vyjádření rozměrů kmene

Prezentace na téma: "vyjádření rozměrů kmene"— Transkript prezentace:

1 vyjádření rozměrů kmene
Objem a tvar kmene Objem kmene se stanoví podle vztahu: tloušťka výška výtvarnice (vyjádření tvaru kmene) vyjádření rozměrů kmene

2 Příčný průřez kmene Kmen má na průřezu obvykle nepravidelný tvar (vliv dřeviny, stanoviště, svahu, převládajících větrů, konkurenční vztahy, tvar koruny,…) Přesná plocha průřezu se dá stanovit jen na kmenových kotoučích nebo speciálními vědeckými metodami (např. počítačová tomografie) Prakticky se skutečný tvar příčného průřezu nahrazuje kruhovou plochou g

3 Kruhová plocha kmene změřením libovolné tloušťky d, ze které se stanoví kruhová plocha podle vzorce pro obsahu kruhu změřením dvou na sebe kolmých tlouštěk v libovolném směru, přičemž do vzorce pro obsah kruhu se dosadí jejich průměr změřením maximální tloušťky dmax a na ni kolmé tloušťky dk a výpočtem plochy příčného průřezu podle vztahu pro plochu elipsy změřením obvodu kmene a výpočtem kruhové plochy

4 Kruhová plocha kmene – přesnost stanovení
nejméně přesné je stanovení jednoho příčného průřezu změřením jedné libovolné tloušťky – možná chyba je až % změření 2 tlouštěk zmenší chybu 2 - 3x (max. na 10 %) dobré výsledky poskytuje použití kvadratického průměru (d12+ d22)/2 výpočet plochy z obvodu vždy nadhodnocuje (konvexní měření) u všech uvedených způsobů měření převládají kladné chyby

5 Podélný průřez kmene – morfologická křivka kmene
Morfologická křivka kmene (MK) je průsečnice roviny vedené podélnou osou kmene s povrchem kmene. Její rotací vzniká plášť kmene. Tvar MK závisí na dřevině a faktorech prostředí.

6 Způsoby vyjádření podélného tvaru kmene
kmenové profily – tloušťky kmene v určitých pravidelných odstupech (1-2 m) po celé délce kmene tvarové kvocienty – poměrná čísla udávající poměry tlouštěk v určitých místech kmene vzhledem k referenční (základní) tloušťce. Podle ní se rozlišují: pravé (základní tloušťka je v relativně stanoveném místě kmene (obvykle 1/10 výšky) nepravé (základní tloušťka je ve výčetní výšce) tvarové řady – číselné řady vyjadřující hodnoty tlouštěk v různých výškách na kmeni (obvykle po 1- 2 m) v procentech vzhledem k základní tloušťce (rozlišují se na pravé a nepravé stejně jako tvarové kvocienty)

7 Pravé a nepravé tvarové řady (TŘ)
Nepravé tvarové řady – protože místa měření jednotlivých tlouštěk (di) i základní tloušťky (d1,3) jsou fixní, hodnoty nepravé TŘ ki = (di/d1,3).100 jsou závislé na rozměrech kmene. Kmeny stejného tvaru, ale rozdílné výšky, mají různé hodnoty ki – nejsou vhodné pro vzájemné porovnání geometrického tvaru kmenů. Pravé tvarové řady – místa měření jsou ve stejných relativních odstupech 1/n (d0,i) celkové výšky stromu a jsou vztaženy k základní tloušťce také relativně stanovené (obvykle 1/10 výšky) – proto nezávisí na rozměrech kmene. Kmeny stejného tvaru, ale různých absolutních rozměrů, mají stejné pravé TŘ.

8 Sbíhavost kmene Sbíhavost kmene je ukazatelem změny tloušťky pro jednotlivé části různě dlouhé části kmene. Rozeznáváme sbíhavost postupnou celkovou d0 dn L di di+1 di+2 hi hi+1 l

9 Štíhlostní koeficient
Je ukazatelem stability stromů vůči ohrožení abiotickými činiteli (vítr, sníh). Čím je ŠK vyšší, tím je stabilita horší („přeštíhlené“ stromy). Závisí na dřevině, hustotě porostu, způsobu výchovy, stanovišti,…

10 Výtvarnice (f) Výtvarnice je bezrozměrná veličina, která charakterizuje tvar (plnodřevnost) kmene. Obecně se stanoví

11 Typy výtvarnic nepravá pravá absolutní

12 Využití výtvarnic absolutní – g je vlivem kořenových náběhů velmi nepravidelná, s velkou variabilitou, prakticky se nepoužívá pravá – vyjadřuje nejlépe tvar kmene, pro kmeny stejného tvaru, ale různých rozměrů je tato výtvarnice stejná. Nevýhodou je nevhodné místo k měření (u malých stromů nízko - ovlivnění kořenovými náběhy, u vysokých stromů příliš vysoko) nepravá – prakticky nejpoužívanější pro určení objemu stojících stromů (dobře dostupné a fixované měřiště pro měření tloušťky)

13 Vyjádření morfologické křivky kmene matematickými funkcemi
Morfologickou křivku kmene je možné vyjádřit spojitou funkcí yx = f(x) yx je tloušťka d nebo poloměr d/2 v určité výšce x na kmeni

14 Vybrané analytické funkce tvaru kmene

15 Vybrané analytické funkce tvaru kmene
příčné průřezy kmene jsou pravidelné kruhy pro poměr ploch příčných průřezů g1a g2 platí yx2 = p.xr poměr ploch g1, g2,… gi k jejich vzdálenostem od vrcholu x1, x2, … xi je konstantní a rovná se parametru p

16 Vybrané analytické funkce tvaru kmene

17 Empiricky odvozené funkce tvaru kmene
Vycházejí z empiricky naměřených údajů (hx, dx) na jednotlivých stromech a nebo z kmenových profilů, které se vyrovnávají vhodnou regresní funkcí, např.: yx = a + bx + cx2 + dx3 + … Petráš (1990)

18 Metody stanovení objemu kmene
stereometrické metody – stanovení objemu na základě výpočtu objemu pravidelných rotačních těles, za něž se považují různé části kmene nebo celý kmen, jsou vhodné pro určení objemu tvarově pravidelných částí stromu (např. kmen, silné větve, apod.) fyzikální metody – jsou založeny na fyzikálních principech (např. objem vytlačené vody, objemová hmotnost dřeva apod.). Jsou vhodné pro zjištění objemu tvarově nepravidelných částí stromu nebo pro určování obejmu několika stromů (kmenů) dohromady (např. vagónová zásilka, náklad na autě)

19 Stereometrické metody
kmen se rozdělí na krátké úseky o konstantní délce x, které je možné považovat za válce s objemem vx = yx2 x = (/4)dx2 x = gx x

20 Stereometrické metody
Pokud je možné vyjádřit tvar kmene spojitou funkcí yx = f(x), potom je x0  x =dx a vyjádříme objem kmene obecný vzorec pro objem rotačního tělesa

21 Stereometrické metody – g0
Pro g0 (kruhová plocha na bázi kmene): pro válec (r = 0): pro paraboloid (r = 1): pro kužel (r = 2): pro neiloid (r = 3):

22 Stereometrické metody - ga
pro ga (kruhová plocha v libovolné vzdálenosti a od paty stromu)

23 Stereometrické metody – g1/2
pro g1/2 (kruhová plocha v polovině délky kmene): y1/2 x = L/2

24 Stereometrické metody – g1/2
válec (r = 0) v = g1/2.L paraboloid (r = 1) v = g1/2.L kužel (r = 2) v = (4/3). g1/2.L neiloid (r = 3) v = 2.g1/2.L Huberův vzorec

25 Stereometrické metody – určení objemu části kmene
pro paraboloid (r = 1): Ln Smaliánův vzorec

26 Určení objemu podle sekcí
Používá se pro přesné určení objemu (např. pro vědecké účely – sestavení kubírovacích nebo sortimentačních tabulek) Sekce jsou: se stejnými absolutními délkami (obvykle 1 – 2 m) se stejnými relativními délkami (1/10, resp. 1/5 délky kmene) Užívají se běžné kubírovací metody (hlavně Huberova). Objem se určí pro každou sekci a celkový objem se dán součtem objemu všech sekcí.

27 Určení objemu podle sekcí
Huberova metoda pro sekce se stejnými absolutními délkami:

28 Určení objemu podle sekcí
Huberova metoda pro sekce se stejnými relativními délkami:

29 Fyzikální metody - xylometrie
Založena na principu, že těleso ponořené do kapaliny z ní vytlačí takové množství vody, které se rovná objemu ponořeného tělesa. Užívají se speciální xylometry. Hartigův Böhmerův

30 Fyzikální metody – ostatní metody
Hydrostatická metoda – založena Archimedově zákonu (těleso ponořené do kapaliny je nadlehčováno silou rovnající se hmotnosti kapaliny tělesem vytlačené). Vychází se z předpokladu, že 1 dm3 vody 4°C teplé má hmotnost 1 kg. Dřevo se váží ve vodě (zatížené závažím) a na suchu a z rozdílu hmotnosti se určí objem dřeva. Objemová hmotnost dřeva – podle vztahu V = Q/R, kde Q je hmotnost dřeva, R je objemová hmotnost dřeva na 1 m3 při dané vlhkosti (z tabulek nebo na základě odebraných vzorků)

31 Určení objemu rovnaného dříví
Prostorový metr (1 prm) – hráň dřeva o rozměrech 1x1x1 m. Převodní číslo – bezrozměrné číslo menší než 1, které udává skutečný objem dřeva v jednom prostorovém metru. Závisí především na: dřevině (tloušťka a nepravidelnosti kůry) tloušťce polen a jejich počtu tvaru polen způsobu (kvality, pečlivosti) uložení Obvyklá převodní čísla pro jehličnany v kůře 0,63 – 0,66 pro jehličnany odkorněné 0,73 - 0,77 pro listnáče v kůře 0,57 – 0,59

32 Přesnost určení objemu ležících kmenů
Závisí na: přesnosti samotného vzorce (teoretická přesnost) přesnosti určení vstupních veličin tvarové vlastnosti kubírovaných kmenů Pro Huberův vzorec je teoretická přesnost nejvyšší pro válec a paraboloid, podhodnocuje pro kužel (-25%) a pro neiloid (-50%). Chyby v určení tloušťky a délky se do stanoveného objemu přenášejí podle vztahu:

33 Přesnost určení objemu ležících kmenů
Na základě empirických měření bylo o přesnosti Huberovy metody zjištěno: podhodnocuje objem výřezů o 1-1,5% nadhodnocuje objem celých kmenů (u SM asi o 3 (6) %, u BK o 9 (8)%) Pro Smaliánovu metodu platí, že je velmi nepřesná pro kmeny s výraznými kořenovými náběhy