Определение текущего прироста запаса наличного древостоя
В таксации леса разработано достаточно много способов определения текущего прироста запаса наличного древостоя как в абсолютном выражении, м3, так и через его процент [2, с. 263-282, 10, с. 49-50]. Все способы разделены на группы: определение текущего прироста запаса наличных древостоев с рубкой деревьев, упрощенные способы и через проценты прироста запаса древостоев.
На практике текущий прирост объема растущих деревьев чаще всего определяется через процент прироста запаса древостоев.
Широкое распространение в лесном хозяйстве получил способ Пресслера - определение процента объемного прироста деревьев по их относительному диаметру.
Относительный диаметр – это отношение диаметра на высоте 1,3 м без коры в настоящий момент к его текущему приросту за t-летний период.
Относительный диаметр древостоя определяется по формуле
(2.48)
где 
– средний диаметр древостоя без коры на высоте 1,3 м;
– средний текущий прирост диаметра на высоте 1,3 м за t-летний период.
Способом статистического отбора в 3-х центральных ступенях толщины древостоя на 15…20 растущих деревьях замеряются показатели 
и 
. Деревья со слишком малыми и большими значениями исключаются из расчета.
В исходных данных (Приложения1, 18) приведены значения для 15 деревьев. Необходимые показатели формулы (2.48) вычисляют
(2.49)
, (2.50)
где m-количество деревьев.
Среднее протяжение кроны деревьев приведено в исходных данных (Приложение 1).
Энергия роста древостоя по высоте определяется по значению среднего прироста высоты за 10 лет Zh (Приложение 1) согласно шкале проф. М.Л. Дворецкого (табл. 2.9)
Таблица 2.9
Придержки для оценки энергии роста деревьев по высоте
| Породы | Прирост высоты за 10 лет, м | |||||
| прекра-тился | слабый | умерен- ный | хороший | очень хороший | превос-ходный | |
| Быстрорастущие Медленнорастущие и IV-V кл. бон. быстрорастущих | 0,1…1,0 0,1…0,5 | 1,1…2,9 0,6…1,9 | 3,0…4,0 2,0…3,0 | 4,1…5,0 - | 5,1 и более - |
Определив энергию роста деревьев по высоте находим показатель соотношения между приростами высот и диаметров стволов (S) по табл. 2.10.
Таблица 2.10
Величина показателей степени S в формуле Пресслера*
| Протяженность кроны дерева | Значение s при энергии роста дерева в высоту | |||||||||
| прекратился | слабый | умеренный | хороший | очень хороший | ||||||
| s | груп-па | s | груп-па | s | груп-па | s | груп-па | S | груп-па | |
| Ниже ¼ Н | 2,00 | I | 2,3 | II | 2,67 | III | 3,00 | IV | 3,33 | V |
| Между ½-¼ Н | 2,16 | I½ | 2,50 | II½ | 2,84 | III½ | 3,17 | IV½ | 3,50 | V½ |
| Выше ¼ Н | 2,33 | II | 2,67 | III | 3,00 | IV | 3,33 | V | 3,67 | VI |
Примечание.* Символ дробности группы означает, что величину Pv нужно брать соответствующей интерполяцией между смежными группами деревьев.
Далее определяем процент прироста запаса древостоя по формуле
(2.51)
где t= 10 лет.
Точность определения PV составляет в среднем ±8 
10%, в отдельных случаях ±25%.
Абсолютную величину текущего периодического прироста запаса древостоя вычисляют по формуле
(2.52)
где 
– запас древостоя без коры м3 на 1 га (Приложение 1).
Процент текущего прироста запаса наличного древостоя по способу Шнейдера
(2.53)
где k – коэффициент прироста, определяемый по протяжению кроны и энергии роста древостоя в высоту (табл. 2.11).
Таблица 2.11
Значение коэффициента k в формуле Шнейдера
| Протяженность кроны | Значение коэффициента k при росте в высоту | |||||
| прекра-тился | слабый | умерен-ный | хороший | очень хороший | превос-ходный | |
| Ниже ¼ Н | ||||||
| Между ½-¼ Н | ||||||
| Выше ¼ Н |
– средняя ширина годичного слоя на 1,3 м, см.;
– средний диаметр древостоя без коры на момент учета прироста, см.
Энергия роста древостоя также определяется по шкале проф. М.Л. Дворецкого.
Величину абсолютного прироста запаса в этом случае вычисляют по формулам:
годичный 
(2.54)
периодический 
(2.55)
где t – количество лет, за которое определяется прирост, t=10 лет.
Точность определения процента запаса аналогична способу Пресслера.
Определив значения процентов текущего прироста и величин абсолютного прироста по формулам Пресслера и Шнейдера, сравнить их и найти среднее значение этих показателей.
Задания для выполнения практической работы 2.6
1) Изучить способы определения текущего прироста запаса древостоя.
2) Вычислить процент прироста запаса древостоя по способу Пресслера.
3) Определить абсолютную величину текущего периодического прироста запаса древостоя по способу Пресслера.
4) Вычислить процент прироста запаса древостоя по способу Шнейдера.
5) Определить годичный и периодический абсолютный прирост запаса по способу Шнейдера.
6) Сравнить вычисленные разными способами значения процентов текущего прироста и величин абсолютного прироста и найти их средние значения.
2.7. Устройство и принцип действия измерительных приборов для определения параметров древостоя и их применения
В процессе выполнения работ на ряде технологических операций требуется проводить различного рода измерения с целью соблюдения установленных ГОСТами, ОСТами и другими нормативными документами геометрических параметров объектов труда, определения линейно-угловых параметров профиля временных лесовозных дорог, определения объема выработанного древесного сырья и продукции и других показателей.
Пользоваться следует такими приборами и инструментами, которые аттестованы и утверждены в установленном порядке.
Измерение диаметров мерными вилками. Мерная вилка ВМ-1 (рис.2.2,а) изготовляется из влагостойкого и ударопрочного текстолита. Неподвижная и подвижная ножки вилки легко снимаются, что обеспечивает удобную ее транспортировку. Масса вилки 600 г, размеры 720×350×20 мм, предел измерения диаметров — 64 или 84 см. Мерную вилку можно использовать для измерения высоты дерева с точностью 4,8%. Диаметр и высоту деревьев измеряют также металлической мерной вилкой Зайченко (рис. 2.2,б); ее масса 200 г, размеры в сложенном виде 250×6,5×63 мм, пределы измерения диаметра от 2 до 100 см, высоты — от 4 до 32 м. Точность измерения высоты 4,8%. Необходимо иметь в виду, что с толщины деревьев свыше 40 см у вилки Зайченко появляется систематическая погрешность.
Толщину особо крупных деревьев определяют рулеткой, для чего измеряют длину окружности, от которой затем через число π переходят к диаметру. Диаметр дерева, пня в месте спиливания на мастерских участках измеряют лесной скобой. Для удобства работы скоба имеет выступ - упор. Иногда на одной из граней скобы наносят шкалу объемов.
Высоты деревьев измеряют при помощи высотомера Макарова, эклиметров, мерных вилок. Применяются также вешки.
Высотомер Макарова (рис. 2.2,в) имеет прицел и высотомерную шкалу с маятником, рассчитанную по формуле тангенсов. При пользовании высотомером наблюдатель отходит от дерева на 10, 20 или 30 м — в зависимости от высоты дерева. При высоте дерева до 15 м его визируют с расстояния 10 м, при высоте дерева 15-20 м визирование выполняется с отметки, которая находится на расстоянии 20 м от дерева.
Рис.2.2. Измерительные инструменты: а – мерная вилка ВМ-1, б – мерная вилка Зайченко, в – высотомер
Если по глазомерному определению высота дерева больше 25 м, отходят на расстояние 30 м. Отсчет высоты дерева производят по верхней шкале при визировании с 10-метровой отметки, по нижней шкале - при визировании с 20-метровой отметки, по сумме двух шкал - при визировании с 30-метровой отметки.
Окончательную высоту дерева получают, прибавив к полученному отсчету 1,5 м (примерный рост наблюдателя). Погрешность измерений этим прибором небольшая ±5 %.
Для измерения высоты растущих деревьев при лесотаксационных работах и подготовке лесосек широко применяется в настоящее время эклиметр. Имеется несколько конструкций эклиметров, хотя принцип их действия практически одинаков. Эклиметр (рис. 2.3, а) состоит из визирной трубки, указателя и окуляра. На переднем конце визирной трубки 1 прямоугольного сечения имеется горизонтальная визирная нить, а на заднем - смотровая щель. Указатель 3 свободно вращается в корпусе 2 и вследствие эксцентричного положения связанного с ним груза всегда находится в одном положении относительно горизонтали независимо от поворота эклиметра в вертикальной плоскости. На корпусе 2 против окуляра 4 сделан вырез, через который можно считать показания, нанесенные на боковой поверхности вращающегося цилиндра указателя.
Для определения высоты дерева сначала отмеряют от него расстояние, равное 10, 15 или 20 м, а затем через диоптры визируют на вершину измеряемого дерева и по шкале эклиметра определяют величину угла, а по ней — высоту дерева.
Диаметр и длину хлыстов и сортиментов с целью определения их объемов; длину сортиментов с целью их точного вырезания из хлыстов; высоту необрубленных или несрезанных сучьев с целью контроля качества обрезки сучьев, кривизну лесоматериалов и размер гнили на них с целью определения качества, измеряют рулеткой и миллиметровой линейкой. Высоту необрубленных или несрезанных сучьев измеряют линейкой с миллиметровыми делениями с погрешностью до 2 мм.
При проведении вспомогательных работ необходимо измерять площади лесосек, очищенных от отходов лесозаготовок. Измерения осуществляются мерной лентой. Расстояние трелевки также измеряют мерной лентой.
Для прокладки магистральных, пасечных, объездных волоков, съемки лесосек, делянок, привязки их к квартальной сети на мастерских участках применяют буссоли. Для построения прямых углов на местности применяются эккеры. Усовершенствованным геодезическим прибором, объединяющим свойства буссоли и эккера, является буссоль БГ-1 (рис. 2.3, б).
Рис.2.3. Угломерные приборы: а – эклиметр, б – буссоль БГ-1
В нижней части буссоли имеется полый подпятник с винтовым зажимом для крепления буссоли на стойке (вешке), вдавливаемой в грунт (снег). Вертикальные прицелы выполнены складными. При прокладке трассы на лимбе устанавливается необходимый угол, по линии которого выполняются затески на деревьях или устанавливаются вешки в соответствии с указаниями наблюдателя, выполняющего визирование по прорезям прицелов. Расстояния на местности измеряются при помощи стальной мерной ленты (длиной 20 м) со шпильками, 20-метровых стальных рулеток.
Современным универсальным прибором является буссоль-высотомер БВЛ-сб0 ПС (рис. 2.4). Она включает в себя зрительную трубу 7, установленную на колонке 8 с помощью горизонтальной оси, которая позволяет ей вращаться в вертикальной плоскости в пределах ±45º. Зрительная труба прямого изображения с внутренней фокусировкой. Фокусирование на цель производится рукояткой 2. Предварительное наведение на цель выполняют с помощью оптического визира 11.
Сетка нитей, на которую накладывается изображение цели при наведении и фокусировании зрительной трубы, представляет собой крест, его нижний штрих выполнен двойным («биссектор сетки»). Зрительная труба имеет нитяный дальномер – два коротких горизонтальных штриха на сетке нитей. Наводящим винтом 13 после закрепления винтом 10 выполняют точное наведение трубы на цель в вертикальной плоскости. Колонка закреплена на корпусе 9 буссоли. Система вертикальной оси позволяет вращать буссоль по азимуту.
Рис.2.4. Буссоль-высотомер БВЛ-сб0 ПС: 1 – наводящий винт алидады, 2 – рукоятка кремальеры, 3 – линейка, 4 – индекс, 5 – закрепительный винт, 6 – винт арретира, 7 – зрительная труба, 8 – колонка, 9 – корпус буссоли, 10 – закрепительный винт, 11 – визир, 12 – окуляр, 13 – наводящий винт, 14 – уровень, 15 – подставка
Алидадная часть буссоли, к которой относится колонка со зрительной трубой и индексом для отсчитывания горизонтальных углов, может вращаться относительно неподвижной нижней части буссоли. Точное наведение на цель в этом случае выполняют наводящим винтом 1 при закрепленном винте 5.
Магнитная стрелка буссоли расположена внутри корпуса 9, она укреплена на агатовом подпятнике и свободно вращается на острие стального шпиля. По окончании работы стрелку арретируют вращением винта 12. При этом стрелка снимается со шпиля и прижимается к защитному стеклу буссоли. Там же, внутри корпуса, закреплен горизонтальный круг, внутренняя шкала которого используется для отсчитывания показаний магнитной стрелки, а внешняя – для отсчитывания направлений и горизонтальных углов с помощью штриха-индекса, закрепленного на алидадной части.
С помощью кронштейна на колонке буссоли установлена линейка тангенсного преобразователя 3, а сбоку на зрительной трубе закреплен индекс 4, по которому берут отсчет тангенсов углов наклона зрительной трубы со шкалы линейки. При горизонтальном положении визирной оси зрительной трубы отсчет по линейке должен быть «0», при наклоне трубы вверх отсчеты возрастают со знаком «плюс» (цифры без знака условно считаются положительными), при наклоне вниз – также возрастают, но со знаком «минус».
На корпусе буссоли расположен установочный круглый уровень 14, с помощью которого вертикальную ось буссоли приводят в отвесное положение.
Нижняя часть буссоли заканчивается хвостовиком для установки буссоли в подставке 15, вехе или соединения с адаптером. Размеры хвостовика соответствуют принятым в геодезическом приборостроении стандартам (диаметр 34 мм).
Штатив служит для установки буссоли на высоте, соответствующей росту наблюдателя. Буссоль комплектуется малогабаритным раздвижным металлическим штативом ШР-140. Ножки штатива шарнирно соединены с головкой. Плавность вращения ножек в шарнирах регулируется болтами. Высоту штатива изменяют выдвижением ножек и фиксируют закрепительными винтами. Наконечники ножек можно углубить в грунт, нажимая ногой на упоры. Буссоль в подставке закрепляют на штативе становым винтом.
Веха (рис.2.5) позволяет установить буссоль без подставки и штатива непосредственно на точке местности. Буссоль хвостовиком вставляют в гнездо вехи и закрепляют винтом 2. Веху можно раздвинуть и закрепить винтом 1 на высоте, удобной для работы. Отвесность вехи контролируется уровнем 3.
Для измерения расстояний нитяным дальномером могут использоваться различные рейки с сантиметровыми делениями и прямым изображением цифр. Комплект буссоли предусматривает использование металлических реек; однометровой и трехметровой разборной.
Однометровая линейка служит для измерения расстояний до 100 м. Она компактна и легка. В верхней части рейка имеет крюк для подвешивания на стволе дерева или шесте. Рейка разделена на сантиметровые деления с выделением дециметровых интервалов. Шкала нанесена на плоскости замкнутого пустотелого алюминиевого профиля.
Трехметровая рейка собирается из трех метровых секций, каждая из которых подобна предыдущей рейке. Секции скрепляются винтами. Окраска каждой нечетной секции черная, четной – красная. Эта рейка позволяет измерять расстояния до 300 м.
На практике для измерения высоты стоящего дерева чаще всего используют мерную вилку, эклиметр и маятниковый высотомер.
Высоту дерева можно также определить с помощью двух вешек, (рис. 2.6, а). Одна вешка должна быть равна росту наблюдателя, а вторая выше его.
Рис.2.5. Веха
При визировании на вершину дерева должна получиться прямая: линия АВ'В, проходящая через вершины вешек на вершину дерева, Способ основан на определении сторон подобных треугольников, поэтому уклон местности не имеет значения. Треугольники ABС и АВ'С' подобны, а стороны их пропорциональны друг другу. В'С' : ВС=АС':АC. В'С' - разница в длине вешек. Расстояния АС' и АС измеряют рулеткой. Высчитав ВС и прибавив рост наблюдателя hн, получают высоту дерева Нд:
; 
(2.56)
Высоту дерева можно определять также мерной вилкой (рис. 2.6, б). В равнинных условиях техника измерения складывается из следующих приемов. Наблюдатель отходит от дерева в сторону примерно на расстояние, равное высоте дерева, это расстояние точно измеряют рулеткой. Подвижную ножку мерной вилки отодвигают от неподвижной на число сантиметров, соответствующее количеству метров от дерева до наблюдателя, и закрепляют ее винтом. Затем визируют на вершину дерева по внутренней грани неподвижной ножки вилки, приложив ее ко лбу. Шнур с отвесом пересекает при этом некоторое число делений на подвижной ножке. Показанное шнуром отвеса число сантиметров, замененное метрами, плюс рост наблюдателя (примерно 1,5 м) будет высотой дерева. Если измеряемое дерево находится на склоне ниже наблюдателя, то сначала визируют на вершину и берут отсчет. Затем визируют на основание дерева и также берут отсчет. Сложив оба отсчета, получают число, равное высоте дерева. Если дерево находится выше наблюдателя, то из первого отсчета вычитают второй. Точность измерения деревьев мерной вилкой не выше ±0,5 м.
 а) |  б) |
Рис. 2.6 Измерение высоты дерева: а – с помощью вешек; б - с помощью мерной вилки
Для замеров высот эклиметром используют специальную таблицу определения высот по замеренным с его помощью углам наклона в градусах и расстояниям от дерева: 10; 15 или 20 м (табл. 2.12).
Таблица 2.12
Определение высоты дерева с помощью эклиметра
| Угол наклона, град | Высота дерева, м, при расстоянии, м | Угол наклона, град | Высота дерева, м, при расстоянии, м | ||||
| 7,3 | 10,1 | 13,0 | 11,5 | 16,6 | 21,5 | ||
| 7,5 | 10,5 | 13,5 | 11,9 | 17,0 | 22,2 | ||
| 7,8 | 10,9 | 14,0 | 12,2 | 17,6 | 22,9 | ||
| 8,0 | 11,2 | 14,5 | 12,6 | 18,2 | 23,7 | ||
| 8,3 | 11,6 | 15,0 | 13,0 | 18,8 | 24,5 | ||
| 8,5 | 12,0 | 15,5 | 13,4 | 19,4 | 25,3 | ||
| 8,8 | 12,4 | 16,0 | 13,9 | 20,0 | 26,2 | ||
| 9,0 | 12,8 | 16,6 | 14,3 | 20,7 | 27,1 | ||
| 9,3 | 13,2 | 17,1 | 14,8 | 21,4 | 28,0 | ||
| 9,6 | 13,6 | 17,7 | 15,3 | 22,1 | 29,0 | ||
| 9,9 | 14,1 | 18,3 | 15,8 | 22,9 | 30,1 | ||
| 10,2 | 14,5 | 18,9 | 16,3 | 23,7 | 31,2 | ||
| 10,5 | 15,0 | 19,5 | 16,9 | 24,6 | 32,3 | ||
| 10,8 | 15,5 | 20,2 | 17,5 | 25,5 | 33,5 | ||
| 11,2 | 16,0 | 20,8 | 18,1 | 26,5 | 34,8 | ||
| 18,8 | 27,5 | 36,1 |
На пересеченной местности измеряют углы сначала на вершину, а затем на основание дерева. По таблицам находят высоты H и h (рис. 2.7). Высота дерева определяется как разность H-h (см. рис. 2.7, а) или сумма H+h (см. рис. 2.7, б).
Рис. 2.7. Измерение высоты дерева эклиметром (высотомером) в пересеченной местности при положении наблюдателя: а – ниже основания дерева, б – выше основания дерева
Простейший прием измерения высоты дерева эклиметром (рис. 2.8) заключается в следующем. Наблюдатель отходит от дерева примерно на расстояние, равное высоте дерева, и визирует на его вершину. Если на шкале менее 45°, необходимо приблизиться к дереву, если больше 45°, необходимо удалиться от него и повторить визирование. Удаляясь от дерева или приближаясь к нему, следует принять такое положение, чтобы на шкале было 45°. При использовании маятникового высотомера наблюдатель отходит; от дерева на 10; 20 или 30 м в зависимости от его высоты. При высоте дерева до 15 м визируют с расстояния 10 м, при высоте дерева 15—20 м визируют с отметкой, которая находится в 20 м от дерева.
 |
Рис. 2.8. Измерение дерева с помощью эклиметра
Если по предварительному (глазомерному) определению высота дерева более 25 м, то отходят на расстояние 30 м. Отсчет высоты дерева производят по верхней шкале, если наблюдатель находится на 10-метровой отметке, по нижней шкале — при 20-метровой отметке, по сумме отсчетов двух шкал, когда наблюдатель проводит замер дерева с 30-метровой отметки. Прибавив к полученному отсчету 1,5 м (примерный рост наблюдателя), получают высоту дерева.
На пересеченной местности визируют дважды: на вершину и на основание. Действия в этом случае аналогичны работе с мерной вилкой.
Погрешность измерения высоты дерева высотомером составляет ±5%.