Измерение дерева

Деревья имеют широкий спектр размеров, форм и привычек роста. Образцы могут расти как отдельные стволы, многоствольные массы, поросли , клоновые колонии или даже более экзотические комплексы деревьев. Большинство программ по деревьям-чемпионам фокусируются на поиске и измерении самого большого одноствольного экземпляра каждого вида. Существует три основных параметра, обычно измеряемых для характеристики размера дерева с одним стволом: измерение высоты дерева , измерение обхвата дерева и измерение кроны дерева . Лесники также выполняют измерения объема деревьев . Подробное руководство по этим основным измерениям приведено в Руководстве по измерению деревьев Восточного общества коренных деревьев ^[1] Уилла Блозана. ^{[2] [3]}

Это сводки того, как измерять деревья, также представленные различными группами, участвующими в документировании больших деревьев по всему миру. К ним относятся, среди прочего: a) Руководство по измерению деревьев Американских лесов; ^[4] b) Национальный реестр больших деревьев - Деревья-чемпионы Австралии: Измерение деревьев, чемпионы и проверка; ^[5] c) Реестр деревьев: Уникальная запись примечательных и древних деревьев в Британии и Ирландии - Как измерять деревья для включения в Реестр деревьев ; ^[6] и d) Фонд примечательных деревьев Новой Зеландии. ^[7] Другие измеряемые параметры включают объем ствола и ветвей, структуру полога, объем полога и общую форму дерева. Обзоры некоторых из этих более сложных измерений обсуждаются в Blozan выше и в "Протоколах измерения поиска цуги" Уилла Блозана и Джесса Риддла, сентябрь 2006 г., ^[8] и моделирование ствола дерева Робертом Леверетом ^[9] и Леверетом и другими. ^[10] Соответствующие протоколы измерений для многоствольных деревьев и других более экзотических форм определены менее четко, но некоторые общие рекомендации представлены ниже.

Высота дерева — это вертикальное расстояние между основанием дерева и самой высокой веточкой на вершине дерева. Основание дерева измеряется как по высоте, так и по обхвату, как высота, на которой сердцевина дерева пересекает поверхность земли под ним, или «где пророс желудь». ^{[2] [3]} На склоне это считается серединой между уровнем земли на верхней и нижней сторонах дерева. Высоту дерева можно измерить несколькими способами с разной степенью точности. ^[11] Существуют прямые измерения. Более низкие деревья можно измерить с помощью длинного шеста, вытянутого вертикально к вершине дерева. На более крупные деревья можно залезть и провести измерение рулеткой от самой высокой точки подъема до основания дерева. Расстояние до вершины дерева можно измерить от этой точки, если необходимо, с помощью шеста. Исторически самым прямым методом определения высоты дерева было срубить его и измерить, распластав на земле. ^{[ требуется ссылка ]}

Высоту деревьев можно также измерить дистанционно с земли. Самые основные методы дистанционного измерения высоты — это все вариации измерения палкой. ^{[12] [13]} Высота вычисляется с использованием принципа подобных треугольников. Короткая палка вытягивается вертикально на расстоянии вытянутой руки, ее основание указывает вертикально. Геодезист движется вперед и назад по направлению к дереву до тех пор, пока основание палки над нижней рукой не совпадет с основанием дерева, а верх палки не совпадет с верхушкой дерева. Измеряется расстояние от нижней руки до глаза геодезиста, измеряется расстояние от нижней руки до верхушки палки, а расстояние от глаза до основания дерева измеряется рулеткой. Отношение расстояния от глаза до руки равно расстоянию от глаза до основания дерева, равно отношению длины палки к высоте дерева при условии, что верхушка дерева расположена вертикально над основанием. ^{[ необходима цитата ]}

(расстояние от глаза до основания дерева/расстояние от глаза до основания палки) × длина палки = высота дерева

Второй метод использует клинометр и ленту и обычно применяется в лесной промышленности. ^[14] Этот процесс применяет тригонометрическую функцию тангенса. В этом процессе горизонтальное расстояние измеряется до ствола дерева с точки прицеливания. Угол до вершины дерева измеряется клинометром.

горизонтальное расстояние на уровне глаз до ствола дерева x касательная Θ = высота над уровнем глаз

Если дерево простирается ниже уровня глаз, тот же процесс используется для определения длины ниже уровня глаз, и это добавляется к высоте над уровнем глаз, чтобы определить общую высоту дерева. Разные клинометры имеют разные шкалы отсчетов, но все применяют одну и ту же функцию. Расчеты такие же, как и выше, если он показывает в градусах. Если у него есть процентная шкала, то процент умножается на расстояние до дерева, чтобы определить высоту или протяженность выше и ниже уровня глаз. Другие имеют шкалу 66', где при использовании на расстоянии 66 футов от дерева высота над или под уровнем глаз может быть непосредственно считана со шкалы. Этот тип измерения часто сопровождается ошибками. Процесс предполагает, что верхушка дерева находится прямо над основанием дерева. Верхушка дерева может быть значительно смещена от точки прямо над основанием (или ровной точки на стволе). Типичные ошибки из-за этого эффекта часто составляют порядка 10-20 футов. Более серьезной проблемой является неправильное определение наклоненной вперед ветви для фактической верхушки дерева. Ошибки, связанные с этой ошибкой, могут привести к измерениям, которые отклоняются на многие десятки футов, а некоторые ошибки более сорока футов и более попали в различные списки деревьев-чемпионов, и по крайней мере в двух случаях ошибки превысили 60 футов. ^{[15] [16]}

Третий дистанционный метод называется методом синусоидальной высоты или методом ENTS. ^{[2] [3] [17]} Он требует использования лазерного дальномера и клинометра. В этом методе расстояние до вершины дерева измеряется непосредственно геодезистом с помощью лазерного дальномера. Угол до вершины измеряется клинометром. Высота вершины дерева над уровнем глаз: [высота = синус Θ угла x расстояние до вершины] тот же процесс используется для измерения расширения основания дерева ниже или даже выше уровня глаз. Поскольку измерение выполняется вдоль гипотенузы прямоугольного треугольника, а верхний и нижний треугольники независимы, не имеет значения, смещена ли вершина дерева относительно основания, поскольку это не влияет на расчет. Кроме того, верхние ветви дерева можно сканировать с помощью лазерного дальномера, чтобы определить, какая вершина на самом деле самая высокая, и можно избежать основной ошибки неправильного определения вершины. Если истинная вершина дерева определена неправильно, измерение высоты дерева будет просто на некоторое количество короче и не будет преувеличено. Высота будет правильной для измеряемой цели. С калибровкой, многократными выстрелами и техникой работы со шкалами, которые показывают только ближайший ярд или метр, высота деревьев обычно может быть измерена с точностью до одного фута, используя эту методологию. Другие методы измерения включают съемку с транзитом и тахеометром, метод расширенной базовой линии, метод параллакса и метод трех вертикалей. ^[11]

Обхват — это измерение расстояния вокруг ствола дерева, измеренное перпендикулярно оси ствола. ^[18] Использование обхвата для получения эквивалентного диаметра — это старая лесная мера, которая используется до сих пор. В Соединенных Штатах обхват измеряется на высоте 4,5 фута над уровнем земли. ^{[2] [4]} В других местах мира он измеряется на высоте 1,3 метра, ^[19] 1,4 метра, ^{[5] [20]} или 1,5 метра. ^[21]

Измерение обхвата дерева обычно выполняется путем обертывания ленты вокруг ствола на правильной высоте. Обхват дерева также может быть измерен дистанционно с помощью монокуляра с сеткой, посредством фотографической интерпретации или с помощью некоторых электронных геодезических приборов. ^{[2] [8]} В этих дистанционных методах диаметр, перпендикулярный геодезисту, является тем, что фактически измеряется, и это преобразуется в обхват путем умножения этого числа на пи . Многие деревья расширяются наружу у своего основания. Стандартная высота вверху ствола для определения обхвата легко измерима, и у большинства деревьев она выше большей части базального расширения и дает достаточное приближение размера ствола. Для самых больших деревьев или тех, у которых широкое базальное расширение далеко вверх по стволу, было бы целесообразно также измерить второй обхват над расширением и отметить эту высоту. ^{[ необходима цитата ]}

Если есть значительные низкие ветви, которые появляются ниже этой высоты, игнорируя любые незначительные эпикормовые побеги и мертвые ветви, то обхват следует измерить в самой узкой точке под самой нижней ветвью и отметить эту высоту. Если есть кап или выступ на высоте измерения, то обхват следует измерить непосредственно над выступом или в самой узкой точке ствола под выступом и отметить эту высоту. ^{[ необходима цитата ]}

Если дерево растет на наклонной поверхности, основанием дерева следует считать место, где центр или сердцевина дерева пересекает опорную поверхность ниже, обычно на середине склона вдоль стороны дерева. Если дерево большое и это измерение поместит одну часть петли подпруги ниже уровня земли, то измерение следует проводить на высоте 4,5 футов над уровнем земли на высокой стороне склона. ^{[ необходима цитата ]}

Всегда следует отмечать, является ли измеряемое дерево одноствольным или многоствольным. Одноствольное дерево — это дерево, которое имеет только одну сердцевину на уровне земли. Если дерево имеет более одной сердцевины на уровне земли, его следует указать как многоствольное дерево, а количество стволов, включенных в измерение обхвата, следует указать. Если раструб у основания дерева превышает эту стандартную высоту обхвата, то в идеале следует провести второе измерение обхвата, где это возможно, над базальным раструбом, и отметить эту высоту. ^{[ необходима цитата ]}

Распространение кроны — это мера площади основания или плана кроны дерева, выраженная в диаметре. ^[2] Самым основным измерением распространения кроны является средняя длина двух линий по площади кроны. Первое измерение выполняется вдоль самой длинной оси кроны от одного края до противоположного края. Второе измерение выполняется перпендикулярно первой линии через центральную массу кроны. Два значения усредняются для расчета распространения кроны. Второй метод заключается в том, чтобы взять серию из четырех или более спиц, идущих от стороны центра ствола к краю кроны. Чем больше измерено спиц, тем лучше представлен размер кроны. Распространение кроны в два раза больше среднего значения всех спиц. Для деревьев на открытых участках распространение кроны также можно измерить с помощью аэрофотоснимков, таких как Google Earth. В программу встроены инструменты измерения длины, которые позволяют измерять или усреднять несколько диаметров по кроне. В качестве альтернативы доступны дополнительные программные пакеты, которые позволяют очертить область на изображении Google Earth и рассчитать заключенную область. Затем это можно преобразовать в распространение кроны. ^{[22] [23]} также предоставил четыре варианта измерения площади кроны с помощью компаса и клинометра по внешнему краю кроны или с помощью комбинации измерений от края кроны и до ствола, а также измерений по периметру кроны. При необходимости можно также измерить максимальный размах кроны и максимальную длину ветвей. ^{[ необходима цитата ]}

Объемы кроны можно измерить как расширение базового измерения распространения кроны. Один из методов заключается в нанесении на карту сети точек на внешней поверхности кроны с различных позиций вокруг дерева и нанесении на карту по положению и высоте. Сама крона может быть разделена на более мелкие сегменты, а объем каждого сегмента может быть рассчитан индивидуально. Например, крона может быть разделена на ряд дискообразных срезов по высоте, объем каждого диска может быть рассчитан, а общая сумма всех дисков суммируется для определения объема кроны. Фрэнк ^[24] разработал более простой метод, который требует измерения среднего распространения кроны, высоты кроны от основания до вершины и сопоставления профиля кроны с наилучшим соответствием семейству форм профиля кроны. Метод вычисляет объем, заключенный путем вращения выбранного профиля вокруг оси дерева с учетом измеренной длины кроны и среднего распространения кроны. ^{[ необходима цитата ]}

Измерения объема дерева могут включать только объем ствола или также объем ветвей. ^[25] Измерения объема могут быть получены с помощью наземных или воздушных методов. Наземные измерения производятся с помощью монокуляра с сеткой, лазерного дальномера и клинометра. ^{[2] [8]} Воздушные измерения представляют собой прямые рулеточные измерения, полученные альпинистом на дереве. Монокуляр с сеткой — это небольшой телескоп с внутренней шкалой, видимой через стекло. Монокуляр устанавливается на штатив, а ствол дерева визируется через объектив. Ширина ствола измеряется как определенное количество единиц шкалы сетки. Высота и расстояние до целевой точки измеряются с помощью лазерного дальномера и клинометра. При известном расстоянии, диаметре дерева, измеренном в единицах шкалы сетки, и оптическом масштабном коэффициенте для монокуляра с сеткой, предоставленном производителем и откалиброванном пользователем, можно рассчитать диаметр дерева в этой точке:

Диаметр = (Шкала сетки) X (расстояние до цели) ÷ (оптический фактор)

Серия диаметров дерева вверх по стволу дерева систематически измеряется с использованием этой процедуры от основания дерева до вершины, и их высота отмечается. Некоторые фотографические методы разрабатываются, чтобы позволить вычислять диаметры ствола и сегментов ветвей на фотографиях, которые содержат шкалу известного размера и где расстояние до цели известно. ^{[26] [27] [28]}

Альпинисты могут физически измерить окружность дерева с помощью рулетки. Альпинист будет подниматься на дерево, пока не достигнет самой высокой безопасной точки подъема. Как только эта точка будет достигнута, рулетка натягивается вдоль ствола с помощью спусковой веревки. Верхний конец рулетки слегка закрепляется в этой точке и свободно свисает вниз по стволу. Расстояние от самой высокой точки подъема до вершины дерева измеряется с помощью шеста, который простирается от верхушки дерева до точки крепления рулетки. Эта высота отмечается, и в этой точке измеряется диаметр дерева. Затем альпинист спускается вниз по дереву, измеряя окружность ствола с помощью рулетки на разных высотах, при этом высота каждого измерения соотносится с фиксированной рулеткой, спускающейся вниз по стволу. Независимо от того, используются ли воздушные или наземные методы, измерения диаметра или обхвата не обязательно должны быть равномерно распределены вдоль ствола дерева, но необходимо провести достаточное количество измерений, чтобы адекватно отразить изменения диаметра ствола. ^{[ необходима цитата ]}

Для расчета объема ствола дерево делится на ряд сегментов, при этом последовательными диаметрами являются низ и верх каждого сегмента, а его длина равна разнице высот между нижним и верхним диаметрами. Совокупный объем ствола рассчитывается путем сложения объемов измеренных сегментов дерева. Объем каждого сегмента рассчитывается как объем усеченного конуса, где:

Объем = h(π/3)(r ₁ ² + r ₂ ² +r ₁ r ₂ )

Похожую, но более сложную формулу можно использовать, когда туловище имеет значительно более эллиптическую форму, где длины большой и малой оси эллипса измеряются в верхней и нижней части каждого сегмента. ^{[2] [8]}

В областях, где ствол раздваивается, ствол не будет иметь круглого или простого эллиптического диаметра. Блозан в рамках проекта по поиску цуги ^[8] создал деревянную рамку, которая бы облегала участок неправильной формы, и измерил положение поверхности ствола относительно рамы. Эти точки были нанесены на график, и была рассчитана площадь поперечного сечения неправильной формы ствола. Эта площадь, в свою очередь, была преобразована в эквивалентную круглую площадь для использования в формуле объема.

Многие деревья значительно расширяются наружу у основания, и этот базальный клин имеет сложную поверхность из выпуклостей и впадин. Это становится еще более сложным объемом у деревьев, растущих на склоне. Во многих случаях можно использовать приближения объема этого базального сегмента с использованием наилучших оценок показанных эффективных диаметров. В других случаях картирование отпечатков является вариантом. При картировании отпечатков ровная прямоугольная система отсчета размещается вокруг основания дерева для создания горизонтальной плоскости. Положение нескольких точек на поверхности ствола измеряется относительно рамки и наносится на график. Этот процесс повторяется на разных высотах, создавая серию виртуальных срезов на разных высотах. Затем вычисляется объем каждого отдельного среза, и все они складываются для определения объема базального клина. Тейлор ^{[29] [30]} разрабатывает процесс картирования облаков с использованием технологии оптического сканирования параллакса, при котором вокруг ствола дерева производятся тысячи измерений. Их можно использовать для воссоздания трехмерной модели ствола, и данные об объеме входят в число значений, которые можно рассчитать. ^{[ необходима ссылка ]}

Картографирование полога — это процесс, при котором положения и размеры ветвей в пологе отображаются в трехмерном пространстве. Это трудоемкий процесс, который обычно применяется только к наиболее значимым образцам. Обычно это делается из заданной позиции или ряда позиций в дереве. Для облегчения процесса используются эскизы и фотографии. Деревья забираются на карту, и общая архитектура отображается на карте, включая местоположение главного ствола и всех повторяющихся стволов, в дополнение ко всем ветвям, которые берут начало от стволов. Положение каждой точки разветвления в пологе до определенного размера, а также положения различных повторений, изломов, перегибов или любых других эксцентриситетов в дереве также отображаются на карте. Каждый отображенный ствол и ветвь измеряются на предмет базального диаметра, длины и азимута. Альпинисты измеряют определенные окружности и детализируют другие особенности в пределах дерева ^{[31] [32] [33]}

Не все деревья имеют один ствол, а другие создают дополнительные проблемы измерения из-за своего размера или конфигурации. К необычным формам относятся те формы, которые выросли из-за необычных обстоятельств, которые повлияли на дерево, или те деревья, которые просто имеют необычную форму роста, не наблюдаемую у большинства других видов деревьев. Фрэнк ^[34] предложил систему классификации для различных форм деревьев: 1) одноствольные деревья; 2) многоствольные деревья; 3) клональные поросли; 4) клональные колонии; 5) соединенные и обнимающиеся деревья; 6) упавшие деревья; 7) комплексы деревьев и 8) баньяноподобные деревья; 9) деревья с большими воздушными корневыми системами; и 10) эпифитные деревья. Эта первоначальная структура продолжала развиваться в обсуждениях в рамках NTS, но дает начальное начало и предложения о том, как подходить к измерению этих различных форм роста деревьев. ^{[ необходима ссылка ]}

Поскольку большинство этих деревьев уникальны или необычны по своей форме и не поддаются простым измерениям, рекомендуемый подход ^[35] заключается в написании подробного повествовательного описания дерева с указанием того, какие измерения могут быть выполнены для усиления и лучшего освещения описаний. Эти деревья должны быть задокументированы, даже если результаты представлены в форме письменного повествования, а не в виде набора числовых измерений. ^{[ необходима цитата ]}

Есть некоторые параметры, которые следует постоянно измерять, когда это возможно, например, высота. Площади поперечного сечения, занимаемые стволами и кроной, также являются параметрами, которые обычно измеримы. Другие измерения могут быть сделаны там, где они, как кажется, дополняют повествовательное описание этого конкретного дерева. Местоположение GPS должно быть взято, когда это возможно. При отсутствии инструмента GPS местоположение должно быть взято из Google Maps или топографических карт. Помимо этих основных значений, должны быть записаны такие значения, как количество стволов, превышающих предписанное значение, максимальный обхват самого большого ствола и все, что кажется подходящим для этой конкретной группы деревьев. Фотографии этих необычных деревьев важны, поскольку они могут значительно улучшить понимание того, что описывается, и помочь другим визуализировать дерево. Необходим процесс или система, с помощью которых фотографии конкретного дерева могут быть связаны с описанием дерева в заметках исследователя. Целью повествования и измерений является документирование дерева или группы деревьев. ^{[ необходима цитата ]}

Деревья с одним стволом также могут вызывать проблемы с измерением. Рассмотрим деревья с очень большим обхватом, такие как некоторые секвойи, растущие на западе Соединенных Штатов. Если они растут даже на пологом склоне, если обхват измеряется на высоте 4,5 фута над уровнем земли, где сердцевина дерева выходит из земли, верхняя часть ленты может легко оказаться ниже уровня земли. В этом случае лучшим вариантом будет измерение стандартного обхвата на высоте 4,5 фута над уровнем земли с высокой стороны дерева и указание этого в описании измерения. Если измеряется лес на вершине горы с низкорослыми деревьями высотой всего шесть футов, измерение обхвата, выполненное на высоте 4,5 фута, будет бессмысленным. В случае этих низкорослых деревьев обхват, выполненный на высоте 1 фута над основанием, может быть более подходящим. Измерения обхвата следует проводить на стандартных высотах, когда это возможно. Если это измерение не имеет смысла, следует провести дополнительное измерение обхвата в более подходящем месте и указать эту высоту. ^{[ необходима цитата ]}

Многоствольные деревья являются наиболее распространенной формой после деревьев с одним стволом. Часто они представляют собой отдельные стволы, растущие из одной корневой массы. Это часто происходит у некоторых видов, когда исходный ствол был поврежден или сломан, и на его месте из исходной корневой массы вырастают два или более новых побега. Они генетически одинаковы, но поскольку их форма роста отличается, их следует рассматривать как другую категорию измерений, чем деревья с одним стволом. Эти множественные стволы обычно растут вместе, образуя большую объединенную массу у основания и разделяясь на отдельные стволы на большей высоте. Если это отдельные стволы на высоте груди, то отдельные стволы можно измерить отдельно и рассматривать как отдельные деревья с одним стволом. Если они выросли вместе на высоте груди, то измерение их объединенного обхвата должно быть сделано на этой высоте, количество стволов должно быть включено в указанное измерение обхвата. Если дерево резко расширяется наружу на высоте груди, то обхват следует измерить в самом узком месте между высотой груди и землей, и эта высота должна быть отмечена. Другие рекомендации по измерению обхвата, изложенные для деревьев с одним стволом, такие как низкие ветви и капы, применимы и к многоствольным обхватам. Высота самого высокого ствола в многоствольном образце будет тогда высотой многоствольного образца, а объединенный размах кроны всех отдельных стволов многоствольного образца в совокупности будет многоствольным размахом кроны. Если один из отдельных стволов значительно больше всех остальных, его можно рассматривать как одноствольное дерево. Его обхват измеряется там, где он выходит из объединенной массы, а высота и размах кроны этого конкретного ствола измеряются индивидуально.

Клональные колонии, такие как осина Пандо, могут занимать много акров. Площадь, занимаемая колонией, должна быть измерена, а также размер самого большого отдельного ствола.

Деревья, похожие на баньяны, также состоят из множества стволов, разбросанных по большой площади. Во многих из этих образцов внутренние стволы нелегкодоступны. Подход к их измерению будет заключаться в измерении площади, занимаемой множеством стволов, площади, занимаемой кроной дерева, высоты дерева и любых других измерений, которые исследователь сочтет подходящими. Затем эти измерения будут дополнены повествовательным описанием и фотографиями. Целью во всех этих случаях деревьев необычной формы является документирование их характеристик. ^{[ необходима цитата ]}

Различные виды деревьев, как правило, имеют разные формы, а формы деревьев также различаются в пределах одного вида деревьев. Как общее наблюдение, деревья, растущие на открытом пространстве, как правило, ниже и имеют более широкую крону, в то время как те, что растут в лесной местности, как правило, выше и имеют более узкую крону. В лесных районах деревья вырастают выше и тратят больше энергии на рост в высоту, поскольку они конкурируют с другими деревьями за доступный свет. Часто самые высокие образцы многих видов встречаются там, где они являются вторичным видом на участке и конкурируют за свет с другими более высокими видами деревьев. Высокий лавр ( Umbellularia californica ) высотой 169,4 фута, обнаруженный Зейном Муром ^[36] в государственном парке Генри Коуэлла Редвудс, является примером исключительно высокого дерева нижнего яруса, растущего среди других более высоких видов. ^{[ необходима ссылка ]}

Тернарные диаграммы формы деревьев. Методология графического отображения различных форм деревьев была разработана Фрэнком ^[37] с использованием тернарных диаграмм. Тернарные диаграммы можно использовать для графического отображения любого набора данных, включающего три термина, которые в сумме дают некоторую константу. Обычно эта константа равна 1 или 100%. Это идеально подходит для отображения трех наиболее часто измеряемых размеров деревьев. Первым шагом в анализе является определение того, какой является средняя форма для деревьев в целом. Эти три основных параметра можно выразить как отношение высоты к обхвату к среднему размаху кроны. Некоторые деревья высокие и узкие, а другие низкие и широко раскидистые. Данные, используемые для определения средней формы дерева, получены из таблицы самых больших деревьев каждого из 192 различных видов в наборе данных NTS 2009. ^[38] Средние значения обхвата, высоты и размаха кроны были рассчитаны для измерений, включенных в список. Для набора данных средняя высота составила 87,6 футов, средний обхват — 100,1 дюйма, а средний разброс — 54,9 фута. Для целей анализа не имеет решающего значения, чтобы эти значения были точными. Следующий шаг — стандартизировать каждый измеренный параметр. Количество, измеренное для конкретного дерева, делится на стандартное значение, как определено выше. Следующий шаг — нормализовать набор данных так, чтобы сумма трех параметров, выраженных в процентах, равнялась единице. Это позволяет сравнивать формы разных деревьев разных размеров. Последний шаг — построить эти результаты в виде тройного графика для лучшего сравнения результатов. В качестве примера, данные измерений для 140 живых дубов, измеренных в рамках проекта NTS Live Oak ^[39], были графически отображены с использованием этого процесса.

Кластер, представляющий данные по живому дубу, попадает на крайний край общей картины форм деревьев. Доля высоты показывает максимум 17,23% от значения формы и минимум 6,55%, обхват (минимум 19 футов в наборе данных) показывает максимум 58,25% и минимум 40,25%, а средний размах кроны максимум 49,08% и минимум 30,92%. Эти точки представляют измерения самых крупных образцов живого дуба, измеренных в полевых условиях, и обычно представляют собой открыто растущие образцы, но плотность кластера формы все еще примечательна. Еще интереснее отметить, что, хотя набор данных содержит как многоствольные деревья, так и одноствольные деревья, оба графика находятся в одном и том же плотном кластере. ^[37]

Дендрохронология — это наука о датировании и изучении годичных колец деревьев. Дерево в умеренном и холодном климате обычно отращивает одно новое кольцо каждый год, поэтому теоретически возраст дерева можно определить, подсчитав количество имеющихся колец. Проблема заключается в том, что в некоторые годы, особенно в годы засухи, у дерева не отрастает годичное кольцо. В другие годы, когда вегетационный период прерывается, у дерева может отрасти второе ложное кольцо. Годичные кольца деревьев обычно измеряются путем взятия серии образцов керна. Бур используется для извлечения керна диаметром с карандаш или меньше из живого дерева или из бревна. Для поваленных и мертвых деревьев также может быть взят дисковый участок или «деревянный кукиш», они полируются, кольца идентифицируются, а количество колец и расстояние между ними регистрируются. Сравнивая кольца с нескольких деревьев с помощью перекрестного датирования, дендрохронолог может определить, отсутствуют ли кольца или присутствуют ли ложные кольца. Благодаря этому процессу запись годичных колец дерева может использоваться для исследования прошлых климатических условий. ^{[40] [41]} У тропических деревьев часто отсутствуют годичные кольца, и возраст этих деревьев можно определить с помощью радиоуглеродного датирования образцов древесины деревьев. ^{[ необходима ссылка ]}

Существует два основных списка максимального возраста деревьев. OldList — это база данных древних деревьев, поддерживаемая Rocky Mountain Tree-Ring research. ^[42] Ее цель — определить максимальный возраст, которого могут достичь различные виды в разных местностях, чтобы можно было распознать исключительно пожилых особей. В дополнение к оригинальному OldList Нил Педерсон из Tree Ring Laboratory of Lamont–Doherty Earth Observatory и Columbia University создал восточный OLDLIST, ориентированный на старые деревья в восточной части Северной Америки. ^[43] В дополнение к этим источникам данных о кольцах деревьев существует ITRDB. ^[44] Международный банк данных о кольцах деревьев поддерживается Программой палеоклиматологии NOAA и Мировым центром данных по палеоклиматологии. Банк данных включает в себя сырые измерения ширины кольца или плотности древесины, а также хронологии участков. Реконструированные климатические параметры, включая североамериканскую засуху, также доступны для некоторых районов. Включено более 2000 участков на шести континентах. ^{[ необходима ссылка ]}

Самым старым известным деревом является сосна остистая Большого Бассейна, Pinus longaeva , растущая в Белых горах восточной Калифорнии. Дерево было извлечено Эдмундом Шульманом в конце 1950-х годов, но его возраст так и не был установлен. Недавно Том Харлан завершил датировку старого образца керна. Дерево все еще живо и имеет возраст 5062 года по состоянию на вегетационный период 2012 года. ^[42] Более старые возрасты указаны для побегов, растущих из корней или клоновых колоний, но эти значения не относятся к отдельному стволу, который сохранялся в течение этого периода. Считаются ли они более старыми деревьями или нет, зависит от определения термина «дерево». ^{[ необходима цитата ]}

Несмотря на обширные объемы работы, проделанной дендрохронологами по исследованию деревьев, максимальный возраст, достижимый для большинства распространенных видов, не ясен. Дендрохронологи обычно сосредотачиваются на деревьях, которые, как известно, имеют большую продолжительность жизни при исследовании участка. Это связано с тем, что их целью является палеоклиматическая реконструкция или археологическое исследование, а более долгоживущие деревья предоставляют более длительные записи данных. Большинство видов, которые считаются короткоживущими, не были систематически исследованы и перекрестно датированы. Общество коренных деревьев ^[45] составляет базовые подсчеты колец для многих из этих видов, чтобы лучше понять возрастную структуру лесов, которые они исследуют, с признанием того, что подсчеты колец могут быть неверными из-за отсутствующих или ложных колец. ^{[ необходима цитата ]}

American Forest Formula . American Forests ^[4] разработала формулу для расчета очков деревьев для определения деревьев-чемпионов для каждого вида. Три измерения: окружность ствола (дюймы), высота (футы) и средний размах кроны (футы). Деревья одного вида сравниваются с помощью следующего расчета:

Окружность ствола (дюймы) + Высота (футы) + ¼ Средний размах кроны (футы) = Общее количество баллов.

American Forests National Big Tree Program — крупнейшая в мире программа с координаторами во всех пятидесяти штатах и ​​округе Колумбия, которая используется в качестве модели для нескольких программ Big Tree по всему миру. American Forests описывает ее как движение за сохранение, направленное на поиск, оценку и защиту самых больших видов деревьев в Соединенных Штатах, с более чем 780 коронованными чемпионами каждый год, с еще 200 видами без коронованного чемпиона в 2012 году, и задокументированными в их двухгодичной публикации — National Register of Big Trees. Программа действует с 1940 года. ^{[ необходима цитата ]}

Например, Австралийский национальный реестр больших деревьев ^[46] использует формулу Американских лесов. Отдельные измерения указаны с использованием как имперских, так и метрических значений. Деревья должны быть одноствольными на высоте 1,4 м над землей, где измеряется окружность. Они пишут, что сделать австралийские баллы деревьев напрямую сопоставимыми с США важно, потому что австралийцы могут просматривать Американский реестр больших деревьев и получать немедленное и большое удовольствие, сравнивая своих чемпионов с нашими, и наоборот для североамериканских энтузиастов деревьев, просматривающих наш NRBT. ^{[ необходима цитата ]}

Индекс размеров деревьев . В дополнение к формуле Американского лесного общества Native Tree Society использует альтернативный подход для сравнения относительных размеров деревьев как в пределах одного вида, так и по сравнению с другими. ^{[3] [47]} Индекс размеров деревьев (TDI) легко адаптируется и может быть настроен для отражения атрибутов отдельного дерева и того, как они сравниваются с самым большим известным образцом. Предпосылка заключается в том, что конкретным размерам дерева присваивается значение (процент), которое отражает его относительный ранг по сравнению с максимальным известным для того же размера для вида. Например, самый высокий известный восточный тсуга получит значение 100 для высоты, поскольку он представляет 100% максимального известного значения для вида. Более низкое дерево, которое составляет 75% от максимальной известной высоты, получит значение 75 для своей высоты. Аналогично, значения диаметра и объема будут определяться относительным значением при ранжировании по сравнению с известными максимумами. При трех ранжированных атрибутах максимальное значение TDI теоретически будет 300. Однако это будет представлять одно дерево, демонстрирующее все три максимума, что маловероятно. Однако, кажущийся размер дерева может быть получен путем ранжирования кумулятивных значений по отношению к теоретическому максимуму. Масштабирование дерева, близкое к 300, предполагает, что это был почти самый большой образец, теоретически возможный на основе известных в настоящее время максимумов. Двухзначный TDI с использованием высоты и обхвата был представлен для 259 белых сосен (Pinus strobus) организацией Friends of Mohawk Trail State Forest в MA DCNR в 2006 году. ^[48] Значения TDI в наборе данных варьировались от 172,1 до 125,2 из возможного максимума в 200. ^{[ требуется ссылка ]}

Исследования показали, что на некоторых рынках деревья составляют до 27% оценочной стоимости земли, и приводят следующую таблицу ^[49] , которую можно экстраполировать с осторожностью.

Они, скорее всего, используют диаметр, измеренный на высоте груди, 4,5 фута (140 см) над землей, а не больший диаметр основания. Общая модель для любого года и диаметра:

Значение = 17,27939*(диаметр^2)*1,0279^(год-1985) ...предполагая инфляцию 2,79% в год. ^[51]

Правая часть этого уравнения записывается для вставки в Excel или Google для выполнения расчета. Экстраполяции из любой модели могут сильно различаться, поэтому оценки стоимости для диаметров более 30 дюймов (760 мм) могут быть ограничены, чтобы стоимость деревьев не превышала 27% от общей оценочной стоимости земли.

Как и в случае с любым другим научным исследованием, крайне важно установить местоположение исследуемых деревьев. Без этой информации местоположение дерева может быть потеряно, и другие исследователи не смогут переместить дерево в будущем. Существует также вероятность того, что одно и то же дерево может быть ошибочно идентифицировано и повторно измерено как другое дерево. Местоположение GPS должно быть взято для каждого измеренного дерева. GPS в большинстве случаев достаточно точен, чтобы различать местоположение конкретного дерева. Фактическая точность, которую достигают пользователи, зависит от ряда факторов, включая атмосферные эффекты и качество приемника. Реальные данные, собранные FAA, показывают, что некоторые высококачественные приемники GPS SPS в настоящее время обеспечивают лучшую горизонтальную точность, чем 3 метра. ^[52] Если GPS недоступен, то приблизительные данные о широте и долготе должны быть топографическими картами или источниками аэрофотоснимков, такими как Bing Maps, Google Earth или аналогичные сервисы.

Несколько крупных групп деревьев ведут интерактивные базы данных с информацией о деревьях. Различные типы информации доступны в различных базах данных, и существуют различные требования к вводу данных. American Forests предоставляет поисковую базу данных своих деревьев-чемпионов ^[53] и в 2012 году включила данные о 780 видах деревьев. Большинство отдельных крупных государственных программ администрируются через American Forest Big Tree Programs. ^[54] Native Tree Society имеет свою собственную базу данных Trees Database ^[55] с требованием, чтобы введенные деревья соответствовали стандартам измерения высоты. Существуют также базы данных, поддерживаемые Australian's National Register of Big Trees, ^[56] The New Zealand Tree Register, ^[57] Monumental Trees ^[58] (в первую очередь ориентированную на Европу, но включающую деревья из других частей света) и The Tree Register - уникальный отчет о выдающихся и древних деревьях в Британии и Ирландии. ^[59]

Есть много других сайтов, поддерживаемых группами и отдельными лицами, которые включают таблицы больших деревьев определенной области, определенного вида или просто самых крупных особей. Некоторые из них включают Landmark Trees, ^[60] Native Tree Society, ^[61] Old Trees in The Netherlands and Western Europe, ^[62] the big eucalypts of Tasmania and Victoria, ^{[63] [64]} and the Old Growth Forest Network. ^[65]

Во всех случаях собранные данные должны быть организованы в удобный для поиска формат, который можно использовать. Native Tree Society предоставляет бесплатную загружаемую электронную таблицу Excel, которую можно использовать для организации наборов данных по деревьям Tree Measurement Data Spreadsheet. ^[66] Электронная таблица может быть изменена в соответствии с потребностями пользователя.

Индекс Ракера — это семейство индексов, которые используются для сравнения популяции деревьев на разных участках. ^[67] Он не зависит от вида и может применяться к участкам разных размеров. Базовый индекс Ракера — это мера общей высоты дерева. Индекс высоты Ракера 10 или RI10 — это числовое среднее значение высоты в футах самой высокой особи каждого из десяти самых высоких видов на участке. Конкретный вид попадает в индекс только один раз. Индекс обеспечивает численную оценку как максимальной высоты, так и разнообразия доминирующих видов. Высокие значения индекса являются результатом многих факторов, включая климат, топографию, почвы и отсутствие нарушений. В то время как самые обширные участки выигрывают от большего разнообразия среды обитания и большего количества отдельных деревьев, некоторые исключительные участки довольно малы. Индекс высоты Ракера по сути является укороченной версией полного профиля всех видов, обнаруженных на определенном участке. ^{[ необходима цитата ]}

Также можно рассчитать вариации индекса Ракера. Если на участке большое разнообразие видов, RI20 можно рассчитать с использованием двадцати видов. Для участков с ограниченными данными или низким разнообразием видов можно рассчитать RI5 только с пятью видами. Индекс обхвата Ракера или RGI10 также можно рассчитать с использованием обхвата особи с наибольшим обхватом в каждом из десяти самых упитанных видов на участке. ^{[ требуется ссылка ]}

Индекс высоты Ракера или индекс Ракера имеет множество преимуществ, которые делают его полезным измерением при сравнении различных участков произрастания высоких деревьев:

1. Формула проста, недвусмысленна и проста в применении;
2. Индекс может применяться к лесам любой территории с любым составом деревьев;
3. Для получения высокого значения индекса требуется достаточно разнообразная смесь деревьев; и
4. Чтобы получить достаточное разнообразие деревьев большой высоты, требуется как минимум небольшой или большой участок леса и достаточно тщательное обследование для получения высокого значения RI.

В январе 2012 года ^[68] рассчитанный индекс Ракера для мира составил 312,39 футов. Индекс Ракера для западного побережья Северной Америки, а также для всей Северной Америки составляет 297 ^[69] RI10 для национального парка Грейт-Смоки-Маунтинс составляет 169,24, ^[68] самого высокого места на востоке США. Для северо-востока США RI10 составляет 152,6, а для юго-востока, за исключением GSMNP, RI10 составляет 166,9. ^[70]

• правило ветвления да Винчи
• Инвентаризация леса