全 文 ：第 3 卷 第 6 期
1 9 9 0 年 12 月
林业 科 学研 究
FO R EST R E SE A R CH
V o l
.
3
,
N o
.
6
D e e
。 , 一
1 9 9 0
大比例尺航片主要测树因子量测分析 .
张 德 宏 尹 关 聪
(中国林业科学研究院资源信息研究所 ) (浙江林学院)
王 卫 东
(吉林省临江林业局 )
李 学 忠
(黑龙江省第二森林调查大队 )
摘要 该项研 究采用吉林省 长白山林区 1 : 2 6 0。比例尺黑白航片, 进行主要 测
树 因子量测试验 。 为解决航 片量测与实浏结果的可比性 , 该试验在样地野外每木检
尺的 同时 , 划定树木生长级并排序 。 以航片童测株数为准 , 取等量实测 立木时比 (从
上层顺取) , 这样 , 不仅时比株数相等 , 对比用的单株也 大体在同一 范 围。 并 在查
明样地被压木数量 与航片漏测立木的比率后 , 根据航片立木漏刚规律 , 编制漏测木
蓄积量补偿表 , 以提高森林蓄积量估测精度 。 本试验浏高精度均方误士 1 。 07 m , 蓄
积量估 测精度均方误士6 . O m “ 。 展示 了用大比 例尺航片量测的实用前景 。
关键词 大比例尺航 片浏树调查; 航片立体量测
森林资源清查 , 至今未摆脱繁重的野外作业 。 为了寻求减少地面作业强度的途径 , 加快
调查速度 , 进行了大比例尺航片测树因子量测试验 , 用室内航片量测估算森林蓄积量 , 以代
替或部分代替森林调查地面测树工作 。 本文在航片立体量测试验基础上 , 结合量测技术、 量
测精度、 对比方法等 , 从林学角度作了较为详细的讨论 。
试验材料与条件
试验区位于吉林省东南长白山脚下临江林业局 , 该区地形变化大 , 树种复杂 。
航片拍摄时间 : 1 9 8 5年 7 月 , 摄影平台 : 运五 ; 航摄仪 : R公10 ; 焦距 : 304 m m ; 像幅 :
2 3 em x 2 3 e m ; 航高: 75 0~ 9 5 o m , 摄影质量正常。
野外实测样地32 块 , 每块样地面积 o . l ha , 由于野外量测、 样地刺点等误 差 , 扣除了部
分样地 , 实际参加统计的样地 19 块 , 并在样地每木检尺同时划定立木生长等级 。
二 、 主要测树因子量测结果与分析
1
. 样地立木株数统计分析 样地实测与样地航片立体量测中 , 影响测树因子参数 平 均
本文于 1 9 9 0年 2 月2 8 日收到 。
* 本研究为林业部资源司下达课题(大比例尺航片量 测试验)内容之一。
试验中原太原工业航空服务公 司提供了航摄服务 , 河海大学勘测系协助作室内量测 , 黑龙江省第二 森调 大 队、 吉林 省
林业调查规 划院、 吉林省临江林业局协助本试验参加了外业工作及提供试验场地 , 本院遥感室全 体人员曾协助 开 展 航
舞工作 , 在此一并致谢 ,
5 9 6 林 业 科 学 研 究 3 卷
值和蓄积量估测精度的主要参数之一是立木株数。 因此 , 研究立木自然稀疏过程和在航片地
面中心投影中的信息分布 , 有助于查明航片立木漏测原因与规律 。 这是航片立体量测中不可
忽视的问题。
上个世纪 , 俄国林务官克拉夫特根据森林立木在林分中的地位(指树冠在林相 中 的位置
—生长势 ) , 对林木进行过五级法分级( 工, 兀 , 皿 , 那甲 、乙 , V 甲、 乙 ) , 称树木生长分级 。 其中 , 树冠处于林冠下层 , 生长势衰的 IV 、 V 级木 , 称被压木 , 构成上层林冠 , 生长势旺盛的
工、 亚级木 , 称优势木 ; 处于中间状态的 nI 级木 , 称平均木或中央木 。 这一描述 与 分 级 方
法 , 客观地反映了森林中林木分化和自然稀疏过程的现状 , 对地面中心投影航片的立体量测 ,
具有实践意义 。
处于上层林冠的 I 、 n 、 1 级木 , 在航片立体量测中易于观测与 (个体)分辨 , 不易漏测。 而
处于林冠下层的 V 级木(包括 V 甲、 V 乙 ) , 因上层林冠覆盖 , 往往全部漏测。对挤在上层林冠
夹缝中生存的那级木 (包括那 甲、 W 乙 ) , 因其侧方受压严重 , 冠形不完整 , 立体 镜下 往往分
辨困难 , 部分被漏 测。 因此 , 航片量测的立木株数 , 一般少于实测株数 。 漏测立木 , 多属被
压木 。
为了使航片量测立木与野外实测立木的统计对比 , 能大体在同一范围或水平上进行 , 依
据林木生长分级理论与航片立木漏测规律之间的关系 , 把实测立木按树高大小排序 , 取与肮
片量测等量株数 , 进行平均树高、平均冠幅及蓄积估测精度统计分析的方法 , 明显地提高了两
种量测方法的可比性 , 增加了航片量测结果的可信度 。 这是航片立体量测中 , 引进林木生长
分级理论的目的 [zj 。
表 1 、 2 是 19 块样 地 实测株数记录 , 按树木生长级统计的结果 , 它显示了树木生长分
级理论与航片漏 测规律之间的关系 。
衰 1 实洲样地立木株傲分级统计 衰 2 杭片翻洲株橄统计
样地数l总 株数 ) l } 万 { v 样 地 数 ⋯实孤。株。 航片t 侧总 株 数 漏侧株数
诵 侧 ’杯
(% )
[
一丹U.百且一汉卜
.
!
. .,
1
总计
%
1 4 4 3
1 0 0
2 7 7
1 9
.
2
, ⋯
_
, ’‘
{
6 2了
2 0
.
4 { 4 3
.
4
4 0
2
.
8 1 9
r 1 4 4 3 5 8 5 4 0
在森林发生、 发展和演替过程中 , 不同树种、 不同年龄阶段 , 林木的生长发育过程是不
一样的。 受环境条件制约 , 适者生存 , 弱者被淘汰 。 林木分化 的这种自然稀疏过程 , 幼龄阶
段激烈 , 此时 W 、 V 级木占比重大 ; 近成熟林树木分化现象渐弱 , W 、 V 级木占比重小。 根
据这一规律 , 幼林的被漏 测现象高于近熟、 成熟林分 。本试验样地为非模式林分 , 上表数据均
取漏测百分比平均值 [“, “l 。
为考察林木分级与蓄积分布的关系 , 分析漏测对蓄积估测的影响 , 把样地实测蓄积按立
木分级进行统计 , 结果 Iv 、 v 级木材积累计平均约占样地总蓄积的9 . 0 % (表 3 )。 而 在 航片
立体实测过程中 , 并非百分之百 w 级木被漏测 , 表 1 中 Iv 、 v 级木合计 6 67 株 , 表 2 中 , 漏测
5 8 5株。 因此 , 漏测可能造成的单位蓄积量低估值小于 9 . 0 % 。
2
. 树高量测 分析 航片树高立体量测采用国产反光立体镜和视差测高。 对高郁 闭林分
中根际不可见立木高的量测与计算 , 分四种情况处理 ;
6 期 张德宏等 : 大比例尺航片主要测树因子量测分析 5 9 7
表 3 实洲样地立木, 积皿分级统计 (单位 : m 匀)
样 地 数 留 积 盘
总 计 3 43 . 0 2 0 7
1 0 0
2 2 2
.
8 0 3 7
65
。
0
5 4
.
8 5 4 2 3 5
.
22 5 7 2 0
。
1 2 4 1
6
。
O
1 0
.
01 3 0
3
.
0
注 : 据全国立木材积表 (1 9 63 )查算。
(1) 样地内有林窗 : 近林窗立木 , 以林窗地面高程为待测立木地面高(注意因地表灌 草
覆盖需加比高) 。
(2 ) 平坦地段 , 样地内无林窗 : 以附近林中空地地面高程为依据 。
(3) 坡地 , 样地内微地形变化不大 : 用等高带地表为待测立木地面高程 。
(4 ) 个别样地及附近无 林 窗和林中空地 : 用 已知树高 (外业有针对性地实测部分树高) ,
一一 ~ , r _ 。 ~ 、 , : 、 、 一二 :一一 , 。 ~ 一 , , _ ~ 二 t一一 ~ . , . 一~ 一 一 / J o h. P b、 ~ 幼 、 小并于航片位置刺点)的树顶高程 , 减去用已知树高反求出的视 差 较(刁P 二 止令岁 ), 其差值作, ’ “ ‘ “ / ’ ~ 一’四 J 、、”’ ” , ’ “乃 ’、 ’一 7 护洲 “ ” , ~ /’n “ “ ‘刊 ~ ’J 一 ~ “ 子 “ “ 一 ~ 、一 H a / ’ ~ 一 ~ ”
周围待测立木地表高程 , 都取得了较满意的结果 。
野外样地立木按实测树高排序后 , 以像片样地量测株数为依据 , 取等量实测样地株数进
行树高对比 , 航片树高量测总平均值 : 1 6 . 7 m , 均方误 : 士 1 . 07 m , 相对精度 94 % (表 4 )o
表 4 航 片 侧 离 精 度 计 算
样 地 号
航片样地
量测株数
航片测高平均值
(m )
相 同 株 数
实侧平均高
(m )
较 差
平 方 差
(m )
, ‘。
}
Z n
_ ‘
1
1 :
. 。
}
1
.
: 1 3
.
2 ‘
698
11t勺OU
.⋯几舀O甘众一毖户a丹山‘工11,占上.土上1 3 . 22 0 . 11 9 7
1 7
。
0
1 6
.
3
1 7
。
4
1 遨。 0
1 8
.
0
1 5
.
2
1 7
。
7
1 9
.
2
1 8
.
8
2压. 3
1 1
.
8
1 4
。
6
1 4
.
7
1 3
。
6
1 4
.
7
1 8
.
0
1 6
.
4
1 6
。
4
1 8
.
4
1 7
.
0
2 0
.
1
1 1
。
7
1 3
.
6
1 5
。
5
1 3
.
4
1 3
.
5
0
。
4 9
0
。
0 4
1
。
2 1
1
。
4 4
1
。
4 4
3
。
61
0
。
0 4
0
1
.
4 4
1
。
6 9
0
。
6 4
3
.
2 4
0
.
0 4
0
.
0 1
;:::
: ::
厅JZ月12,曰O29勺8,一
‘上几“n6口
. .⋯0八U11,二之1on边11.“‘幻 n了21九一舀48nUZ5lb6吕八0O山几J左U互口孟巴‘土的a舀盛d通咋Q,自0038910n2378韶46缸
3
。 冠幅量刚分析 根据树冠形态 与立木中心投影特点 , 航片冠幅量测比较 直 观 。 一般
在像片比例尺确定之后 , 尽管量测工具、 方法与操作技术水平不同 , 其量测精度应该是接近
的。 而实践中 , 往往因立体镜下像片单株立木分辨困难 , 量测中常产生较大误差 , 这是因为 :
( 1) 在室内冠幅立体判测过程中, 有时由于林木簇生 , 往律被判成单株木, _其直接后果
5 9 8 林 业 科 学 研 究 3 卷
是 , 冠幅量测值偏大 , 株数减少 。
(2 ) 野外冠幅实测时 , 由于构成树冠 的枝条 , 总有少数生长超长侧枝 , 实地以此作冠幅来
量测 ,而航片影像上却不可见 , 造成实测与航片量测起止点不同 , 故航片冠幅量测值一般偏小 。
在上述实践与分析的基础上 , 结合树木分级理论 , 进一步从树种和树木生态 学 角 度 分
析 , 一般来说 , 野外实测冠幅量大的可能性 , 阔叶树大于针叶树 。 因为阔叶 树 (包括少数针
叶树种如红松等)趋光性强 , 超常侧枝发育比较突出。 本试验区内, 当阔叶树占相当比例时 ,
则冠幅实测结果较航片量测结果稍偏大 (表 5 ) 。
在航空像片量测试验以往的报道中 , 阔叶树冠幅室内量测结果常发生系统偏大现象 , 这
通常是由于被挤压的 IV 级木(如丛生 、 并生、倚生等)被当成同一上层立木冠来量测而造成的。
衰 5 冠一实洲与舫片立体t 洲结. 统计
冠福实 侧
样 地 号 平 均 俏
(m )
1 一 6 . 0
; 一翼
9 } 4
.
3
10
{
‘· 0
1 1 : 4
.
2
12 一 5 . 6
1 3 一 4 . 5
17 ’ 6
.
1
15 { 4
.
;
冠幅航片 t } }
“淤 “ ⋯差 值 : ” ” ”
5
.
1 }
一 。. 。 , : 。
4
· ‘ 一 ”· 弓 2 1
5
.
7 1 0
.
2 2 2
4
.
0 一 一 0 . 3 2 3
4
.
6 0
.
6 2 4
4 4 一 0 . 2 ’ 2 6
5
.
0 一 一 0 . 6 3 0
4
.
6 1 0
.
1 3 1
6
. 魂 0 . 3 11 3 2
冠幅实 侧 ⋯冠幅肮片 , }平 , 均 、值 一洲 于均 值 一又m ) { 吸m ) l
5
.
2 一 5 · 。 .
6
.
0 5
.
7
5
.
8 5
.
0
弟 值
二:
.
:
5
.
3
3
.
9
5
.
8
4 2
4
.
3
6
.
4
4
.
5
5
.
1
5
.
0
4
.
0
3
.
5
1
.
1
0
.
6
一 0 7
0
.
8
一 0 . 3
一 0 . 7
4
. 蓄积量估测 结果与方法探讨 树高、 冠幅是航片上两项最便于直接量测的测树因子 。
为此 , 本试验用实测32 块样地材料 , 分针叶、 阔叶树种及成、 中、 幼龄林 , 按材 积 (V ) 、 树
高(H )、 冠幅 (W )建立关系式 : V = a + b( H 火 W Z) , 然后用 19 块航片样地量测结果代入 , 估测
样地蓄积 (见表 6 ) , 方程 :
针叶幼林 : F = 9 . 5 5了 o7 E 一 0 3 + 3 . 9 3 9 3 5 E 一 0 4 (H X W ‘) : = 0 . 8 6 ,
阔叶幼林 : V = 3 . 0 9 3 0 6 E 一 0 3 + 4 . 17 7 0 8 E 一 0 4 (H X IV Z) : = 0 . 9 0 ;
针叶中林 : V = 2 。 1 2 3 2 6 E 一 0 2 + 8 . 5 5 7 7 6 E 一 0 4 (H x l犷, ) : = o 一 8 3 ,
阔叶中林 : V = 5 . 4 15 5 7 E 一 0 2 + 4 . 4 8 5 8 7 E 一 0 4 (H X IV , ) : = 0 · 7 8 ,
针叶 J戊林 : V = 0 . 1 0 5 9 9 + 9 . 5 7 4 1 9 E 一 0 4 (H X 万 , ) : = 0 . 8 8 ;
l阁叶成林 : V = 0 。 1 2 8 6 3 + 7 . 1 4 3 7 9 E 一 0 4 (H 冰 W Z ) : = 0 . 8 8 。
表 6 样地, 粗, 估洲统计
合 、卜 ⋯ , , 一 3 ‘, · , 。。 , { 2 , ‘·“ , ‘ ⋯ 6 · , , ‘6 ) 8 0 . 0
6 期 张德宏等 : 大比例尺航片主要测树因子量测分析 5 9 9
表 6 中实测蓄积用吉林省林业局 1 9 7 5年 2 月编制 的《吉林省立木材积表》二元立木材积式
求算 。
表中航片蓄积量估测值与实测结果相较 , 均方误士 6 。9 9 1 6 m 3 , 估测精度80 % 。 航片 蓄
积估测值一般偏低 。 分析认为 , 除像片量测精度外 , 还包括立木实测与航片量测标准不一致
等原因 , 当阔叶树占较大比重时 , 影响则更明显 。
三 、 结 论
1
. 本试验用航片比例尺 : 1 : 2 6 0 , 其测树因子量测精度达到了森林调查技术规 程要求
的目视测定标准。 根据量测经验 , 若拍摄 1 : 8 0 。比例尺黑白航片 , 不但能满足测树因子量测
精度要求 , 还可扩大像幅面积 , 降低成本 , 加快速度 。 若选用彩红外片 , 则更有利于树种判
测与单株分辨 , 尤其对异龄林 、 混交林分的立体量测十分必要 。
美国农业部林业局对用户用于不同等级 的侦察与量测要求 , 推荐 的胶片类型、 所需地面
分辨率及比例尺建议中 , 对林分立木量测 , 包括 : 树高、 断面积 、 直径、 冠幅、 原木长、 年
龄、 树冠级 、 干长、 年生长、 树冠比、 树木龄级等 , 要求中、 低空摄影 ; 地面分辨率 o . 3 m ;
最小比例尺1 : 9 60 0 ; 片种 : 彩色红外或彩色片与黑白片 ; 要求放大倍率 1 . 5 ; 量测可采用 反
光立体镜 ( Z X ) ; 扫描立体镜 (Z x , 4 x , 9 汉 )等 (引自 R 。 C A ld r ie h R M一7 1 ) 。
2
。 通过森林立木分化这一自然稀疏现象 , 提出用树木生长分级和排序统计方法 , 查明了
航片量测精度的可靠性和漏测原因 。 并根据漏测规律 , 可建立漏测补偿数表 , 以提高用航片
进行森林测树调查的蓄积估测精度 。
参 考 文 献
仁划 黑龙江 省森林调查 大队 , 1 9 7 8 , 森林调查手册 , 农业 出版社。
〔2 1 B . r . 聂斯切洛夫 , 1 9 5 7 , 森林学 , 中国林业出版社 。
〔3〕蒋庆榆 , 1 9 8 6 , 航空像 片森林调查测量中的误差分析 , 林业资源管理 , (1 ) : 6 9 ~ 72 , (2 ) : 33 ~ 3瓦
〔理] T it u S . J. , 1 95 5 , T r e e h e ig h t : e a n la r g e s e a le p h o t o m e a s u r e m e n ts b e m o re a e e u r a te t h a n
fie ld m e a s u re m e n ts ?
,
T he F o r e strg C h
r o ” fc le , 6 1 ( 3 ) : 2 1‘~ 2 1 7 .
〔5 1 M y e r s , B . J . , 1 05 2 , G u i d e to th e id e n t ifie a t io n o f s o m e t r o p ie a l r a in fo re s t s p e e ie s fr o m Ia r g e -
s e a le e o lo u r a e r ia l p h o to g ra Ph s
,
A u 占tr alfa n F o re ‘犷rg , ‘5(1 ) : 2 5 ~ 一1
.
〔6〕杨永样 , 1 98 1 , 云南松林分 自然稀硫规律的研究 , 林业科学 , (4) : 4 19 , 4 2 6.
6 0 0 林 业 科 学 研 究 3 卷
T H E ANALYSIS O F MAIN T R E E ME ASUR AT ION FACTOR S
BY USING LAR G E SCALE AE R IAL PH OT OS
Zh an g D比 o n g
(T 几e R e se a r c h I n s t‘t u *e o f F o r e s t R e s o u r e e s l , fo r m o tfo o T e 。h。‘q u e C A F )
Y in G u an eh o n g
(Z 丙e j‘a 件9 F o r e st U n fu e r s‘t , )
W a n g W e id o n g
(T he F o r e s t B “r e o u o f L fo jfa o g C o u , *g
,
J‘l‘, P r o v I’”c e )
L i X u e z h o n g
(T he S e e o o d B r‘g a d 。 o f F o : e st S u rv e , , H e‘10 , g 矛‘a n 夕 P r o t, ‘。e e )
A b str a c t B / W a e r ia l Ph o t o s o f th e 3 e a le i
: 2 6 0 0 w e r e a d o Pt e d in a t e st
a r e a o f Ch a n g b e ish an M oun t
a in
,
Jilin Pr o v in e e
。
Its Pu rPo s e w a s to in v e s t i
-
g a te the fe a s ib ility o f u sin g s te r e o 3 e o p ie m e a 3 u r em e n t o n a ir p h o to s t o r e p
-
la e e s o m e o f fie ld w o r k o f tr e e m e a s u r a t io n
,
fo r th e e o m p a r is io n o f p r a e t ie a l
m e a s u ra t io n r e s u lt w ith tha t o n a ir P五o t o s . T he g r o w th e la s se s w e r e d iv i-
d ed fo r the e a lip e r ed liv in g s to e k s
.
A n d the Pr o po r tio n o f s u Pp re s sed tr e e s
th a t c o u ld n
,
t b e id e n t ified o n th e a ir Ph o to s w a 3 w o r ked o u t
。
T h e e o m Pe n 3 a t io n t a b le fo r th e u n m e a s u red tr e e s w as e s t a b lished a e e o r
-
d in g to th e m e a s u r a t io n r e g u la r ity o n a ir Ph o t o 3
.
T he a v e r a g e s q u a r e e r r o r
o f th e e x Pe r im e n t o n t r e e he ig h t m e a s u r e m e n t w a 3 士 1 . 0 7 m . T h e la r g e s e a le
a ir Ph o to s sh o w e d a b r ig h t Pr a e t ie a l P r o sPe e t
。
K e y w or d s fo r e s t in v e s tig a t io n ; th e m e a 3u r e m e n t o f t r e e fa e t o r s o n la r g e
s e a le ae r ia l Pho to s
欢迎订阅《林业经济》
《林业经济》是全国林业经济界最早出版 、 唯一国 内外公开发行的综合 性学术刊钧 , 由中国林科院林业经济研究所和 中
国 林业经济学会主办 。 本刊以把 握和体现我国林 业经济学科研究方向和 水平 , 用现代科学理论指导和服务于林业实 践 , 为
林 业改革和发展提供依据和 思路为己任 。 坚持学 术自由 , 注重多维思考 , 提倡 超前性探素 , 鼓励不同观点的讨论与争鸣 ,
及时捕捉和反映林业改革的新动 向、 新同题和新成果 , 注愈介绍国外林业经济情况 、 最撕理论和 方法及先进的甘理经骏。
刊 登的文欢力求言之有理 , 伏之有据 , 论有新愈 。
乍刊为一 切林业有识之士探讨林业经济各类间翅提供杨所欲言的园地 , 为各级领导制定政策 、 计划提供科学的理论依
据 , 是林业各级干部 、 有关院校师生和林业理 论 、 实际工作者的必读刊物和 良师益友。 本刊也可 为您刊登各类广告提供满
t 的服务 。
本刊为双 月刊 , 定价为 1 元 , 全年 6 元 , 在 校学生订阅给予七折优惠 。
本刊由北京报刊发行局总发行 , 全国各地邮局订阅 , 国内代号故一1 3 4 。 国外由中国国际 图书贾易总公司 发 行 , 代 号
BM S一3 。 国内统一刊号 CN 1 1 一1 3 2 4 .
如果当地邮局订 阅有困难 , 可将软直接汇 至本编辑部订阅 。 本部地址 : 北京安外胜古南里 1 7搜林业经济研究所 。 邮 政
编码1 0 0 0 2 9
《林业经济》幼一部