质量

图 测量树的直径的量径尺。

如何测量生长中的大树的体积和质量

图 量径尺(左)与向分尺(右)。

得到了上述4个数值之后,代入万能公式,就可以得到树干体积的近似值。在实际应用中,这个近似值就足够了。如果把树干看作一个圆柱体,并且以它中间部分的半径作为这个圆柱底面的半径,计算起来就更简单了。只不过,相比于前面的万能公式,这样计算出来的数值误差会稍微大一些。一般来说,误差值在12%左右。如果树干很长,我们还可以把树干进行分段计算,把每一段都视为一个圆柱体,然后单独计算每个圆柱体的体积,再相加,就可以得到树干的体积,而且段分得越多,误差就越小,结果测量得也会比较精确。这时候,误差可能仅有2%~3%,这已经非常接近准确值了。

刚才讲的关于树干体积的计算方法,是对于砍伐的大树来说的。如果大树没有被砍伐,还长在地上,这个计算方法就不合适了。这时候,如果无法爬到树上,就只能测量大树底部的数值,并且根据这个数值得到一个大概的近似值了。实际上,很多森林作业者就是这么做的。

但是,森林作业者还有一样工具——体积系数表,根据这个表格,他们可以很容易地估计出大树树干的体积。表上的数字表示:如果能够测量出树干底部以上130厘米处(齐胸高度)的直径,那么根据这个直径的大小,就可以估算出要测量树干的体积。其方法是这样的:

以刚才的直径和树干的高度为圆柱体的直径和高度,算出这个圆柱体的体积,那么要测量的树干体积就等于这个圆柱体体积的百分之几,如图所示。需要注意的是,对于不同种类、不同高度的树木,表中对应的数字是不同的,这是因为不同种类的树,

如何测量生长中的大树的体积和质量

图 测量生长中的大树的体积。

有了这样一个表格,我们可以很容易地估算出长在地上的针叶树树干的体积。具体的操作方法很简单:只要测量出130厘米处树干的直径,计算出圆柱体的体积,那么针叶树树干的体积就是这个圆柱体体积的一半。

当然了,前面我们已经说过,这样得到的数值只是一个近似值,如果跟实际体积相比较,其误差一般为2%~10%。

刚才我们讨论的是估算树干的体积。下面,我们来估算一下树干的质量。

很显然,有了树干的体积,只要再知道每立方米树干的质量,就可以计算出它的质量。

以柏树或松树为例:每立方米的质量大概是650千克。如果有一棵柏树,它的高度是28米,地上130厘米处的树径是120厘米,那么这棵柏树的截面积大概是1100平方厘米,也就是0.11平方米。由此可知,它的体积大概就是如何测量生长中的大树的体积和质量

立方米,所以它的质量大概是650×1.5≈1000千克,也就是1吨。