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实验三、绘制树高曲线
一、目的
1.熟悉资料的整理方法;
2.掌握随手曲线的绘制技术和曲线调整方法;
3.学会采用数式法利用计算机绘制树高曲线。
二、仪器用具
计算机、方格纸及绘图工具。
三、方法步骤
林木的高度是反映林木生长状况的数量指标,同时也是反映林分立地质量高低的重要依据。平均高则是反映林木高度平均水平的测度指标,根据不同的目的,通常把平均高分为林分平均高和优势木平均高(average top height记作HT)
树木的高生长与胸径生长之间存在着密切的关系,一般的规律为随胸径的增大树高增加,两者之间的关系常用树高——胸径曲线来表示。这种反映树高随胸径变化的曲线称为树高曲线。树高曲线是林分调查中常用的曲线,在树高曲线上,与林分平均直径(Dg)相时应的树高,称为林分的条件平均高,简称平均高。另外,从树高曲线上根据各径阶中值查得的相应的树高值,称为径阶平均高。
(一)资料的整理
1) 建立数据库
将标准地调查所测定的林木胸径和树高建立计算机数据库,每株树作为一条记录,作为建立树高曲线的基础数据。
本实验数据由指导教师提供图片,每组将数据全部输入到Excel表格中,如果图片不太清楚,可以用软件增强对比度等办法使之清晰,如果还不清楚或缺失数据请联系老师。.
2)异常数据的剔除
基础数据是总体中的一组样本,如有个别过大或过小的异常数据混杂进去,会影响拟合曲线的精度。为此,必须剔除异常数据以提高曲线的质量。异常数据的剔除过程分两步进行:首先,用计算机绘制各自变量和因变量的散点图,通过肉眼观察确定出明显远离样点群的数据并删除,这类数据是属于因调查、记录、计算等错误而引起的异常值;其次是根据具体问题,用基础数据拟合某一基础模型(如选择Richards方程作为基础模型),并绘制模型预估值()的标准残差图。在标准残差图中,将超出±2倍标准差以外的数据作为极端观测值予以剔除
此步工作只做肉眼剔除。
注意:如果树木有断梢,则胸径数据照用,树高数据不要。如树种不同,则该条数据剔除,在报告中都要予以说明。
(二)图解法
在标准地内,随机选取一部分林木测定树高和胸径的实际值,一般每个径阶内应量测3~5株林木,平均直径所在的径阶内测高的株数要多些,其余递减,测定树高的林木株数不能少于25~30株。
因为本次提供的数据中每木测高,所以本次实验时:将标准地中各样木的胸径按2cm径阶整化,并把结果记入测高记录表中,分别径阶利用算术平均法计算出各径阶的平均胸径、平均高及株数见表5-2。
表3-1 测高记录表
树种: 标准地号: 起源:实生
径阶
平均直径
各株树木直径(cm)/(m)树高实测值
株数
(株)
平均
树高
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
26
28
30
32
34⑧⑦⑧⑦⑦在方格纸上以横坐标表示胸径(D)、纵坐标表示树高H,选定合适的坐标比例,将各径阶平均胸径和平均高点绘在方格纸上,并注记各点代表的林木株数。根据散点分布趋势随手绘制一条均匀圆滑的曲线,即为树高曲线。要用径阶平均胸径对应的树高值与曲线值和株数进行曲线的调整。利用调整后的曲线,依据林分平均直径()由树高曲线上查出相应的树高,即为林分条件平均高。同理可由树高曲线确定各径阶的平均高。
3
7
7
7
8
4
8
4
④
⑧
⑦
⑧
⑦
⑦
树高曲线实质是一条平均值曲线,但同一份资料每人随手绘出的曲线常常会不相同,必须通过检查调整保证曲线反映出平均值。通常采用计算平均离差的方法进行调整,平均离差的计算方法为:
(3-1)
(3-2)
式中:—离差代数和;
—第径阶的林木株数;
—第径阶林木平均高的实际值;
—第径阶林木平均高的曲线值;
—径阶个数;
—平均离差。
根据离差的“+”或“-”调整曲线的高低,直到调整后的曲线满足平均离差等于“0”或接近“0”,曲线可以使用。
采用图解法绘制树高曲线,方法简便易行,但绘制技术和实践经验要求较高,必须保证树高曲线的绘制质量。
注意:小组内每人用输入的数据绘制树高曲线,并按公式计算出自己所绘曲线的平均离差。
(二)数式法
1. 备选模型的确定
确定备选模型的方法有两种:a)根据专业理论知识(从理论上推导或根据以往的经验)和前人研究结果来确定;b)在a不能确定的情况下,通过观测自变量和因变量之间散点图,并结合专业知识确定模型的大体类型。只有一个自变量时,根据散点图并结合专业知识较容易确定曲线类型和模型。但是,对于多个自变量的问题,由于变量之间的相互
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