通过上一节的学习,你已经学会了一个万能公式,可以直接拿来测量砍下来的树干的体积,当然这个体积只是个近似值,测量时不用考虑它究竟是什么形状的几何体,不管是圆柱体还是圆锥体或者是圆台。
要实现这一点,就要测出四个值:树干的近似长度,它的近似上底面,近似下底面以及近似中间截面的面积。测出上、下底面的面积很简单,只需要测量出直径就可以了,但要测出中间截面,则需要借助一种叫量径尺的特殊设备,如图19所示,具体的测量方法如图20所示。
图19 用量径尺测量树的直径
图20 量径尺(左)和微分尺(右)
这里要思考一个问题,如果不借助量径尺,是否就真的无法测量了呢?
很多事情往往都是先出现问题然后再出现解决的办法,不借助量径尺,是否就没有办法了呢?答案显然不是,只需要用一条细绳量出树干中间截面的周长,除以 ,就可以得到这个圆的直径了。
这样计算出来的树干体积,它的精确度已经足够应付许多实际工作上的需要了。假设一个条件,还能将这个测量变得更简单。方法就是将树干当作圆柱计算,这样的话树干中间部分的直径就是这个圆柱的直径。当然这样会使精确度偏低,计算出来的结果会比实际值小12%左右。
还有一种方法,计算出来的值低于实际值2%~3%,就是将树干分段来计算,以每两米作为一段,将每一段看作一个圆柱,分别计算出体积,然后加到一起。这种方法会麻烦一些,但结果更准确。
上面提到的这几种方法对于长在地上的树是不适用的,因为需要爬到树上进行测量,所以这种方法明显不适合大片树林。在这种前提下,我们测量一棵树体积的近似值是客观环境所决定的。
如果职业森林工作者遇到这种情况,他们所采用的方法是利用“材积系数表”,如图21所示,根据表中的数值,你测量出齐胸高度,也就是130厘米处的树径值,因为在这个高度测量树的直径最为方便,那么你所测量的树的体积,实际上等于这一高度和直径的圆柱的体积的百分之几。这一点在图中一目了然。当然这个表中的数值对于不同形状、不同高度、不同种类的树是各不相同的,因为树干的形状不是固定不变的,甚至可以说是各种形态的,但幸运的是有规律可循,根据规律计算出来的差值并不大。对于松树和柏树这类近似笔直的树,这个数值在0.45到0.51之间,为方便可以取个中间值0.5。
图21 大树体积的测算
因此,我们能够这样来测量长在地上的针叶树的体积,而不会出现重大的误差:以树高和齐胸的高度处测量出的树径来计算圆柱的体积,树干的实际体积就是它的一半。
上面测量的结果,只是一个近似值,但是它和树干的实际体积相差并不大,小的话约2%,大的话约10%。这个方法的使用范围比较有限,只能用于像松树这类笔直规整的大树,对于枝叶繁茂的大树,则不能使用这种计算体积的方法。
在这个条件下要估计长在地上的树干的重量就只差一步了。只要知道每立方米“新鲜的”松柏树干重600~700千克就足够了。
例如,你站在一棵柏树面前,测出了它的高度是28米,量出齐胸高度的树干周长是120厘米,换算成米也就是1.2米,那么这个圆柱的截面积大约就是11000平方厘米,换算成米也就是1.1平方米,树干的体积是 ×1.1×28≈15立方米。假设新鲜的柏树木材每立方米平均重650千克,那么15立方米的木料的重量大约是10000千克,也就是10吨。