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      Excel基于樹高模型與二元材積公式聯(lián)動計算林分蓄積量

      2020-08-19 06:47:29蔣興明
      電腦知識與技術(shù) 2020年19期

      蔣興明

      摘要:測定林分蓄積量是林分調(diào)查的主要目的之一,該文介紹使用Excel以樹高模型及二元材積公式聯(lián)動自動計算林分蓄積量的方法,以及使用相對樹高曲線模型計算林分蓄積量的方法。利用Excel的插入表格及定義名稱功能使得表格數(shù)據(jù)的引用不受數(shù)據(jù)增減變動的影響。

      關(guān)鍵詞:插入表格;定義名稱;樹高模型;二元材積公式;相對樹高曲線模型;林分蓄積量

      中圖分類號:TP317 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

      文章編號:1009-3044(2020)19-0219-03

      開放科學(xué)(資源服務(wù))標(biāo)識碼(OSID):

      1 背景

      林分蓄積量是林分中所有活立木單株材積的合計(簡稱蓄積量),是衡量森林質(zhì)量的關(guān)鍵因子,是鑒定森林?jǐn)?shù)量的主要指標(biāo),也是評價森林固碳能力的重要指標(biāo)[1],測定林分蓄積量是林分調(diào)查的主要目的之一,它為森林經(jīng)營和采伐利用提供重要的數(shù)量依據(jù)。為了提高測定效率,一般采用預(yù)先編制好的立木材積表(簡稱材積表)確定蓄積量。材積表是我國森林資源清查和森林經(jīng)營中測定蓄積量的主要數(shù)表,材積表有一元材積表、二元材積表和三元材積表,其中根據(jù)材積與胸徑、樹高兩個因子的關(guān)系編制的材積表稱為二元材積表,它是最基本的材積表,又稱為標(biāo)準(zhǔn)材積表[2]。

      傳統(tǒng)上,應(yīng)用二元材積表測算蓄積量,一般要經(jīng)過調(diào)查取得每個徑階的株數(shù)、平均胸徑和平均樹高,繪制胸徑一樹高曲線(簡稱樹高曲線),根據(jù)每個徑階在樹高曲線上查得所對應(yīng)的樹高(稱為徑階平均高),再依據(jù)徑階和徑階平均高在二元材積表中查出各徑階的單株平均材積(稱為單株材積),徑階單株材積乘以徑階的株數(shù),計算出各徑階的林木材積,匯總各徑階材積即得林分蓄積量[2]。

      本文以胸徑一樹高曲線模型(簡稱樹高模型)和二元材積公式聯(lián)立計算林分蓄積量,不必繪制樹高曲線,也不用查數(shù)表,而且,可以針對不同林分樹種選擇使用最優(yōu)樹高模型[3-4],同樣可以選擇不同樹種所對應(yīng)二元材積公式,利用Excel( 2016年版)關(guān)聯(lián)兩者,就可適用于不同林分樹種蓄積量的自動計算,具有現(xiàn)實意義。

      2 創(chuàng)建工作表

      2.1林分樹高調(diào)查表

      將Sheetl命名為“林分樹高調(diào)查表”,用于錄入林分樹高調(diào)查的數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)可按徑階整理后的平均胸徑和平均樹高錄入,也可按單株實測的胸徑和樹高錄入。本文數(shù)據(jù)來源于西藏林芝云杉樹高曲線模型研究[4],創(chuàng)建并錄人數(shù)據(jù)(見圖1一①)。

      2.2 樹高模型表

      將Sheet2命令為“樹高模型表”,用于錄入模型的參數(shù)及計算各個模型的林分徑階平均高。該表分兩個部分,一部分用于錄入樹高模型的參數(shù)(見圖2),一部分用于計算林分徑階平均高(見圖3)。林分徑階平均高的獲得,傳統(tǒng)方法是在樹高曲線上查得[5],在此利用樹高模型計算林分徑階平均高,但不同樹種林分的最優(yōu)樹高模型不同,需要根據(jù)實際林分?jǐn)M合的最優(yōu)樹高模型編輯該表中的模型及參數(shù)。

      H列的公式是用連接符“&”將模型參數(shù)按模型結(jié)構(gòu)式連接成表達(dá)式(見圖2)。比如H3單元格要表達(dá)的模型是線性H=aD+b模型,其連接式:=”=”&D3&”*D+(“&E3&”)”顯示的表達(dá)式:=0.455855492*D+(2.740860608)。從I列起,各列用于計算各個模型的林分徑階平均高(見圖3),稍后再處理表中內(nèi)容。

      2.3 材積參數(shù)表

      將Sheet3命名為“材積公式參數(shù)表”,用于錄入不同樹種二元材積公式的參數(shù)(見圖4)。二元材積模型比較多[6],本文使用與國家二元材積模型相同的材積公式[7],即:

      v一aDbH‘

      (1)

      V-材積

      D-胸徑(徑階中值)

      H-樹高(徑階平均高)

      a、b、c——常數(shù)

      根據(jù)生產(chǎn)實踐需要,可不斷完善常用樹種的二元材積公式表[8-9],作為計算材積時選擇使用。

      2.4 林分蓄積量計算表

      將sheet4工作表命名為“林分蓄積量表”,該工作表由一個主表格(見圖5-①)和一個輔助表格(見圖5一②)兩部分構(gòu)成。主表格用于計算蓄積量,輔助表格用于選擇樹高模型及樹種材積公式,兩表格聯(lián)動完成蓄積量的計算,主表的計算將隨輔助表格對樹高模型及樹種組的選擇而變,實現(xiàn)不同林分樹種蓄積量的計算。主表格只需完成表頭及表標(biāo)題部分的創(chuàng)建,輔助表格輸入有底紋單元格部分的內(nèi)容,其他內(nèi)容稍后處理。

      3 插入表格

      林分不同,調(diào)查的數(shù)據(jù)多少不確定,為了方便對各列數(shù)據(jù)的引用,且不受數(shù)據(jù)增減變動的影響,數(shù)據(jù)更新時,關(guān)聯(lián)的內(nèi)容也會動態(tài)更新,需對Sheetl(林分樹高調(diào)查表)作“插入表格”處理。具體方法是:通過菜單插入表格(見圖1一②)打開創(chuàng)建表對話框(或者Ctrl+T),在表數(shù)據(jù)的來源中框選表區(qū)域$A$2:$D$19,同時勾選表包含標(biāo)題(見圖1一③),確定后在菜單欄就有了表格工具,將“篩選按鈕”前的勾取消,并選擇一個合適的表格樣式(見圖1一⑤),同時將表名稱改為“林分樹高表”(見圖1-④)。

      按上述方法“插入表格”處理時,表格只要有標(biāo)題行就可以進(jìn)行。將Sheet2(樹高模型表)中處理樹高模型及參數(shù)區(qū)域部分(不包含表頭,下同)“插入表格”,并改表名稱為“模型參數(shù)表”(見圖2),同時將模型徑階平均高部分(見圖3)“插入表格”,改表名稱為“模型徑階高表”。將Sheet3(材積公式參數(shù)表)插入表格的表名稱改為“材積參數(shù)表”,Sheet4(林分蓄積量表)只對主表格進(jìn)行“插入表格”處理,表名稱改為“蓄積計算表”,輔助表格不處理。

      4 定義名稱

      上述插入表格為動態(tài)引用各列數(shù)據(jù)提供了方便,但為了減少引用公式的繁雜性,便于閱讀和修改,按Ctrl+F3打開“名稱管理器”,對相關(guān)內(nèi)容的名稱定義見表1。

      5 完善表格內(nèi)容

      5.1 模型徑階高表

      Sheet2中各個模型徑階平均高的計算公式是按樹高模型結(jié)構(gòu)式進(jìn)行編輯的。比如I列是以線性模型計算林分平均高,先在13單元格中輸入公式“=IFERROR(IF(林分徑階=””,””,ROUND($D$3*林分徑階+$E$3,2)),””)”,向下快速填充的行數(shù)不得少于Sheetl中數(shù)據(jù)的行數(shù)相同,只可多不可少。式中“林分徑階”是定義名稱(見表1),用ROUNDO函數(shù)保留2位小數(shù),當(dāng)Sheet2的“模型徑階高表”多于Sheetl(林分樹高調(diào)查表)數(shù)據(jù)行時,多余部分單元格顯示#VLUE!,IFERRORO函數(shù)是讓這部分出錯時不顯示。其他列的公式輸入后回車即會自動填充,具體公式不再贅述。

      5.2 蓄積量計算輔助表格

      輔助表格的數(shù)據(jù)來源主要是對“樹高模型表”和“材積參數(shù)表”的引用。

      15、111是利用“數(shù)據(jù)驗證”創(chuàng)建的下拉列表,序列的來源分別是:“=模型名稱”和“=材積樹種組”。對模型參數(shù)和材積公式參數(shù)的引用具體見表2。

      N6單元格引用的是Sheet2中C列的樹高模型結(jié)構(gòu)式,結(jié)構(gòu)式是用插入公式編輯器編輯的對象,對其引用方法是:利用“插圖”下的“屏幕剪輯”(或其他截圖軟件)隨意截取大小適當(dāng)?shù)膱D片放在該單元格中,并調(diào)整大小,在該截圖被選中的情況下,在“編輯欄”中輸入“=模型方程”。

      當(dāng)在輔助表中選擇樹高模型時,Sheet2中與之對應(yīng)的內(nèi)容要突出顯示,以方便閱讀。具體方法是:先要選擇需要高亮顯示區(qū)域中的任一單元格,此處為“模型參數(shù)表”區(qū)域,然后利用開始菜單下“條件格式”的“管理規(guī)則”,打開“條件格式規(guī)則管理器”,“新建規(guī)則”選擇“使用公式確定要設(shè)置格式的單元”,輸入“=$B3=蓄積量表!$1$5”并設(shè)置格式后確定,在管理器的“應(yīng)用于”中輸入“=模型參數(shù)表”后回車。同法設(shè)置“模型徑階高表”,公式為“=I$2=蓄積量表!$1$5”,應(yīng)用于為“=模型徑階高表”。對Sheet3中“材積參數(shù)表”也進(jìn)行高亮顯示設(shè)置,公式為“=$B3=蓄積量表!$I$1l”,應(yīng)用于為“=材積參數(shù)表”。

      在主表格A3單元格中輸入“=IFERROR(IF(林分徑階=””,””,林分徑階),””)”,然后快速填充,填充的行數(shù)不得少于Sheetl(林分樹高調(diào)查表)中數(shù)據(jù)的行數(shù)相同。

      D列的單株材積是A列“徑階”和C列“徑階平均高”代人(1)式編輯的計算公式,E列徑階材積是“株數(shù)”與“單株材積”的乘積,F(xiàn)列是計算實測樣木的材積,在實踐中,當(dāng)按單株樣木記錄樹高調(diào)查時,可將樣木的實測直徑和實測樹高代人(1)計算材積[10],相關(guān)公式見表3。

      6 相對樹高曲線模型

      對于單層純林而言,徑階平均高與林分平均高的比值稱為相對樹高,各徑階中值(簡稱徑階)與林分平均直徑的比值稱為相對直徑,相對直徑一相對樹高之間的相關(guān)曲線模型即為相對樹高曲線模型。應(yīng)用相對樹高曲線模型法估測林分材積,在不增加野外實測樹高曲線工作量的條件下,能排除用一元材積表導(dǎo)致的大偏差,具有顯著提高精度和效率的作用[11-12]。

      林分平均直徑、林分平均高是林分調(diào)查時的必測因子。應(yīng)用相對樹高曲線模型可以求得各徑階平均高,就可應(yīng)用二元材積公式計算林分蓄積。方法是:每木調(diào)查獲得徑階、株數(shù)分布,同時測定林分平均高,計算出林分平均直徑,就可將各徑階除以林分平均直徑求得相對直徑,將相對直徑代人相對樹高曲線模型計算相對樹高,再將相對樹高乘以林分平均高,可得各徑階平均高。有了每木調(diào)查的徑階和計算所得的徑階平均高,就可用二元立木材積公式計算各徑階材積和林分蓄積[13]。

      據(jù)此,將圖1一⑥中的胸徑一欄的值改為相對直徑,刪除樹高欄,樹高模型表(見圖2)中模型參數(shù)改用相對樹高模型的參數(shù),模型徑階高(見圖3)的各模型計算式中的直徑值要改用相對直徑值,則模型計算的樹高就為相對樹高,蓄積量計算表中徑階平均高的值(見圖5)要改為相對樹高與林分平均高的乘積,刪除樣木材積欄。這樣就可使用相對樹高曲線模型與二元材積公式進(jìn)行林分蓄積量的計算。

      7 結(jié)論與討論

      本文以求林分蓄積量探討兩個方程聯(lián)立的Excel解決方法。由于林分樹種千差萬別,最優(yōu)樹高模型和二元材積公式也就因林而異,通過建立計算輔助表的方式就可適用于不同林分樹種蓄積量計算。使用時,錄入樹高調(diào)查數(shù)據(jù)后,在輔助表中選擇樹高模型和樹種組即可自動完成。但存在當(dāng)“林分樹高表”增加數(shù)行超過“模型徑階高表”“蓄積量計算表”原有行數(shù)時需要手動調(diào)整擴(kuò)大。

      參考文獻(xiàn):

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      【通聯(lián)編輯:謝媛媛】

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