全站儀在森林生態系統大樣地建設中的應用

黎小平

摘要：本文在正確掌握全站儀使用的前提下，介紹全站儀在森林大樣地建設中，通過角度測量、距離測量和坐標測量進行大面積樣地建設的方法步驟。以湖南鷹嘴界國家級自然保護區若水鎮瓦窯村大濤坳300m×300m的大樣地建設為例，簡述全站儀在森林固定大樣地定位測量中的工作步驟，操作方法和注意事項；詳細說明如何在地形復雜、森林茂密、通視性差、直行困難的環境中“借點測量”，以此完成森林大樣地建設。對今后森林生態系統大樣地建設具有參考意義。

關鍵詞：固定大樣地；借點測量；全站儀；鷹嘴界

通過大樣地的建設和長期監測，以此研究杉木人工林自然演替過程中生物多樣性的變化規律，氣候變化條件下，生物多樣性對杉木人工林生產力和碳匯功能的影響及其機理；闡明杉木人工林生產力、物種多樣性與生境因子之間的復雜關系；掌握和監測杉木人工林自然演替的動態變化過程。

一、大樣地概況

鷹嘴界保護區地處雪峰山脈西支南段，特殊的地理位置和優越的氣候條件，大面積的原始次生林，孕育著豐富的物種資源，使其成為中亞熱帶中心自然區系的代表。自60年代以來，該區域就進行了封山育林。隨著自然保護區的建立，保護力度進一步加強，區內的森林植被和野生動物得到了有效的保護和監測管理。會同縣及其周邊地區屬我國典型的南方集體林區，人工林栽培歷史悠久，會同縣更是被譽為“廣木之鄉”，屬杉木林中心產區。由于長期實行人工林集約化栽培，會同縣及周邊地區地帶性森林植被銳減，自然保護區內的亞熱帶常綠闊葉林成為能夠代表我國同緯度地區地帶性植被的僅存的幾塊天然闊葉林之一，極為珍貴。

大樣地位于會同縣若水鎮瓦窯村大濤坳，屬鷹嘴界保護區范圍內，由于人為干擾少，周邊原始成份高，珍稀瀕危物種豐富，具有極高的保護價值和科學研究價值。對杉木人工林向闊葉林自然演替提供最具代表的研究場所。

二、建設目標

在湖南鷹嘴界國家級自然護區內選擇連片成熟杉木人工林，建立杉木人工林大樣地。在以往人工林生態研究的基礎上，圍繞森林生態系統結構功能間關系，采用大樣地方法和原理開展杉木人工林長期定位觀測，短期內揭示林下植被多樣性對人工林生產力和碳匯功能的影響及其機理，隨著林冠稀疏，地帶性樹種入侵，在時間尺度上闡明不同混交、復層結構林分生產力、物種多樣性的變化規律及相互關系。利用杉木人工林成熟階段植物種類快速更替的特性研究揭示地帶性物種更替對人工林生態系統結構、功能的影響及機理。

要求建設成為300m×300m的正方形大樣地；在大樣地內設定20m×20m的小樣方225個；在每20m處立永久性水泥標樁256個。

三、建設步驟

（一）配準地形圖選址定位

1.根據實地的勘測結果，在配準地形圖上確定300m×300m大樣方的理論位置。

2.將配準地形圖上的大樣地劃分20m ×20m的小樣方225個。

3.確定A1點和C1點的地理坐標和海拔高度（A1點和C1點要求相互通視，地理特征明顯，如山頂、鞍部或者其它明顯標志物）。

（二）全站儀實地測量定位

1.實地找點。利用地形圖和GPS在實地找到地理特征明顯的A1點和C1點（兩點理論坐標和海拔高度在配準地形圖上確定），在A1點架設全站儀（整平、置零），在C1點架設后視鏡。

2.確定測站點。將A1點坐標輸入全站儀，用坐標放樣法輸入C1點的理論坐標和海拔高度，將全站儀對準C1點（通過粗測、精測）確定C1點的準確位置和實際坐標（如下圖）。

3.放樣測量。用A1點作測站點（將全站儀對中整平）——將C1點作為后視點（照準C1點后視鏡）——置零——采用坐標放樣法輸入A2點理論坐標——按照儀器界面提示轉動儀器（對準A2點棱鏡，將界面切換到“斜距”——按F4測距——再將界面切換到“平距”，儀器將提示向左或右，向前或后移動的距離）——移動A2點棱鏡（直到轉角為90°，A1-A2水平距離為20米） ——確定A2點準確位置和坐標，A2點放樣成功 ——儲存；

4.多點測量。用同樣的方法將A1測站點能夠測量的其它點B1、A3甚至對角線上的B2點放樣定位（測站點和后視點不變時，多點放樣不需要重新置零）；

5.建設新的測站點。將儀器移到視角好的已測點，建立新的測站點（對中、整平）——照準新的后視點——置零——輸入新的放樣點理論坐標，確定新放樣點位置；以此類推，直到每個樣方和大樣地形成閉合導線。

（三）借點測量

在地形復雜、森林茂密、通視性差、直行困難的環境中，個別點無法通過樣地內測量點測量具體位置，形成“盲點”，這時采用“借點測量”的方法進行測量。

1.在樣地內靠近“盲點”的已測點建測站點，照準其它已測點后視，向樣地外放樣“借點”（要求“借點”透視“盲點”和“測站點”）；

2.在“借點”處架設全站儀作為測站點，原“測站點”作后視，向“盲點”放樣。

（四）使用全站儀注意事項

1.每次坐標放樣時，注意儀器界面提示轉動的角度是否與理論角度相近，以此檢驗放樣的準確度；

2.每個點放樣成功后，一定要進行數據儲存；每次建一個新的測站點，先照準后視，“置零”后再測量。

四、結束語

⑴在地形復雜、森林茂密、通視性差、直行困難的森林環境中利用全站儀進行樣地建設難度比較大。有時測站點無法安置全站儀；有時坡度比較大，棱鏡升得很高偏差大；有時樹木多或山頂返背需要借點測量；很多因子造成誤差也比較大，需要在實際測量時盡量減少誤差而提高測量精度。⑵在森林內進行大樣地建設，要做好充分的安全防護措施：防治毒蛇、黃蜂及大型動物攻擊。⑶后勤保障工作到位，建設森林大樣地一般比較偏僻、山高路遠、交通不便，做好后勤保障是按時完成大樣地建設提高工作效益和精度的前提。

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