Máy Tính Diện Tích Mặt Cắt Ngang Cây Rừng - Công Cụ Chuyển Đổi Đường Kính Ngực Sang Diện Tích Miễn Phí

Máy tính diện tích tiết diện ngang thân cây rừng

Máy tính diện tích tiết diện ngang xác định diện tích mặt cắt ngang của thân cây từ đường kính ngang ngực (DBH), sau đó cộng diện tích của nhiều cây để có tổng diện tích cho một ô mẫu hoặc lâm phần. Diện tích tiết diện ngang là một chỉ tiêu tiêu chuẩn trong lâm nghiệp. Chỉ tiêu này cho biết thân cây trong lâm phần sẽ che phủ bao nhiêu mặt đất nếu được cắt phẳng ở độ cao ngang ngực.

Diện tích tiết diện ngang là gì?

Diện tích tiết diện ngang là diện tích mặt cắt ngang của thân cây, được đo ở độ cao ngang ngực. Độ cao ngang ngực được quy ước là 1,3 mét (4,5 bộ) tính từ mặt đất. Diện tích tiết diện ngang của một cây thường được biểu thị bằng xentimét vuông hoặc mét vuông. Diện tích tiết diện ngang của toàn lâm phần là tổng diện tích tiết diện ngang của mọi cây, thường được báo cáo trên mỗi hecta (m²/ha) hoặc acre (ft²/acre).

Diện tích tiết diện ngang hữu ích vì chỉ tiêu này tính đến kích thước cây, không chỉ số lượng cây. Một lâm phần có 100 cây non mảnh có thể có diện tích tiết diện ngang thấp hơn nhiều so với lâm phần có 20 cây lớn, già. Các nhà lâm nghiệp dùng diện tích tiết diện ngang để so sánh mật độ lâm phần, ước tính thể tích gỗ, lập kế hoạch tỉa thưa và theo dõi sinh trưởng của rừng theo thời gian.

Độ cao đo 1,3 mét là quy ước tồn tại lâu đời trong lâm nghiệp. Độ cao này nằm phía trên phần gỗ phình rộng, không đều gần gốc của hầu hết cây, nhưng vẫn đủ thấp để có thể đo mà không cần thiết bị chuyên dụng.

Công thức tính diện tích tiết diện ngang

Vì thân cây có mặt cắt ngang gần giống hình tròn, diện tích tiết diện ngang được tính bằng công thức diện tích hình tròn, viết theo đường kính thay vì bán kính:

$B = \frac{\pi}{4} \times D²$

• B là diện tích tiết diện ngang của một cây, còn D là đường kính ngang ngực, tính bằng xentimét.
• π (pi) xấp xỉ 3,14159.
• Kết quả có đơn vị là xentimét vuông (cm²).

Để đổi sang mét vuông, chia cho 10.000, vì 1 m² bằng 10.000 cm²:

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

trong đó $B_m$ là diện tích tiết diện ngang tính bằng mét vuông.

Đối với một nhóm cây, cộng diện tích tiết diện ngang của từng cây:

$T = \sum B$

trong đó T là tổng diện tích tiết diện ngang và phép tổng được thực hiện trên mọi cây đã đo.

Nếu cây được đo trên một ô mẫu nhỏ hơn một hecta, chia tổng diện tích của ô cho diện tích ô tính bằng hecta để có diện tích tiết diện ngang trên mỗi hecta.

Cách tính diện tích tiết diện ngang: ví dụ minh họa

Một cây. Một cây có DBH là 30 cm có diện tích tiết diện ngang:

(π/4) × 30² = 706,86 cm² = 0,0707 m²

Nhiều cây. Một ô mẫu nhỏ có ba cây, với các giá trị DBH lần lượt là 20 cm, 25 cm và 35 cm.

Tổng diện tích tiết diện ngang của ô là khoảng 0,177 m². Nếu ô mẫu có diện tích 0,05 hecta, diện tích tiết diện ngang của lâm phần trên mỗi hecta là 0,1767 ÷ 0,05 ≈ 3,53 m²/ha.

Sử dụng máy tính này

1. Nhập DBH, tính bằng xentimét, của cây đầu tiên. Dùng "Thêm cây" để thêm một hàng cho mỗi cây tiếp theo.
2. Máy tính chấp nhận các giá trị lớn hơn 0 và tối đa 1.000 cm.
3. Tổng diện tích tiết diện ngang của tất cả cây xuất hiện bên dưới danh sách, tính bằng mét vuông và được làm tròn đến bốn chữ số thập phân. Biểu đồ cột bên dưới tổng số cho biết riêng diện tích tiết diện ngang của từng cây.
4. Dùng "Sao chép kết quả" để sao chép tổng số vào bảng tính hoặc báo cáo.
5. Để tính diện tích tiết diện ngang trên mỗi hecta từ một ô mẫu, chia tổng số cho diện tích ô tính bằng hecta.

Lưu ý khi đo

Công thức giả định thân cây có tiết diện tròn hoàn hảo. Thân cây thực tế thường hơi bầu dục, đặc biệt ở các loài có rễ bạnh vè hoặc bị bão làm hư hại. Với thân cây không đều, đo đường kính hai lần theo hai phương vuông góc rồi lấy giá trị trung bình.

Vì công thức bình phương đường kính, sai số đo nhỏ sẽ lớn hơn trong kết quả. Nếu đọc đường kính của cây 30 cm thành 32 cm, chỉ sai 2 cm, diện tích tiết diện ngang tính được sẽ tăng khoảng 14 phần trăm. Thước dây đo đường kính quấn quanh thân cây thường chính xác hơn thước kẹp khi đo ngoài hiện trường.

Kích thước cây ảnh hưởng rất lớn đến diện tích tiết diện ngang. Một cây non có đường kính 5 cm có diện tích tiết diện ngang khoảng 0,002 m², trong khi một cây 50 cm có khoảng 0,196 m², tức lớn hơn đúng 100 lần. Một cây sinh trưởng lâu năm có DBH 150 cm có diện tích tiết diện ngang khoảng 1,77 m², bằng 900 cây có DBH 5 cm. Vì vậy, nhiều cuộc điều tra rừng đặt ra DBH tối thiểu, thường khoảng 10 cm, và bỏ qua những cây non nhỏ hơn vì chúng chỉ đóng góp ít vào tổng số.

Vì sao các nhà lâm nghiệp đo diện tích tiết diện ngang

Diện tích tiết diện ngang phục vụ nhiều công việc thực tế trong quản lý rừng.

• So sánh mật độ lâm phần. Chỉ tiêu này cho phép các nhà lâm nghiệp so sánh những lâm phần khác nhau về tuổi và loài trên cùng một thang đo, vì nó phản ánh không gian thực tế mà thân cây chiếm giữ.
• Ước tính thể tích. Diện tích tiết diện ngang có tương quan chặt với thể tích gỗ trong lâm phần, nên thường được đưa vào các công thức tính thể tích gỗ.
• Lập kế hoạch tỉa thưa. Các nhà lâm nghiệp thường tỉa thưa lâm phần khi diện tích tiết diện ngang vượt một giá trị mục tiêu, nhằm giảm sự cạnh tranh ánh sáng và nước giữa những cây còn lại.
• Theo dõi sinh trưởng. Diện tích tiết diện ngang được đo tại hai thời điểm cho biết lâm phần sinh trưởng nhanh đến mức nào hoặc một sự xáo trộn, chẳng hạn như bão hay dịch bọ cánh cứng, đã làm suy giảm lâm phần bao nhiêu.

Mục tiêu diện tích tiết diện ngang điển hình thay đổi tùy loại rừng. Một rừng thông trồng lấy gỗ thường được quản lý trong khoảng từ 18 đến 25 m²/ha. Rừng cây lá rộng trưởng thành có thể đạt từ 25 đến 35 m²/ha, còn rừng nguyên sinh lâu năm có thể vượt 40 m²/ha.

Diện tích tiết diện ngang và các chỉ tiêu mật độ khác

Diện tích tiết diện ngang không cho biết có bao nhiêu cây tạo nên diện tích đó. Một lâm phần có 200 cây lớn và một lâm phần có 800 cây nhỏ có thể có cùng diện tích tiết diện ngang nhưng cấu trúc rất khác nhau. Chỉ số mật độ lâm phần (SDI) khắc phục điều này bằng cách kết hợp số lượng cây với kích thước cây trung bình. Các nhà lâm nghiệp cũng dùng mật độ tương đối, tức so sánh diện tích tiết diện ngang của lâm phần với mức tối đa mà lập địa thường có thể hỗ trợ, để đánh giá mức độ gần đến ngưỡng cần tỉa thưa của lâm phần.

Lịch sử

Phương pháp đo diện tích tiết diện ngang phát triển trong ngành lâm nghiệp Đức vào những năm 1700 và 1800, khi các nhà lâm nghiệp chuyển từ ước tính gỗ bằng mắt sang đo đạc có hệ thống. Độ cao đo 1,3 mét trở thành tiêu chuẩn tại các trường lâm nghiệp châu Âu vào giữa những năm 1800 và sau đó được phổ biến sang Bắc Mỹ. Năm 1948, nhà lâm nghiệp người Áo Walter Bitterlich giới thiệu phương pháp lấy mẫu theo góc, một kỹ thuật ước tính diện tích tiết diện ngang của lâm phần trên mỗi hecta bằng cách đếm cây qua một thiết bị ngắm đơn giản mà không cần đo trực tiếp từng thân cây.

Các câu hỏi thường gặp

Diện tích tiết diện ngang trong lâm nghiệp là gì? Diện tích tiết diện ngang là diện tích mặt cắt ngang của thân cây ở độ cao ngang ngực, 1,3 mét tính từ mặt đất. Đối với lâm phần, đây là tổng diện tích tiết diện ngang của mọi cây, thường được báo cáo trên mỗi hecta hoặc acre.

Công thức tính diện tích tiết diện ngang là gì? Diện tích tiết diện ngang bằng (π/4) nhân với bình phương đường kính ngang ngực. Khi DBH tính bằng xentimét, kết quả có đơn vị xentimét vuông; chia cho 10.000 để đổi sang mét vuông.

Tại sao dùng diện tích tiết diện ngang thay vì chỉ đếm cây? Việc đếm cây không tính đến kích thước. Một lâm phần có nhiều cây non nhỏ có thể có ít gỗ hơn và mức cạnh tranh thấp hơn một lâm phần có vài cây lớn, ngay cả khi số cây cao hơn. Diện tích tiết diện ngang phản ánh kích thước thực của thân cây, nên là chỉ tiêu tốt hơn về mật độ và trữ lượng gỗ đứng.

Đo DBH như thế nào? Quấn thước dây đo đường kính quanh thân cây ở độ cao 1,3 mét tính từ mặt đất; trên sườn dốc, đo từ phía dốc lên. Thước dây đo đường kính cho biết trực tiếp đường kính từ chu vi thân cây.

Làm thế nào để tính diện tích tiết diện ngang trên mỗi hecta từ một ô mẫu nhỏ? Chia tổng diện tích tiết diện ngang của ô cho diện tích ô tính bằng hecta. Một ô mẫu rộng 0,04 hecta, có tổng diện tích tiết diện ngang 1,2 m², cho 1,2 ÷ 0,04 = 30 m²/ha.

Diện tích tiết diện ngang có thể ước tính thể tích gỗ không? Diện tích tiết diện ngang thường được đưa vào các phương trình tính thể tích, kết hợp với chiều cao cây và hệ số hình dạng đặc thù của loài. Bản thân chỉ tiêu này không cho biết thể tích, nhưng có tương quan chặt với thể tích.

Tài liệu tham khảo

• Cục Lâm nghiệp Hoa Kỳ, chương trình Điều tra và Phân tích Rừng (FIA): https://www.fia.fs.fed.us/
• Kershaw, J.A., Ducey, M.J., Beers, T.W. và Husch, B. (2016). Đo đạc lâm nghiệp (lần xuất bản thứ 5). Wiley-Blackwell.
• Avery, T.E. và Burkhart, H.E. (2015). Đo lường rừng (lần xuất bản thứ 5). Waveland Press.
• Bitterlich, W. (1984). Ý tưởng Relascope: Các phép đo tương đối trong lâm nghiệp. Commonwealth Agricultural Bureaux.