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1、绪 论1、 测树学的概念和内容范围我国“测树学”一词是20世纪30年代直接引自日文“测树学”的。日本测树学早期主要学习德国，日文的这一名词译自德文“Holzmesslehre”和“Holzmesskunde”。但此学科的英文通用名词是“Forest mensuration”，德文现在也有的采用“Forstabsch”。所有这些词都是森林测定或森林评价的意思。日本现在也改用了“森林测定法”或“森林计测学”。我国台湾省杨荣启教授1980年也采用了“森林测计学”名称。考虑到本书的内容安排和我国多年的习惯，本书仍沿用“测树学”这一名称。古典测树学的内容，吉拉维斯（Graves,1906）所给的定义是：
2、“论述原木、树木和林分材积的确定并研究生长和收获”。直到现在，这一传统内容仍然是世界各国本学科教科书的共同基础。但随着林业发展和测定技术的提高，测树学测定内容已从树木、林分测定扩展到大面积森林调查。例如，前苏联H.阿努钦教授（1952）在其所著俄文版测树学一书中对本学科所下的定义是：“研究树木材积、采伐木材积、林分蓄积、大森林蓄积以及树木和林分生长量的确定方法”。日本大隅真一教授（1971）在其所著森林计测学中所下的定义是：“研究森林及其产品木材各种量的测定、估计和计算方法”。也就是说，除树木和林分测定外，大森林调查也被列为本学科的重要内容。近一二十年来，随着社会对林业发展需求不断提高和林业领
3、域的扩展，测树学内容也随之变化和发展。例如，大隅真一教授（1971）所著森林计测学中增加了树木、林分重量测定的内容；德国V.L.Anthonie和Alparslan,A.（1997）合著Forest mensuration中增加了树木、林分重量和生物量测定的内容。而且，还有些作者还把一些非林木资源调查内容也列入本学科教科书中，例如，美国胡希教授(Husch B.,1983)在其所著Forest mensuration一书中，增加了野生动物和旅游用地的内容；美国艾弗里（Avery T.E.,1994）在修订他1975所著第3版Forest mensuration一书中，增加了放牧、野生动物、饲料
4、、渔业、水域、旅游（休憩）等用地的调查、评价等内容。我国白云庆教授等人（1987）合著测树学中，把非林地自然资源估测列为附属的一章，这样就完全超出了传统测树学或森林测计学以树木材积、林分蓄积测定为核心的内容范畴。尽管如此，在测树学或森林测计学中以树木材积、林分蓄积测定为中心内容的情况并没有改变，但是这些新增加的内容，则是表示出测树学或森林测计学未来的发展趋势。2、 测树学的目的、任务和内容测树学的目的为：在分析树木形状、林分结构规律及林分特征因子之间关系的基础上，研究树木、林分的数量（材积或蓄积、生物量）、质量（材种出材量）及其生长量的测定理论、方法和技术。研究大面积森林资源、景观资源、旅游资
5、源调查、评价的理论、方法和技术。测树学的主要任务为：为森林调查所要取得的有关数量和质量、林分结构和生长规律、立地质量评定、森林资源经济价值评估、森林资源动态监测及其发展趋势分析提供理论、方法和技术。为各林业学科提供研究、分析森林的测算理论、方法和技术。同时，为发挥森林的多种效益、保持森林生态平衡、加强森林资源管理、合理利用等提供所需的基础数据。本教材在内容上，增加了林分生物量测定，并以附录的形式，补充了多元回归模型（附录1）及资源调查（含森林资源调查及旅游资源调查）（附录2）等内容。而对于林业遥感技术，由于我国大多数高等林业院校仍作为一门课程单独讲授，所以没有列入本教材之中。本教材具体内容为：
6、单株木材积、材种划分与材种材积测定、材积生长量测定、林分调查与林分环境因子质量调查、林分结构、林分密度及林地质量评价、林分蓄积量、材种出材量、生长量测定、角规测树原理与应用、林分生长收获预估及林分生物量调查等。3、 测树学与其他学科的关系及其在林业中的地位测树学内容涉及树木、林分及森林的测定理论、方法和技术，需要对大量观测数据进行分析处理，同时还要建立许多数学模型，因此，测量学、数学、数理统计学、遥感及电子计算机数据处理技术、物理学、现代控制论以及森林生态学等都是本学科的基础学科。在制订国家（或者省、县林场）长期林业发展规划、国家林业方针政策时，必须掌握森林资源的现状及其变化规律，为此需进行森
7、林资源调查或森林资源连续清查（我国通称为一类调查）。在以国营林业局（场）、县为单位编制森林经营方案、总体规划设计时，也需进行森林小班调查（简称二类调查）。在制定森林采伐或森林抚育作业设计时，则需进行作业设计调查（简称三类调查）。各类森林调查的最主要核心工作（林木测算）都属于测树学内容范畴。此外,为了林业持续发展、保护森林生态环境和生物多样性，在研究森林与环境的关系中，测树学所提供的林木测算理论、方法和技术也是测定、分析森林植物群体动态的生物学依据。因此，测树学不仅是森林经理学、森林经营学、森林生态学的基础课程，也是整个林业的一门重要专业基础学科。另外，测树学也应充分利用现代科学理论、方法和先进
8、技术，特别是信息技术，加强自身的基础理论研究，改进传统的林木测算方法与技术，形成以高新技术为支撑的先进的森林调查技术体系，满足现代化林业发展的需要。4、 测树学发展简史在森林茂密、人口稀少的古代，木材尚未成为商品之前，没有必要对森林或木材进行量测，因而也不可能存在测树学。只有当人口增加、经济发展、森林减少、木材开始成为商品进行交易之后，才有对木材大小、数量等进行测算的必要，从此才开始出现测树技术。据文献记载，最早较完备的木材计量、计价方法是我国的“龙泉码价”，它发源于明朝崇祯年间（17世纪40年代）江西省的遂川县（当时名龙泉县），以后逐步在我国南方所有杉木木材交易中普遍采用，一直延续了300多
9、年，直到1954年我国政府规定了全国统一采用以立方米（m3）为木材计量、计价单位时，才停止使用“龙泉码价”。所谓龙泉码价是用细篾制的滩尺（1滩尺=0.3422m=1.0267市尺）围量杉木原条眉高处（1.7m）的周围长，叫眉高围。用粗篾滩尺量材长。按眉围大小和木材长度的不同分成若干级，规定出每个级的“码价”，以“两”为单位。木材交易中，定出每“两”木材和价格。按量测木材眉围和长度所求得的木材两数乘以每两单价，即得木材总价格。如木材有缺陷（弯曲、腐朽等），规定有让篾、让码的标准。从表格形式看，码价近似于现代的材积表，但材积表只反映木材的数量（材积），而码价则兼顾了木材的数量和大小、质量。在木材材
10、积相等时，木材愈粗大，码价愈高，因而价格也就愈高。从木材交易考虑，显然用码价比用材积更方便。由于码价有这种优越性，所以能在我国长期采用。到19世纪初，在欧洲出现了求原木材积的平均断面求积式（1806年）和中央断面求积式（1825年）。这些求积式一直沿用到现在，并被世界各国所采用。日本最早的原木材积测定法是天保六年（1835年）德川幕府制定的“御林方尺缔法”：量出小头直径，根据从小头起长度每增加6日尺（=1.818m），直径增加1日寸的关系推求出大头直径，再按大小直径的平均值作为中央直径，把中央直径平方乘以0.79（的近似值），再乘上长度，计算出其材积值。所以这种方法近似于平均断面求积式。这一时
11、期虽然出现了一些经验性的木材测定方法，但还没有形成系统的测树学，但进入19世纪后，西欧，特别是德国，测树学各领域的研究有了很大的发展，现在采用的材积测算方法许多都是这一时期所形成的。孔兹（Kunze,1873）、包尔（Baur F.,1875）等人编写出版的有关测树学的著作，使测树学作为一门学科，初步形成体系。1927年，蒂森道夫（Tischendof W.）Lehrbuchder Holzmassenermittlung（测树学教科书）问世，完备地奠定了古典测树学的科学体系。20世纪是测树学在全世界形成并飞速发展的时期，在20世纪20年代前后，世界各主要国家都先后出版了测树学著作。例如，19
12、19年G.Huffel出版了法国的第一本Dendrometrie（测树学），1923年M.奥尔洛夫出版了前苏联最早的俄文版测树学。堀田正逸（1928）、铃木茂次（1928）、吉田正男（1930）出版了日本早期的测树学。侯过在30年代初编印了我国最早的测树学教材。这些国家的测树学著作基本上都是以德国测树学为蓝本。美国早在1906年就出版了吉拉维斯（Graves H.S.）的“Forest Mensuraion”，其后，查普曼(Chapman H.H.,1924)、比拉亚(Belyea H.C.,1931)、布鲁斯(Bruce D.)和舒马赫(Schumacher F.X.,1935)也相继出版了
13、美国早期的Forest Mensuration著作。美国是采用英制的国家，和英国、加拿大等英制国家一样，其木材交易是以“板英尺”(board feet)作为计量、计价单位，在Forest Mensuration中对板英尺的特定测算方法有着详细的介绍，这是该国测树学的一个重要特点。此外，美国和北欧当时的森林调查多采用带状调查法，在Forest Mensuration教科书中对此有所介绍，这一森林调查方法为森林抽样调查法提供了良好基础。第二次世界大战后，测树学获得了飞跃的发展，主要表现在数理统计方法（主要是抽样技术）和航空摄影技术（主要是航摄像片判读及成图）在森林调查中得到日益广泛的应用。在这方面
14、美国起了先导作用。斯泊尔（Spurr S.H.,1948）出版了第一部森林航测的著作Aerial photographs in forestry。1952年他又出版的全面论述森林清查的著作Forest Inventory，对应用数理统计方法和航摄像片进行了广泛的讨论。舒马赫(Schumacher F.X.)和查普曼(Chapman R.A.,1949)、查普曼(chapman H.H.)和迈耶(Meyer W.H.,1953)、胡希(Husch B.,1963)、艾弗里(Avery E.F.,1967)等人的著作反映了美国森林测定技术和方法在这一新领域中的先进水平。在这方面，德国洛茨（Loet
15、sch F.,1964,1967）等人编著的Forest Inventory一书对世界各国的森林资源清查工作起到了一定的推动作用。另外，德国普勒丹（Prodan M.,1965）出版的Holzmesslehre，日本大隅真一等人1971年出版的森林计测学，我国关毓秀、林昌庚等人1987年出版的测树学也都较详细地介绍了数理统计方法及航摄像片在森林调查中的应用。奥地利毕特利希（Bitterlich W.,1947）首创了角规测树理论和方法，此后逐步发展形成了角规测树新体系，这是对测树学的一个重要贡献。近一二十年来，电子计算机数据处理技术、航天遥感技术、预测理论和方法有了飞跃发展，并在森林调查和森林
16、资源动态监测、预测中得到日益广泛应用。这些新技术已经并且必将进一步对测树学科的发展产生巨大影响和推动。综上所述，测树学的发展大体可以分成4个阶段：第一个阶段：是测树学的孕育期，时间大体是19世纪早、中期。在这一时期，测树方法开始作为一门科学进行广泛的研究，并提出了许多测树理论和方法，但还没有形成完整的学科体系。第二阶段：是完整的古典测树学形成和发展时期。时间大体是从19世纪末期到第二次世界大战。在这一时期，各国都先后出版了测树学著作，其内容都以原木、树木和林分材积测定为中心，并包含生长和收获预估。对这种古典测树学的形成和发展，德国起了重要作用。第三阶段：数理统计方法，尤其是抽样技术和航摄像片广泛引用于森林调查，并在测树学中占据了重要地位。这一时期基本上是从第二次世界大战后开始并以美国为先导，此阶段全世界大多数国家，大面积
