基于GIS的树冠投影法研究

刘 菊

（山西省林业科学研究院，山西 太原 030002）

基于GIS的树冠投影法研究

刘 菊

（山西省林业科学研究院，山西 太原 030002）

为探究一种精度高、成本低的郁闭度测量方法，提出了基于GIS的树冠投影法，探讨了林冠选择方式、不同测量高度对郁闭度测量结果的影响。结果表明：将GIS与树冠投影郁闭度测量方法相结合，既保证了测量的精度，也提高的工作效率。

树冠投影法；郁闭度；GIS

郁闭度是描述森林系统状态与环境指标的重要特征之一，指森林中乔木树冠彼此相接，遮蔽地面的程度，即单位面积上立木树冠投影面积之和与该林地面积之比。其常作为控制择伐﹑渐伐强度和富裕采伐强度的因子，也是区分有林地﹑疏林地﹑未成林造林地的主要指标。随着应用研究的深入，郁闭度的测定方法与测量仪器不断完善和发展。李永宁等综述了14种郁闭度测量方法。赵彤堂等对树冠投影法﹑样点抬头观测法与郁闭度测定器法进行了比较研究，结果表明：郁闭度测定器法最优，相对误差在-3%～ 3%之间。在诸多方法中，树冠投影法是一种调查郁闭度最为准确的方法。先将林木定位，然后从几个方位测量树冠边缘到树干的水平距离（即冠幅），按照一定比例将树冠投影标绘在图纸上，最后从图纸上计算树冠投影总面积，其与整块林地面积的比值即为郁闭度。

近年来，3S技术在森林郁闭度测定中得到很好的应用和发展。笔者在实际工作中，将GIS的空间分析模块与实地调查数据相结合，使传统的树冠投影法得到改进，很好地实现了森林郁闭度的测算。

1 方法

在野外标地内先将林木定位，然后从几个方位测量其树冠边缘到树干的水平距离（本研究中选择东西﹑南北四个方位的水平距离）；将标地内每木位置和冠幅数据导入GIS10.0，利用ARCMAP图形面积自动计算功能换算出标地林冠层面积与整个标地中有效区面积之比，即得该林地的准确郁闭度。

2 操作流程

首先，将每木相对于原点的位置及东西﹑南北四个方位的水平距离输入到excel，且计算平均冠幅。然后将excel表格导入GIS，保存点文件，生成每木位置图。第三，ARCMAP空间分析模块下，以每木位置为圆心，平均冠幅为半径做缓冲，计算缓冲区面积B。第四，标地面积A减去缓冲区面积B，即为树冠投影以外的面积C。第五，利用ARCMAP图形面积自动计算功能，以平均冠幅为半径计算圆面积，面积和记为D。C加D减A即为重叠树冠投影的面积，记为E。所以（D—E）/A即为标地的郁闭度。

3 结果与分析

用此方法测定郁闭度，首先要确定林木的位置。但不论是用罗盘仪测出每株树的方位和到仪器的距离，还是其他方法测定的方位和距离，林木定位的误差都将积累存在。将林木定位后，继而测量其树冠投影范围。但由于自然生长的树冠通常是不规则的几何形状，而测量时一般只测量其四个方位到树干的距离，故其树冠投影图很难与其实际树冠形状一致。

4 结论与讨论

4.1 结论

基于GIS的树冠投影法，是一种改进的方法，在测定林地郁闭度的速度和精度上，均较以往方法有很大提高和改进。但仍需进行深入的研究探讨，例如如何减少林分密度和林木高度等因素对测量结果产生的影响。

4.2 讨论

由于树冠是在一定高度的空中，冠幅大小也是依靠人眼来主观判断，且在有些林分中存在着树冠重叠，使其冠幅大小难以判断，同时也忽略了树冠内的空隙影响。可见，这种所谓最准确的方法也只是相对的准确。故而，需要注意的是，在野外采集林地冠幅数据时，要保持视线垂直向上，同时要选择合适的观察位置，必要时可多次采集不同典型位置的冠幅值。

本方法也可应用到盖度的测定和林下植物研究中的植物叶片面积的精确测定。

[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]李永宁,张宾兰,秦淑英等． 郁闭度及其测定方法研究与应用[J]．世界林业研究, 2008,21（1）：40-46．

[3]赵彤堂,李凤鸣,刘清玉等． 几种测定郁闭度方法的比较[J]．中南林业调查规划, 1995,14（2）：42-44．

[4]李崇贵,石强,赵宪文等． 用岭估计研究以RS和GIS为基础的森林郁闭度估测[J]． 林业科学, 2001, 37（5）：24-30．

[5]雪文,高德武,李日新等． ArcView GIS 支持下的林地郁闭度的快速精确测定方法[ J] ．黑龙江水专学报,2005,32（3）： 89-90．

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