专利名称：森林群落最小调查面积确定方法
技术领域：
本发明涉及一种统计调查方法，尤其涉及一种森林群落最小调查面积确定方法。
技术背景一个森林生态系统必然占据一定的面积，在此面积上所有的植被并不是杂乱无章的堆 积，而是有一定的组成结构，并与其环境构成统一的整体。样地面积大小是森林调查中的 一项重要内容，调查面积的大小对于恰当表现一定森林类型具有重要意义，而且它直接影 响到调查精度和成本，精确的调査一定要在适宜的面积上进行，因此受到众多学者的重 视。确定一个植物群落的种类组成的古老的办法就是在这个群落地段上进行种类统计，但 是由于一个群落地段所占的面积常常很大，种在群落内分布也很少是均匀的，我们既不可 能对整个群落地段进行全面统计，也不可能只在一块很小的面积上进行调査用以代表整个 群落的种类组成，这就产生了一个研究群落种类组成时统计面积适当大小的问题。森林群落包括随机分布的森林群落、团状分布的森林群落和均匀分布的森林群落。 现有技术中，调査方法没有考虑群落的分布格局，只是根据研究的需要运用种-面积 曲线法确定调査面积。工作量大、调査花费的时间和费用较高。发明内容本发明的目的是提供一种工作量小、简便易行的森林群落最小调查面积确定方法。 本发明的目的是通过以下技术方案实现的 本发明的森林群落最小调査面积确定方法，包括森林群落最小调查面积确定方法，所述森林群落包括随机分布的森林群落、团状分布 的森林群落和均匀分布的森林群落，包括确定所述随机分布的森林群落的最小调査面积， 并将该最小调查面积适用于所述团状分布的森林群落和均匀分布的森林群落。由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明所述的森林群落最小调査面积确定方 法，由于通过确定所述随机分布的森林群落的最小调查面积，并直接将该最小调査面积适 用于所述团状分布的森林群落和均匀分布的森林群落。工作量小、简便易行。
图l为本发明中样方面积逐歩扩大的示意图；图2为本发明的具体实施例一中120个模拟林分的角尺度均值与样方面积大小的关系曲 线图；图3为本发明的具体实施例一中120个模拟林分的估计密度与样方面积大小的关系曲线图；图4为本发明的具体实施例二中4块样地的平均角尺度与样方面积大小的关系曲线图。
具体实施方式
本发明的森林群落最小调查面积确定方法，其较佳的具体实施方式
是，森林群落包括 随机分布的森林群落、团状分布的森林群落和均匀分布的森林群落。可以通过确定随机分布的森林群落的最小调査面积，并将该最小调査面积直接适用于 团状分布的森林群落和均匀分布的森林群落，根据三种格局分布的定义，群落随机分布的 面积总是大于均匀分布与团状分布，所以，只研究随机分布即可。在确定随机分布的森林群落的最小调查面积时，首先，在随机分布的森林群落中选取 样方，并逐步扩大样方面积，统计样方逐步扩大的面积对应的林分特性参数，当林分特性 参数趋于稳定时所对应的面积即为随机分布的森林群落的最小调査面积。如图1所示，样方面积可以从样地中心开始选取10mX10m的中心样方，中心样方的大 小也可以小于或大于10mX10m，然后按20mX20m、 30mX30m、 40mX40m、 45mX45m、 50mX50m、 55mX55m、 60mX60m、 70mX70m、 80mX80m、 90mX90m，逐渐扩大，并依次进 行树种计数。其中，每次扩大时的步长可以为5 — 15米，如15米等。可以通过一种或多种林分特性参数对应样方逐步扩大的面积，以确定最少调査面积， 如林分密度、空间异质性等参数，空间异质性包括角尺度、平均角尺度或其它的结构参数 等。对林木分布的格局而言，随机分布的最小面积总是大于团状和均匀分布。随机分布 (random distribution)是指种群个体的分布相互间没有联系，每个个体的出现都有同等的 机会，与其他个体是否存在无关，林木的位置以连续而均匀的概率分布在林地上。对于任 意两个不重叠的样地，其上的林木数量是一个随机变量且相互独立。也就是说，林木与其 本身所处的位置互不发生影响。均匀分布(regular distribution)是指林木在水平空间中 的分布是均匀等距的，或者说林木对其最近相邻树以尽可能最大的距离均匀地分布在林地 上，林木之间互相排斥。在所有取样单元中接近平均株树的单元最多，密度极大或极小的 情形都很少。集群分布又称为团状分布(clumped distribution)、聚集分布(aggregateddistribution)或超常态分布'(hyper distribution over dispersion)。 与随机分布相 比，林木有相对较高的超平均密度占据的范围，也就是说，林木之间互相吸引。基于此认 识，对随机分布的林分最小调查面积进行了研究。具体实施例一用计算机软件模拟产生120个随机分布的林分。分6种密度，即每公顷株数分别为 500、 1000、 1500、 2000、 3000和5000，每种密度20次重复。为确定最小面积，计算面积从 样地中心开始按10mX 10m、 20 mX20m、 30mX30m、 40mX40m、 45mX45m、 50mX50m、 55m X55m、 60mX60m、 70mX70m、 80mX80m、 90mX90m逐步扩大，依次进行。计算每一个小样 地的角尺度的均值并统计其内的公顷株数。如图2所示，显示了角尺度均值随调查窗口的变化。可以看出，小的调査窗口 (计算 面积)上得出的调査结果变动很大，角尺度均值时而落在团状分布的范围，时而落在均匀 分布的范围，只有当调查面积扩大到一定的大小时，角尺度的均值才趋于稳定，才能显示 出该模拟林分的实际分布，这种变化趋势与密度级无关。对120模拟林分统计发现，当调査 窗口的大小为25001112或以上时，正确表达率才能达到95%以上。如图3所示，是从密度变异分析模拟林分最小面积大小与估计的密度的关系。可以看 出，调査窗口太小时，正确估计密度的可能性很小，只有当调査窗口在2500m2及其以上 时，估计密度的正确率才达到95%以上。通过从空间异质性和估计密度两个方面对120个模拟林分的群落最小调査面积进行统 计分析可知，当森林群落调査面积大小在2500m2以上时，调查结果对林分的空间异质性和 密度估计的正确表达率为95%以上，因此，本发明提出森林群落最小调查面积应该为2500m2 左右，如2300、 2400、 2500、 2600、 27001112等。具体实施例二利用4块天然林为实际调查资料(l块来自于中国吉林省蛟河林业实验区天然红松阔叶 混交林，3块来自南美厄瓜多尔热带天然林，4块样地面积均为100mX100m)分析不同样地 大小对其林分密度估计和格局分析的影响。研究显示，随着调查样地面积的增大，调査的 株数在增加，所估计的公顷密度趋于稳定，当调査面积增至2500m2时，除l块样地对公顷断 面积的估计外，估计误差均在10%以下；对4块样地不同大小调查面积的林木分布格局用角 尺度和双相关函数进行分析亦表明，角尺度和双相关函数都能清晰地反映出随着样地面积 大小的变化，其对应林木的空间分布格局变化情况，并且两者的研究结果是相吻合的，即 随着样地面积大小的变化，其对应林木的空间分布格局不同，样地面积小的时候这种差异 尤为明显，随着样地面积的增大至2500m2， 4块样地的函数曲线均趋于稳定，其对应林木的空间分布格局变化强度减小并趋于稳定。如图4所示，为样地大小变化与平均角尺度变化的关系。可以看出，随着样地大小的变化，平均角尺度,值在变化，^的变化说明各窗口对应林木的空间分布格局在变化，并 且根据^值的大小可以知道变化的强度也不同，样地面积小的时候^值变化多，说明空间 分布格局变化的强度大；随着样地面积的增大至2500m2， 4块样地的^值均趋于稳定，说明 其对应林木的空间分布格局趋于稳定。综上所述，密度和结构的异质性决定了森林群落调査必须在一定面积上进行。按照本 研究提出的确定最小面积的方法所确定的最小调查面积大小应为2500m2，该面积无论是对 林分的密度估计还是结构分析都是合适的。本发明通过确定所述随机分布的森林群落的最小调査面积，并直接将该最小调査面积 适用于所述团状分布的森林群落和均匀分布的森林群落。工作量小、简便易行。并用由密 度和结构的异质性决定的森林群落调査最小面积确定方法所确定的最小调査面积大小为 2500m2，该面积不仅能够满足一般森林群落调査的要求，而且还能满足林分密度估计和空 间结构研究，有效地解决了众多学者在研究森林群落特征时对样地面积大小的疑问，避免 了因调查样地面积较小而不能代表整个群落的特征，得出以偏概全的结论，最终导致对研 究对象的错误认识；同时还有效地避免了因调查样地面积过大而造成人力、物力的浪费， 减少了调查成本，提高了调查精度。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此，任 何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都 应涵盖在本发明的保护范围之内。
权利要求
1、一种森林群落最小调查面积确定方法，所述森林群落包括随机分布的森林群落、团状分布的森林群落和均匀分布的森林群落，其特征在于，包括确定所述随机分布的森林群落的最小调查面积，并将该最小调查面积适用于所述团状分布的森林群落和均匀分布的森林群落。
2、 根据权利要求l所述的森林群落最小调查面积确定方法，其特征在于，在确定所述 随机分布的森林群落的最小调查面积时，包括在所述的森林群落中选取样方，并逐步扩大样方面积，统计所述样方逐步扩大的面积 对应的林分特性参数，当所述林分特性参数趋于稳定时所对应的面积即为所述随机分布的 森林群落的最小调查面积。
3、 根据权利要求2所述的森林群落最小调查面积确定方法，其特征在于，所述林分特 性参数包括以下至少一种参数密度、空间异质性。
4、 根据权利要求3所述的森林群落最小调查面积确定方法，其特征在于，所述空间异 质性包括以下至少一种角尺度、平均角尺度。
5、 根据权利要求1至4任一项所述的森林群落最小调查面积确定方法，其特征在于， 所述最小调査面积为2300 — 2700m2。
6、 根据权利要求5所述的森林群落最小调査面积确定方法，其特征在于，所述最小调 查面积为2500m2。
7、 根据权利要求l所述的森林群落最小调查面积确定方法，其特征在于，在所述的森 林群落中选取样方时，所选取的中心样方的大小小于等于10米X IO米。
8、 根据权利要求7所述的森林群落最小调查面积确定方法，其特征在于，所述样方逐 步扩大时，每次扩大的步长为5 — 15米。
9、 根据权利要求8所述的森林群落最小调査面积确定方法，其特征在于，所述样方逐 步扩大时，每次扩大的步长为10米。
全文摘要
本发明公开了一种森林群落最小调查面积确定方法，通过确定随机分布的森林群落的最小调查面积，并直接将该最小调查面积适用于团状分布和均匀分布的森林群落。在确定所述随机分布的森林群落的最小调查面积时，首先在森林群落中选取样方，并逐步扩大样方面积，统计样方逐步扩大的面积对应的林分密度、空间异质性等参数，当参数趋于稳定时所对应的面积即为该森林群落的最小调查面积。本发明所确定的最小调查面积大小为2500m<sup>2</sup>，该面积能够满足一般森林群落调查的要求，可以避免了因调查样地面积较小而导致调查精度不高；还可以避免因调查样地面积过大而造成人力、物力的浪费。减少了调查成本，提高了调查精度。
文档编号G06Q10/00GK101246570SQ200810056459
公开日2008年8月20日 申请日期2008年1月18日 优先权日2008年1月18日
发明者惠刚盈 申请人:中国林业科学研究院林业研究所