基于GIS的樹冠投影法研究

劉 菊

（山西省林業科學研究院，山西 太原 030002）

基于GIS的樹冠投影法研究

劉 菊

（山西省林業科學研究院，山西 太原 030002）

為探究一種精度高、成本低的郁閉度測量方法，提出了基于GIS的樹冠投影法，探討了林冠選擇方式、不同測量高度對郁閉度測量結果的影響。結果表明：將GIS與樹冠投影郁閉度測量方法相結合，既保證了測量的精度，也提高的工作效率。

樹冠投影法；郁閉度；GIS

郁閉度是描述森林系統狀態與環境指標的重要特征之一，指森林中喬木樹冠彼此相接，遮蔽地面的程度，即單位面積上立木樹冠投影面積之和與該林地面積之比。其常作為控制擇伐﹑漸伐強度和富裕采伐強度的因子，也是區分有林地﹑疏林地﹑未成林造林地的主要指標。隨著應用研究的深入，郁閉度的測定方法與測量儀器不斷完善和發展。李永寧等綜述了14種郁閉度測量方法。趙彤堂等對樹冠投影法﹑樣點抬頭觀測法與郁閉度測定器法進行了比較研究，結果表明：郁閉度測定器法最優，相對誤差在-3%～ 3%之間。在諸多方法中，樹冠投影法是一種調查郁閉度最為準確的方法。先將林木定位，然后從幾個方位測量樹冠邊緣到樹干的水平距離（即冠幅），按照一定比例將樹冠投影標繪在圖紙上，最后從圖紙上計算樹冠投影總面積，其與整塊林地面積的比值即為郁閉度。

近年來，3S技術在森林郁閉度測定中得到很好的應用和發展。筆者在實際工作中，將GIS的空間分析模塊與實地調查數據相結合，使傳統的樹冠投影法得到改進，很好地實現了森林郁閉度的測算。

1 方法

在野外標地內先將林木定位，然后從幾個方位測量其樹冠邊緣到樹干的水平距離（本研究中選擇東西﹑南北四個方位的水平距離）；將標地內每木位置和冠幅數據導入GIS10.0，利用ARCMAP圖形面積自動計算功能換算出標地林冠層面積與整個標地中有效區面積之比，即得該林地的準確郁閉度。

2 操作流程

首先，將每木相對于原點的位置及東西﹑南北四個方位的水平距離輸入到excel，且計算平均冠幅。然后將excel表格導入GIS，保存點文件，生成每木位置圖。第三，ARCMAP空間分析模塊下，以每木位置為圓心，平均冠幅為半徑做緩沖，計算緩沖區面積B。第四，標地面積A減去緩沖區面積B，即為樹冠投影以外的面積C。第五，利用ARCMAP圖形面積自動計算功能，以平均冠幅為半徑計算圓面積，面積和記為D。C加D減A即為重疊樹冠投影的面積，記為E。所以（D—E）/A即為標地的郁閉度。

3 結果與分析

用此方法測定郁閉度，首先要確定林木的位置。但不論是用羅盤儀測出每株樹的方位和到儀器的距離，還是其他方法測定的方位和距離，林木定位的誤差都將積累存在。將林木定位后，繼而測量其樹冠投影范圍。但由于自然生長的樹冠通常是不規則的幾何形狀，而測量時一般只測量其四個方位到樹干的距離，故其樹冠投影圖很難與其實際樹冠形狀一致。

4 結論與討論

4.1 結論

基于GIS的樹冠投影法，是一種改進的方法，在測定林地郁閉度的速度和精度上，均較以往方法有很大提高和改進。但仍需進行深入的研究探討，例如如何減少林分密度和林木高度等因素對測量結果產生的影響。

4.2 討論

由于樹冠是在一定高度的空中，冠幅大小也是依靠人眼來主觀判斷，且在有些林分中存在著樹冠重疊，使其冠幅大小難以判斷，同時也忽略了樹冠內的空隙影響?？梢姡@種所謂最準確的方法也只是相對的準確。故而，需要注意的是，在野外采集林地冠幅數據時，要保持視線垂直向上，同時要選擇合適的觀察位置，必要時可多次采集不同典型位置的冠幅值。

本方法也可應用到蓋度的測定和林下植物研究中的植物葉片面積的精確測定。

[1]LOEFFLER A E , GORDON A M , GILLESPIE T J． Optical porosity and wind speed reduction by coniferous windbreaks in southern Ontario[J]．Agrofor Sys, 1992, 17：119-133 ．

[2]李永寧,張賓蘭,秦淑英等． 郁閉度及其測定方法研究與應用[J]．世界林業研究, 2008,21（1）：40-46．

[3]趙彤堂,李鳳鳴,劉清玉等． 幾種測定郁閉度方法的比較[J]．中南林業調查規劃, 1995,14（2）：42-44．

[4]李崇貴,石強,趙憲文等． 用嶺估計研究以RS和GIS為基礎的森林郁閉度估測[J]． 林業科學, 2001, 37（5）：24-30．

[5]雪文,高德武,李日新等． ArcView GIS 支持下的林地郁閉度的快速精確測定方法[ J] ．黑龍江水專學報,2005,32（3）： 89-90．

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