立木胸徑持續測量系統技術應用案例

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立木胸徑持續測量系統技術應用案例為了揭示樹木的精準生長規律，建立樹木近真值的生長模型，彌補傳統依靠人工即時測量、年度測量來推算樹木生長情況的過程中，因人工測量和統計造成的數據誤差並降低人工測量成本，同時又兼顧國外儀器成本高等問題，項目組自2018年開始，聯合北京林業大學等科研單位共同開展立木胸徑持續測量系統研發工作。自2019年開始在浙江農林大學校園內布置森林小樣地，布置茅坑圍式樹木胸徑持續測量系統，涉及3個樹種15棵樹木。通過分析精確掌握了測量區域相關樹木全年、每個月、每日的生長規律，並與環境監測因子進行關聯分析，從而準確掌握了樹木生長變化以及與環境監測因子間的關係。

目錄

二、主要解決的問題

立木胸徑持續測量系統有效解決了目前林業上對立木胸徑難以精準、持續、低成本測量問題，降低了林地調查的人工測量成本和人工測量、統計中帶來的數據誤差，實現了樹木胸徑自動、定時、持續測量、存儲、傳輸,配合軟件實現樹木持續測量、分析一體化，並與環境監測因子實現關聯分析，為森林資源調查，區域樹木生長模型的建立以及生態學研究等提供了科學依據。

三、技術要點

立木胸徑持續測量系統主要由下位機採集設備、拉繩傳感器裝置盒、數據收集基站（Sink節點）和數據管理軟件等四部分組成。下位機採集設備內放置有PCB電路板，鋰電池、無線通訊ZigBee芯片、AD轉換模塊和時鐘模塊，盒子下面開孔可接入拉繩傳感器訊線引出；數據收集基站（Sink節點）由PCB電路板、鋰電池、ZigBee通訊芯片、Lora通訊芯片和表面顯示屏等五部分組成。該系統基於傳感器、嵌入式、計算機等技術，可以實現實時、持續獲取立木胸徑生長量數據，同時降低了人工測量成本，避免了人為測量、統計等帶來的數據誤差。

立木胸徑持續測量系統配備相應的數據管理軟件，實現了上位機軟件與嵌入式持續測量裝置之間的通信。主要用於持續測量裝置節點數據測量後，數據返回至上位機軟件供研究人員進行後續處理、分析和展示。

該系統集自動持續測量、數據匯集、儲存、管理分析於一體，具有功耗低、反應靈敏、測量精確等特點。同時降低了人工成本，避免了人為測量、統計等帶來的數據誤差。

四、應用成效

該系統目前已在浙江農林大學校園內森林樣地布置近三年，涉及3個樹種。通過對系統測量的數據分析，精確掌握了測量區域內相關樹木全年、每個月、每日的生長情況，並與環境監測因子進行關聯分析，從而準確掌握樹木生長變化與環境監測因子間的關係。2022年，項目組將進一步擴大系統應用範圍，在浙江省布置的固定樣地，錢江源--百山祖國家公園內部署應用，以進一步檢測和優化系統性能。

五、適用範圍

立木胸徑持續測量系統適合於森林資源調查、區域樹木生長模型構建以及生態學研究等過程中的數據採集與分析。