掌握了万能公式之后,你就可以轻松算出一棵已经被砍倒的树木的树干体积了,无论这棵树长得更像圆柱体、圆锥体还是圆台体。你只需要测量出四个数据就够了:树干的长度以及上、中、下三个截面的面积。
上下截面的面积很容易测量,只是中间截面的面积需要使用林业人员专用的工具“量径尺”(图1-18)才好测量。不过这种不便也并非不可克服,你可以利用绳子测量出树干的圆周长,再除以 ,便可以求出圆周的直径了。其实,在实际运用中,这样计算得出的数值的精确度已经足够了。如果我们完全把树干当成圆柱来计算,把树干中间截面的直径看作与圆柱底面直径完全相等,这样计算得出的结果会不太精确:通常会比实际结果小12%。然而,如果我们选择用分段的形式计算一,把算出的每段类似圆柱的树干体积相加,这样得出的树干整体体积却是相对准确的,误差值通常在2%~3%。
刚才讲的关于树干体积的计算方法都仅适用于已被砍倒的树木,对于还没被砍倒的树木来说,这个计算方法就不适用了。在不上树的情况下,你只能量得大树底部的直径,以此作为计算数据得出一个非常大概的近似值,实际上,有些专业的林业人员也是这么做的。
图1-18 量径尺(左)和千分尺(右)
图1-19 测量生长中的大树的体积
林业人员还有一样工具——“材积系数表”,通过查表,可以得知在你大概齐胸高度(最方便的测量高度),也就是130厘米处时所测量的树木体积与等高等直径圆柱体的体积比例,如图1-19所示。不过,既然树干形状多种多样,“材积系数表”中的数据当然会因为不同的树种或高度而有所差别。只是,这种差别还比较小:如对于林中的松树和云杉树,其对应的数值一般在0.45~0.51这个范围内变化,通常为0.5。这意味着,树干实际的体积数据,等于用这个方法测量出的等高等直径圆柱体体积的一半。前面我们已经说过,这样计算得出的数值只是一个大概的近似值,与实际体积相比,其误差一般为2%~10%。
很显然,知道了树木的体积,你想要估算出它的质量就很方便了。以松树为例:你只需要弄清楚每立方米松树的质量是600~700千克就行了。如果你测出了一棵松树的高度是28米,齐胸高度的树干周长是120厘米,你就可以通过计算知道这个圆柱的截面积大概是1 100平方厘米或者0.11平方米,而树干体积大概为 ×0.11×28≈1.5立方米。假设松树木材平均每立方米的质量为650千克,则1.5立方米木材的质量大概是1吨(1000千克)。