数字林业二 Ｄｉｇｉｔａｌ Ｆｏｒｅｓｔｒｙ ｏ 年 五 第十 —— —— 基于智能手机平台的 计算和标准木选取 李轶涛 （山西省林业调查规划院，太 期 林 业 科 技 通 摘要：森林资源连续清查野外工作中，林分平均胸径求算和平均树７言 序。较大的工 和平均树 二维码扫 易于部署 讯 本文通过应用智能手机平台建立Ｚ－作表，并综合利用函数，实瑚 高标准木自动筛选。同时在工作表的整体设计中通过设置有效减 描技术实现了工作表的快速发布和部署。本文为林分平均胸径求算 和方便操作的解决方案，为减轻森林资源连续清查野外工作量，提高 图书分类号：￥７５８．５；ＴＰ３９１．７５ 文献标识号：Ａ ＤＯＩ：１０．１３４５６／ｊ．ｃｎｋｉ．１ｙｋｔ．２０１５．１１．０２７ 文章编号：１６７１－－４９３８（２０１５）１１一。（）７２一Ｏ５ 是林 全国森林资源连续清查是我国自２Ｏ世纪７Ｏ年代 Ｍｅａｎ ＤＢＨ）是反映林分中林木粗度的基本指标，起，以省（自治区、直辖市）为单位，每５年针对固定样 分优势树种平均断面积所对应的直径。计算林分平 地为主进行复查的森林资源调查方法ｌ】］。森林资源 均胸径的方法主要有：算术平均法、平方平均法、材积 连续清查调查测量反映森林资源数量、质量、结构，及 平均法、众数法和中位数法等Ⅲ］。目前在野外实际工 生态状况和功能效益的有关因子，是国家林业工作的 作常采用的是平方平均法，其计算公式为： 重要组成部分ｌ＿２］。随着我国现代林业的发展，各种新 Ｄ＝＝ 技术新理论应用于森林资源连续清查过程中。但由 于野外调查工作条件的复杂性、艰苦性突出，导致新 式中： 为优势树种平均胸径；ｄ 为优势树种第ｉ株检尺 技术的应用有一定的局限＿３］。因此作为连清工作的 样木胸径；ｎ为优势树种检尺样木株数。 基础，样地的野外调查依然需要大量人工实地踏查和 平均树高（Ｍｅａｎ Ｓｔａｎｄ Ｈｅｉｇｈｔ）是反映林分高度 传统调查方法，而平均胸径和平均树高的测量是野外 平均水平的测树指标，是林分调查的一个重要测树因 工作中耗时较长、计算量较大的工序＿４ ］。同时，由于 子ｍ］。对于乔木林，应根据平均胸径大小，在主林层 林分平均树高是测量基于平均胸径计算后筛选的最 优势树种中选择３～５株平均样木测定树高，采用算 相近标准木树高的算术平均，因此平均胸径和平均树 术平均法计算平均树高。 高是必须在野外调查现场计算的因子ｌ＿６ ］。平均胸径 ２计算平台 的测量工具由胸径尺向电子测树仪转变，计算工具由 ２．１ ＷＰＳ移动版 计算器向智能终端演变。然而由于野外环境的复杂 ＷＰＳ Ｏｆｆｉｃｅ移动版是由金山软件股份有限公司 多变，电子测树仪无法在每块样地都得以应用；传统 自主研发的一款移动办公软件套装，具有内存占用 计算器法操作繁琐且极易出错；ＰＤＡ法则由于成本昂 运行速度快、体积小巧、全面兼容微软Ｏｆｆｉｃｅ９７— 贵等原因无法在实际中广泛应用Ｌ８ ］。因此对于平均 低、２０１０格式（ｄｏｃ／ｄｏｃｘ／ｘ１ｓ／ｘｌｓｘ／ｐｐｔ／ｐｐｔｘ等）等独特优 胸径的计算，亟需一种性价比高、易于推广的方法。 随着智能手机的普及，特别是处理速度、存储容量和 势，适用于智能手机、平板电脑和智能电视等多种设 】 。ｗＰｓ 屏幕尺寸的提高，以及大量应用软件的开发，使得智 备，包含文字、表格、演示、ＰＤＦ四大组件¨ｆｉｃｅ移动版在应用排行榜上领先于其他竞争对手， 能手机成为功能强大的个人手持终端＿＿１。。。基于智能 Ｏｆ手机平台的林分平均胸径计算方法可以成为一种经 居同类应用之首。因此本文选择此软件作为野外林 分平均胸径的计算平台。 济可行、易于部署和方便操作的解决方案。 ２．２ ＷＰＳ Ｏｆｆｉｃｅ表格介绍 １林分平均胸径和平均树高 作为ＷＰＳ Ｏｆｆｉｃｅ的重要组成部分，ＷＰＳ Ｏｆｆｉｃｅ 平均胸径（Ｍｅａｎ Ｄｉａｍｅｔｅｒ ａｔ Ｂｒｅａｓｔ Ｈｅｉｇｈｔ， 表格可以进行各种数据的处理、统计分析和辅助决策 操作。可以帮助用户制作各种复杂的表格文档，进行 作者简介：李轶涛（１９８４－－），工程师，博士，主要从事森林资源调 繁琐的数据计算。ＷＰＳ Ｏｆｆｉｃｅ表格中提供了大量的 查监测＿Ｔ－作。 数字林业公式函数，通过对函数的组合应用可以极大地提高工 作效率。３００多个不同功能的函数的灵活组合，可以 创造无数的算法，以实现用户不同的目标。ＷＰＳ Ｏｆ一 ｆｉｃｅ表格函数一共有１１类，分别是数据库函数、日期 与时间函数、工程函数、财务函数、信息函数、逻辑函 Ｄ ｉｇｉｔａｌ Ｆｏｒｅｓｔｒｙ 二 ｏ —— 数、查询和引用函数、数学和三角函数、统计函数、文 本函数以及用户自定义函数。 ２．３计算函数介绍 本文应用到的函数及其功能、语法，详见表１。 年 五 十 第 —— 期 表１使用函数及说明 函数 功能 语法 说明 林 业 科 ＰＯＷＥ用于获取计算值的乘幂ｅｒ ，底数，可以为任意实数；ｐ指数，妻 底…一……一。 …。 ～ 数按该指数次幂乘方 其语法为ＡＶＥＲＡＧＥＩＦ（ｒａｎｇｅ，ｃｒｉｔｅｒｉａ，ａｖｅｒ一 ｒａｎ通 技 讯 Ａ、，１ Ｄ ＦＴ 口丛审篮 舯掘曲苗— ：＋ …： Ｉｌ幽：缱 冉｛］：￡ 面¨『ＨｉⅡＩＨ 黼韫斗…文中…一一…… 丌，ｌ算术亚ｌ均， 范围，如果忽略，则使用ｒａｎｇｅ ＳＱＲＴ 用于获取计算值的正数 其语法为ＳＱＲＴ（ｎｕｍｂｅｒ）；其参数：ｎｕｍｂｅｒ，待 本文中用来计算胸径平方值算术平均的开方， 平方根 求其平方根的数字 语句为ＳＱＲＴ（Ｍｅａｎ ＤＢＨ２） 用于获取数据的绝对值 ￣其ＡＢＳ（ｎｕｍｂｅｒ）；其参数：ｎｕｍｂｅｒ，待求 ＡＢＳ 绝对值的实数本文中用来计算样木胸径与平均胸径差值的 绝对值，语句为ＡＢＳ（ＤＢＨ－－Ｍｅａｎ ＤＢＨ） 本文中用来获取最接**均胸径的样木，语句 ＳＭＡＬＬ 相对位置上的值 甲阴田小到太明位置 为ＳＭＡＬＬ（ＩＮｆｆｅｒｅｎｃｅ ＤＢＨ，１）与平均胸径差 值最小的差值；ｓ＾ ＡＬＬ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ＤＢＨ，２） 与平均胸径差值次小的差值；ＳＭＡＩ Ｌ（Ｄｉｆｆｅｒ— ｅｎｃｃ ＤＢＨ，３）与平均胸径差值三小的差值 ＭＡＴＣＨ 篓 霉 田千拄曲丛阜去ａＩ，符 一苎 ｗ汪 ｎｕｍ，ｊ￣ＩＮＤＥＸ 号、列号）所对应的数据 择数组中的某行，函数从该行返回数值； ｃｏｌｕｍｎ ；蔫 ￣Ｉ”？ ＮＤＥ Ｘ（删ＩＤ， Ｓ一ＭＡ—ＬＬ ｉＤ小ｆ州ｅｒ件ｅｎ不ｃｅ值；ｎｕｍ，选择数组中的某列，函数从该列返回数值 至（ａｒ ｒａ ｙ抽，ｒ尝ｏｗ斯＿ ｎｕｍ［ｒｏｃｏｌｕｍｎ＿ 本文中用来获取与平均胸径差值较小的样木 Ｋ。 ’ Ｃ０ＵＮＴＡ 用于计数目标范围内非 其语法为ｃ０ｕＮＴＡ（ｖａｌｕｅ１…．）；其参数：ｖａｌ一 本文中用来获取样木株数，语句为ＣＯＵＮＴＡ 空单元格的数量 ｕｅｌ表示要计数的一个范围 （１Ｉ］） ３工作表设计 ３．１整体设计 ３．１．１外观设计通过分析主流智能手机屏幕尺寸 （３．５～６．Ｏ）与ＷＰＳ工作表列的默认宽度，本文将工作 表设计为４列。此设置既保证了显示内容的完整，也方 便野外进行输入操作。工作表整体显示如图１所示。 通过不同颜色的设置，区分编辑区与非编辑区。 计算表中白色区域作为可输人区，即Ａ列与Ｂ列，用 于分别输入样木号与胸径。茶色区域作为非编辑区。 计算表上方４行（１—４行）作为结果显示区域，并用红 色字体突出显示计算结果。计算结果有样木株数（Ｂ１）、 林分平均胸径（Ｇ１）和需要测量树高的三株胸径最接 **均胸径的标准木（Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４）。通过冻结显示上 方４行，使得无论输人多少株样木数据都可以方便的 直接读取结果。打开工作表时，输入提示框默认位于 Ａ５位置，以便立即开始第一株样木数据的输入。 ３．１．２输人设计 点击“编辑”按钮后，进入编辑模 式即数据输入模式。点击工作表下方的“键盘”按钮， 呼出键盘。ｗＰＳ软件平台默认打开的是文字输入键 盘，而对于野外平均胸径计算仅涉及数字输入，因此 可以点击键盘上的“１２３”按钮，切换为数字输入键盘， 如图２所示。 数字林业１ ２ ３ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｆｏｒｅｓｔｒｙ 二 ｏ —— Ｅ５中写入“一ＳＭＡＬＬ（Ｄ５：Ｄ４００，１）”，在Ｄ５￣Ｄ４００ 范围内寻找最小值，即与平均胸径绝对差最小的值。 以此类推，在Ｅ６中写入“一ＳＭＡＬＬ（Ｄ５：Ｄ４００，２）”， ａ ｂ Ｃ 应的第二个位置。对于情景４，需要查找ａ值对应的 第三个位置。这两种情景均采用ＳＭＡＬＬ和ＩＦ函数 组合进行定位。同上，应用ＩＦ函数将三种情形综合表 达。在工作表Ｇ４中写入：年 五 第 十 —— 在Ｅ７中写入“一ＳＭＡＬＬ（Ｄ５：Ｄ４００，３）”，用千 旦ＩＩ蚱 Ｊ ｊＪ ＪＪ＇Ｊ／－，ｔ￣－ ａ ｂ ｂ 期 垂的 最小差 。 。戛 曼 径最 （Ｅ７，＂Ｄ｛５＝：ＤＩＦ４（。Ｅ。７，。￣））， ＥＦ６（，ＥＩＮ７—ＤＥＥＸ５（，ＡＮ ５Ｄ：ＡＥｘ４０（０Ａ，Ｍ： ＡＴ４Ｃ。。Ｈ， 林业 ７欠，Ｊ、 和．三小差值， ａ、ｂ．ｃ来表 。 ； ： ： 科 技 、示。这三个差值可能会出现以下４种情景： ＋． 情景 一 １ ２ ３ ４ 注：１、三个值均不同；２、次小、三小相同；３、最小、次小相同；４、三个 值均相同。 （１）株标准木的提取。通过分析表１可以得出， 四种情景下，与平均胸径差值最小的均是ａ。组合使 用ＩＮＤＥＸ和ＭＡＴＣＨ两个函数可以完成第一株标 准木样木号的提取，在工作表Ｇ２中写人：“一ＩＮＤＥＸ （Ａ５：Ａ４ｏｏ，ＭＡＴＣＨ（Ｅ５，Ｄ５：Ｄ４００，０））”，该语句应 用ＭＡＴＣＨ函数定位ａ值（Ｅ５）在Ｄ列中的位置，ＩＮ— ＤＥＸ函数获取该位置所对应Ａ列中的值，即可实时 获取ａ值对应的样木号。 （２）株标准木的提取。通过分析表１可分为２种 情形，即情景１、２和情景３、４。对于情景１、２，即最小 差值与次小差值不同，可使用ＭＡ］℃Ｈ函数直接定位ｂ 值在Ｄ列中的位置。对于隋景３、４，即最小差值与次小 差值相同。由于ＭＡＴＣＨ函数的局限性，仅能定位到 符合条件的第一个值，即只能定位ａ值对应的第一个位 置。此时需要组合使用ＳＭＡＩＪ，和 两个函数才能定 位到ａ值对应的第二个位置。通过应用ＩＦ函数将上述 两种情形综合表达。在工作表Ｇ３中写入： “｛一ＩＦ（Ｅ６＜：＞Ｅ５，ＩＮＤＥＸ（Ａ５：Ａ４００，ＭＡＴＣＨ （Ｅ６，Ｄ５：Ｄ４００，０）），ＩＮＤＥＸ（Ａ１：Ａ４ｏｏ，ＳＭＡＬＬ（ＩＦ （Ｄ５：Ｄ４ＯＯ—Ｅ５，ＲＯＷ（Ｄ５：Ｄ４００），６５５３６），２））））”，即 当ｂ（Ｅ６）不等于ａ（Ｅ５）时，直接获取ｂ值对应的样木 号，否则定位ａ值对应的第二个样木号。此语句为数 组公式语句，其特征是由大括号“｛）”囊括语句。大括号 非人为输入，而需在写入语句后，使用“Ｃｔｒｌ＋ ｆｔ＋Ｅｎ－ ｔｅｒ＇’三个组合键完成语句输入。如果仅常规使用“Ｅｎ－ ｔｅｒ＇’键完成输入，语句报错，无法获得正确结果。下同。 （３）株标准木的提取。通过分析表１可分为３种 情形，即情景１、３，情景２和情景４。对于情景１、３，即 ６５５３６））），ＩＮ ｘ（Ａ１：Ａ４０ ０，ＳＭＡ ＬＬ ＩＦ（Ｄ 通 ， 讯 （Ｅ７）不等于ｂ（Ｅ６）是，直接获取ｃ值对应的样木号。 否则先判断ｃ县否等干ａ（Ｅ５）。如果等干ａ则宗付ａ 值对应的第三个样木号，不等于ａ则定位ｂ值对应的 第二个样木号。 综上，当输入样木号和胸径数据后，函数会实时 计算得出株数（Ｂ１）、平均胸径（Ｇ１）和标准木（Ｇ２、Ｇ３、 Ｇ４）。同时工作表的辅助列Ｃ、Ｄ、Ｅ三列仅参与了中 间过程计算，因此予以隐藏，以防止用户误操作和界 面的简洁。 ４工作表部署 应用智能手机平台进行平均胸径计算和样木筛 选，其另一个特性就是易于部署。在工作表设计完成 后，可保存为ｅｘｃｅｌ文件。部署工作表前，应在待使用 的手机上安装ＷＰＳ软件平台。不同手机的安装操作 方法不同，总体而言是从应用商店中下载后安装。工 作表文件可通过电脑将文件传输至手机上。也可上 传至网络存储并共享，方便所有调查人员下载。本节 以百度云盘为例，介绍网络发布及部署。 首先注册百度账号后，便可获得一定容量的百度 云盘。打开百度云盘主页（ｈｔｔｐ：／／ｐａｎ．ｂａｉｄｕ．ｃｏｍ／）， 点击上传文件，将保存好的工作表上传到云盘中。在 云盘中右击上传好的工作表文件，点击“分享”，之后 点击“创建公开链接”，即可获得此工作表文件的专属 下载页面。然后，将下载页面地址分发给样地调查人 员。用户仅需使用手机扫描下载页面上生成的二维 码，即可下载工作表到手机。也可下载至电脑后传输 至手机。感兴趣的读者也可扫描本文提供的二维码 （图４）下载。传输完成后，打开ＷＰＳ软件，点击“ｘｌｓ” 按钮，就可看到工作表文件，点击后即可打开使用。 图４工作表下载页面二维码 ＿・。・＿・・。＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿——ＦＯＲＥＳＴＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ 数字林业Ｄｉｇｉｔａｌ Ｆｏｒｅｓｔｒｙ ｏ 二 ５结论 五 —— 森林资源连续清查野外工作中，平均胸径的求算 年 和平均树高标准木的筛选是困扰野外工作人员的一 第 十 大问题。基于智能手机平台的工作表法可以极大的 —期 — 减轻平均胸径计算和样木筛选的野外工作量，同时既 保证了计算精度又保证了操作的便捷。相对于传统 林 业 的计算器法和昂贵的ＰＤＡ法，本文提供的解决方案 科 技 兼顾了效率与经济，在不增加任何投资的前提下，降 讯 通 低了野外工作量，提高了工作精度，还可有效避免返 工的可能。同时本解决方案还极易部署，利用二维码扫 描技术即可轻松完成对全体样地调查人员的工作表分 发。本文提供的解决方案实现了零成本、易部署、高精 度、易操作的平均胸径求算和平均树高标准木筛选，为 减轻森林资源连续清查野外工作量，提高工作效率提供 了有力的技术支持。 ６讨论 ６．１数据范围的确定 依据《国家森林资源连续清查技术规定》，“对于 乔木林，应根据主林层优势树种的每木检尺胸径，采 用平方平均法计算平均胸径”。因此使用本计算表计 算平均胸径，首先要正确判断优势树种，调查样地的 优势树种（组）时，应以蓄积量占优势的树种或树种组 确定，幼林地可按株数的组成比例确定。正确判断优 势树种后，在本工作表中，仅输入优势树种的胸径数 据，方可得到正确的平均胸径值。当优势树种为树种 组时，应当输入相应树种的胸径数据。 ６．２扩展数据量 为了保证本工作表在较低端手机上的运行效率， 最大计算行数设定为４００，即一次可以处理４００株样 木。如果读者需要进行数据量扩展，仅需把前文代码 中含有“４００”的部分，更改为需要的数据量。例如，当 样木总数接近６００株时，Ｅ５中的代码“一ＳＭＡＬＬ （Ｄ５：Ｄ４００，１）”，应更改为“＝ＳＭＡＬＬ（Ｄ５：Ｄ６００，１）”， 以此类推。 ６．３数据保存 当一个样地的数据输入完毕后，应当进行“另存 为”操作，可使用样地号作为文件名。而本工作表应 当保持原始状态，以便下一样地调查时使用。如果不 小心进行了“保存”操作，则会给下次使用带来不便。 此时可以重新下载，以恢复到原始状态。 ６．４局限与展望 本工作表筛选的标准木是与平均胸径最接近的 三株，但由于实际调查中野外环境复杂多变，筛选出 的标 供史 眼十 小能 机半 来日Ｊ 野外 参 ［１］ ［２］ 闫飞．森林资源调查技术与方法研究［Ｄ】．北京林业大 学，２０１４． ［３］曹健，卢云辉，余晓波．基于Ｗｉｎｄｏｗｓ Ｍｏｂｉｌｅ的森林资 源连续清查软件研发［Ｊ］．城市勘测，２０１４（１）：２５—２７． ［４］刘雨霞．用ＥＸＣＥＬ ‘算林分平均胸径［Ｊ］．林业科技情 报，２０１３（１）：３２—３４． ［５］李志刚，马兴堂．国家森林资源一类连续清查外业操作 方法ＦＪ］．现代农业科技，２０１４（２０）：１５７—１６２． ［６］杨慧珍，杨慧芹，王成良．森林经理调查中平均胸径的测 定ＬＪ］．林业勘查设计，２００４（０４）：５２—５３． ［７］姜文军．谈二类调查中的平均胸径问题［Ｊ］．林业勘查设 计，２００８（１）：２３． ［８］高明福．浅谈森林资源连续清查新技术的应用与效果 ｌＪ］．内蒙古林业调查设计，２Ｏｌ４（４）：２４—２５． ［９３王玉泉．森林资源连续清查的应用方法与解决思路［Ｊ］． 吉林农业，２０１４（１１）：７８—７９． ＥｌＯ］朱煜．基于Ａｎｄｒｏｉｄ的森林资源数据外业采集系统研 建［ＤＪ．北京林业大学，２０１４． ［１１］周生祥．林分平均胸径求算方法之比较［Ｊ］．林业勘查 设计，１９８７（４）：４０—４３． ［１２］周生祥．林分平均树高的求算与分析［Ｊ］．华东森林经 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