Υπολογιστής Βασικής Επιφάνειας για Δασικά Δέντρα - Δωρεάν Εργαλείο Μετατροπής Διαμέτρου σε Επιφάνεια

Υπολογιστής βασικής επιφάνειας για δασικά δέντρα

Ένας υπολογιστής βασικής επιφάνειας υπολογίζει το εμβαδόν εγκάρσιας διατομής του κορμού ενός δέντρου από τη διάμετρό του στο ύψος στήθους (DBH) και στη συνέχεια αθροίζει τα εμβαδά πολλών δέντρων για να δώσει το συνολικό εμβαδόν μιας επιφάνειας ή συστάδας. Η βασική επιφάνεια είναι τυπική μέτρηση στη δασοπονία. Δείχνει πόσο έδαφος θα κάλυπταν οι κορμοί των δέντρων μιας συστάδας αν κόβονταν οριζόντια στο ύψος του στήθους.

Τι είναι η βασική επιφάνεια;

Η βασική επιφάνεια είναι η επιφάνεια της εγκάρσιας διατομής του κορμού ενός δέντρου, μετρούμενη στο ύψος στήθους. Το ύψος στήθους ορίζεται στα 1,3 μέτρα (4,5 πόδια) πάνω από το έδαφος. Η βασική επιφάνεια ενός μεμονωμένου δέντρου εκφράζεται συνήθως σε τετραγωνικά εκατοστά ή τετραγωνικά μέτρα. Η βασική επιφάνεια μιας ολόκληρης συστάδας είναι το άθροισμα της βασικής επιφάνειας κάθε δέντρου και συνήθως αναφέρεται ανά εκτάριο (m²/ha) ή ανά έικερ (ft²/acre).

Η βασική επιφάνεια είναι χρήσιμη επειδή λαμβάνει υπόψη το μέγεθος των δέντρων και όχι μόνο τον αριθμό τους. Μια συστάδα με 100 λεπτά νεαρά δέντρα μπορεί να έχει πολύ μικρότερη βασική επιφάνεια από μια συστάδα με 20 μεγάλα, ηλικιωμένα δέντρα. Οι δασολόγοι χρησιμοποιούν τη βασική επιφάνεια για να συγκρίνουν την πυκνότητα συστάδων, να εκτιμούν τον όγκο ξυλείας, να σχεδιάζουν αραιώσεις και να παρακολουθούν την ανάπτυξη του δάσους με την πάροδο του χρόνου.

Το ύψος μέτρησης των 1,3 μέτρα αποτελεί μακροχρόνια σύμβαση στη δασοπονία. Βρίσκεται πάνω από το διογκωμένο, ανώμαλο ξύλο κοντά στη βάση των περισσότερων δέντρων, αλλά παραμένει αρκετά χαμηλό ώστε να μετριέται χωρίς ειδικό εξοπλισμό.

Τύπος της βασικής επιφάνειας

Επειδή ο κορμός ενός δέντρου είναι περίπου κυκλικός σε εγκάρσια διατομή, η βασική επιφάνεια χρησιμοποιεί τον τύπο για το εμβαδόν κύκλου, διατυπωμένο ως προς τη διάμετρο αντί για την ακτίνα:

$B = \frac{\pi}{4} \times D²$

• B είναι η βασική επιφάνεια ενός δέντρου και D είναι η διάμετρος στο ύψος στήθους, σε εκατοστά.
• Το π (πι) είναι περίπου 3,14159.
• Το αποτέλεσμα εκφράζεται σε τετραγωνικά εκατοστά (cm²).

Για μετατροπή σε τετραγωνικά μέτρα, διαιρέστε με 10.000, επειδή 1 m² ισούται με 10.000 cm²:

$B_m = \frac{\pi}{4} \times D² \div 10000$

όπου $B_m$ είναι η βασική επιφάνεια σε τετραγωνικά μέτρα.

Για μια ομάδα δέντρων, αθροίστε τη βασική επιφάνεια κάθε δέντρου:

$T = \sum B$

όπου T είναι η συνολική βασική επιφάνεια και το άθροισμα περιλαμβάνει κάθε μετρημένο δέντρο.

Αν τα δέντρα μετρήθηκαν σε δειγματοληπτική επιφάνεια μικρότερη από ένα εκτάριο, διαιρέστε το συνολικό εμβαδόν της επιφάνειας με το εμβαδόν της σε εκτάρια, ώστε να υπολογίσετε τη βασική επιφάνεια ανά εκτάριο.

Πώς υπολογίζεται η βασική επιφάνεια: παραδείγματα

Μεμονωμένο δέντρο. Ένα δέντρο με DBH 30 cm έχει βασική επιφάνεια:

(π/4) × 30² = 706,86 cm² = 0,0707 m²

Πολλά δέντρα. Μια μικρή δειγματοληπτική επιφάνεια έχει τρία δέντρα, με τιμές DBH 20 cm, 25 cm και 35 cm.

Η συνολική βασική επιφάνεια της επιφάνειας είναι περίπου 0,177 m². Αν η επιφάνεια καλύπτει 0,05 εκτάρια, η βασική επιφάνεια της συστάδας ανά εκτάριο είναι 0,1767 ÷ 0,05 ≈ 3,53 m²/ha.

Χρήση αυτού του υπολογιστή

1. Εισαγάγετε τη DBH, σε εκατοστά, για το πρώτο δέντρο. Χρησιμοποιήστε την επιλογή «Προσθήκη δέντρου» για να προσθέσετε μία γραμμή για κάθε επιπλέον δέντρο.
2. Ο υπολογιστής δέχεται τιμές μεγαλύτερες από 0 και έως 1.000 cm.
3. Η συνολική βασική επιφάνεια όλων των δέντρων εμφανίζεται κάτω από τη λίστα, σε τετραγωνικά μέτρα, στρογγυλοποιημένη σε τέσσερα δεκαδικά ψηφία. Ένα ραβδόγραμμα κάτω από το σύνολο δείχνει χωριστά τη βασική επιφάνεια κάθε δέντρου.
4. Χρησιμοποιήστε την επιλογή «Αντιγραφή αποτελέσματος» για να αντιγράψετε το σύνολο σε υπολογιστικό φύλλο ή αναφορά.
5. Για να βρείτε τη βασική επιφάνεια ανά εκτάριο από μια δειγματοληπτική επιφάνεια, διαιρέστε το σύνολο με το εμβαδόν της επιφάνειας σε εκτάρια.

Σημειώσεις για τις μετρήσεις

Ο τύπος υποθέτει ότι ο κορμός είναι απολύτως κυκλικός. Οι πραγματικοί κορμοί είναι συχνά ελαφρώς ωοειδείς, ιδιαίτερα σε είδη με ρίζες που σχηματίζουν αντηρίδες ή με ζημιές από καταιγίδες. Για έναν ακανόνιστο κορμό, μετρήστε τη διάμετρο δύο φορές σε κάθετες μεταξύ τους διευθύνσεις και υπολογίστε τον μέσο όρο των δύο μετρήσεων.

Επειδή ο τύπος υψώνει τη διάμετρο στο τετράγωνο, τα μικρά σφάλματα μέτρησης αυξάνονται στο αποτέλεσμα. Αν ένα δέντρο 30 cm μετρηθεί ως 32 cm, ένα σφάλμα μόλις 2 cm αυξάνει την υπολογισμένη βασική του επιφάνεια κατά περίπου 14 τοις εκατό. Μια ταινία μέτρησης διαμέτρου τυλιγμένη γύρω από τον κορμό είναι γενικά ακριβέστερη από τα παχύμετρα για μετρήσεις πεδίου.

Το μέγεθος του δέντρου επηρεάζει σε μεγάλο βαθμό τη βασική επιφάνεια. Ένα νεαρό δέντρο 5 cm έχει βασική επιφάνεια περίπου 0,002 m², ενώ ένα δέντρο 50 cm έχει περίπου 0,196 m², δηλαδή ακριβώς 100 φορές μεγαλύτερη. Ένα μεμονωμένο δέντρο παλαιού φυσικού δάσους με DBH 150 cm έχει βασική επιφάνεια περίπου 1,77 m², ίση με εκείνη 900 δέντρων με DBH 5 cm. Γι’ αυτό πολλές απογραφές δασών ορίζουν ελάχιστη DBH, συχνά περίπου 10 cm, και παραλείπουν τα μικρότερα νεαρά δέντρα που προσθέτουν ελάχιστα στο σύνολο.

Γιατί οι δασολόγοι μετρούν τη βασική επιφάνεια

Η βασική επιφάνεια υποστηρίζει αρκετές πρακτικές εργασίες στη διαχείριση των δασών.

• Σύγκριση της πυκνότητας συστάδων. Επιτρέπει στους δασολόγους να συγκρίνουν συστάδες διαφορετικής ηλικίας και διαφορετικών ειδών στην ίδια κλίμακα, επειδή αντικατοπτρίζει τον πραγματικό χώρο που καταλαμβάνουν οι κορμοί.
• Εκτίμηση του όγκου. Η βασική επιφάνεια συσχετίζεται στενά με τον όγκο του ξύλου μιας συστάδας και αποτελεί συνηθισμένη παράμετρο στους τύπους υπολογισμού του όγκου ξυλείας.
• Σχεδιασμός αραιώσεων. Οι δασολόγοι συχνά αραιώνουν μια συστάδα όταν η βασική της επιφάνεια υπερβεί μια τιμή-στόχο, για να μειώσουν τον ανταγωνισμό για φως και νερό μεταξύ των δέντρων που απομένουν.
• Παρακολούθηση της ανάπτυξης. Η βασική επιφάνεια που μετριέται σε δύο χρονικά σημεία δείχνει πόσο γρήγορα αναπτύσσεται μια συστάδα ή πόσο την έχει μειώσει μια διαταραχή, όπως καταιγίδα ή έξαρση πληθυσμού σκαθαριών.

Οι τυπικοί στόχοι βασικής επιφάνειας ποικίλλουν ανάλογα με τον τύπο του δάσους. Μια φυτεία πεύκων που καλλιεργείται για ξυλεία συνήθως διαχειρίζεται μεταξύ 18 και 25 m²/ha. Ένα ώριμο δάσος πλατύφυλλων μπορεί να φτάσει από 25 έως 35 m²/ha, ενώ τα δάση παλαιάς φυσικής βλάστησης μπορεί να υπερβούν τα 40 m²/ha.

Η βασική επιφάνεια σε σύγκριση με άλλα μέτρα πυκνότητας

Η βασική επιφάνεια δεν λαμβάνει υπόψη πόσα δέντρα συνθέτουν αυτή την επιφάνεια. Μια συστάδα με 200 μεγάλα δέντρα και μια συστάδα με 800 μικρά δέντρα μπορεί να έχουν την ίδια βασική επιφάνεια αλλά πολύ διαφορετική δομή. Ο Δείκτης Πυκνότητας Συστάδας (SDI) το διορθώνει αυτό συνδυάζοντας τον αριθμό των δέντρων με το μέσο μέγεθός τους. Οι δασολόγοι χρησιμοποιούν επίσης τη σχετική πυκνότητα, η οποία συγκρίνει τη βασική επιφάνεια μιας συστάδας με τη μέγιστη που μπορεί συνήθως να υποστηρίξει μια θέση, για να κρίνουν πόσο κοντά βρίσκεται μια συστάδα στην ανάγκη αραίωσης.

Ιστορία

Η πρακτική μέτρησης της βασικής επιφάνειας αναπτύχθηκε στη γερμανική δασοπονία κατά την περίοδο του 1700 και του 1800, καθώς οι δασολόγοι πέρασαν από την κατ’ εκτίμηση οπτική εκτίμηση της ξυλείας στη συστηματική μέτρησή της. Το ύψος μέτρησης 1,3 μέτρα έγινε πρότυπο στις ευρωπαϊκές σχολές δασοπονίας έως τα μέσα της δεκαετίας του 1800 και αργότερα εξαπλώθηκε στη Βόρεια Αμερική. Το 1948, ο Αυστριακός δασολόγος Walter Bitterlich εισήγαγε τη δειγματοληψία με καταμέτρηση γωνιών, μια τεχνική που εκτιμά τη βασική επιφάνεια μιας συστάδας ανά εκτάριο μετρώντας τα δέντρα μέσω μιας απλής συσκευής σκόπευσης, χωρίς άμεση μέτρηση κάθε κορμού.

Συχνές ερωτήσεις

Τι είναι η βασική επιφάνεια στη δασοπονία; Η βασική επιφάνεια είναι η επιφάνεια εγκάρσιας διατομής ενός κορμού στο ύψος στήθους, 1,3 μέτρα πάνω από το έδαφος. Για μια συστάδα, είναι το άθροισμα των βασικών επιφανειών όλων των δέντρων, συνήθως ανά εκτάριο ή στρέμμα.

Ποιος είναι ο τύπος της βασικής επιφάνειας; Η βασική επιφάνεια ισούται με (π/4) επί το τετράγωνο της διαμέτρου στο ύψος στήθους. Όταν η DBH εκφράζεται σε εκατοστά, το αποτέλεσμα είναι σε τετραγωνικά εκατοστά· διαιρέστε με 10.000 για μετατροπή σε τετραγωνικά μέτρα.

Γιατί να χρησιμοποιείται η βασική επιφάνεια αντί για την απλή καταμέτρηση των δέντρων; Η καταμέτρηση των δέντρων αγνοεί το μέγεθός τους. Μια συστάδα με πολλά μικρά νεαρά δέντρα μπορεί να έχει λιγότερο ξύλο και μικρότερο ανταγωνισμό από μια συστάδα με λίγα μεγάλα δέντρα, ακόμη και αν έχει περισσότερα δέντρα. Η βασική επιφάνεια αντικατοπτρίζει το πραγματικό μέγεθος των κορμών και αποτελεί καλύτερο μέτρο της πυκνότητας και της ιστάμενης ξυλείας.

Πώς μετριέται η DBH; Τυλίξτε μια μετροταινία διαμέτρου γύρω από τον κορμό σε ύψος 1,3 μέτρων πάνω από το έδαφος, μετρώντας από την ανηφορική πλευρά σε επικλινές έδαφος. Η μετροταινία διαμέτρου διαβάζει απευθείας τη διάμετρο από την περίμετρο του κορμού.

Πώς υπολογίζεται η βασική επιφάνεια ανά εκτάριο από μια μικρή επιφάνεια; Διαιρέστε τη συνολική βασική επιφάνεια της δειγματοληπτικής επιφάνειας με το εμβαδόν της σε εκτάρια. Μια επιφάνεια 0,04 εκταρίων με συνολική βασική επιφάνεια 1,2 m² δίνει 1,2 ÷ 0,04 = 30 m²/ha.

Μπορεί η βασική επιφάνεια να εκτιμήσει τον όγκο ξυλείας; Η βασική επιφάνεια αποτελεί συνηθισμένη παράμετρο στις εξισώσεις όγκου, συνήθως σε συνδυασμό με το ύψος του δέντρου και έναν ειδικό για το είδος συντελεστή μορφής. Δεν δίνει από μόνη της τον όγκο, αλλά συσχετίζεται ισχυρά με αυτόν.

Παραπομπές

• Δασική Υπηρεσία του USDA, πρόγραμμα Forest Inventory and Analysis (FIA): https://www.fia.fs.fed.us/
• Kershaw, J.A., Ducey, M.J., Beers, T.W. & Husch, B. (2016). Forest Mensuration (5η έκδ.). Wiley-Blackwell.
• Avery, T.E. & Burkhart, H.E. (2015). Forest Measurements (5η έκδ.). Waveland Press.
• Bitterlich, W. (1984). The Relascope Idea: Relative Measurements in Forestry. Commonwealth Agricultural Bureaux.