已有 8327 次阅读 2017-10-18 16:19 |个人分类:科研笔记|系统分类:科研笔记

大型森林监测样地一般是指面积在16公顷以上的样地，在样地内部， 所有胸径大于1cm的木本植物及其分枝都要测量平面直角坐标，胸径等。在调查过程中，一般是先确定样地范围，然后用全站仪打点，确定样地的四角，以及每个20m样方顶点位置，为了方便计算，一般以西南点为原点， x轴指向正东，向东为正，单位为m；y轴指向正北，向北为正，单位为m。为了调查方便，一般先将样地划分成20m的样方，每个样方按照在xy轴出现的顺序命名。名字一般为4位，例如0518，前两位表示从原点开始算，向东计第5个20m样方，后两位表示从原点开始计，向北计第18个样方。因此，大样地西南角的样方名总是0101。对于东西方向宽400m，南北方向长500m的大样地，东北角的样方名为2025，西北角的样方名为0125，东南角的样方名为2001。要在20m样方内部测量每棵树的xy坐标仍然困难。所以实际调查中一般是将20m的样方再进一步划分成16个5m*5m的小样方，每个5m的小样方均以自己的西南点为原点，xy轴的方向与20m样方相同。这样在调查中就可以较方便的测量每棵树的坐标。每个20m样地内的16个小样方一般按照蛇形顺序调查，以减少调查人员在样地内的走动。5m小样方习惯上一般命名为1到16。按照这种调查方法，从野外调查获得的每棵树坐标位置实际上为该个体在5m小样方内的坐标。在生态学数据分析中，要进行空间分析、点格局分析、变换空间尺度时，需要每棵树在样地尺度的平面直角xy坐标。这就需要将5m的坐标按照样方名称等，转换为样地尺度的xy坐标。这也是大样地数据标准化的重要一步。本文以一个东西宽400m*南北长500m的样地为例，简要介绍如何将调查数据转换为样地尺度。先生成模拟数据，再基于模拟数据演示如何处理。调查后输入Excel的数据，20m样方的名称通常为0105, 0203, 0505，不过excel常常将名称自动转换为105, 203, 505等只包含三位数字；而有些样方号并不以0开头，例如1820, 2022，这些样方在Excel自动转换后包含四位数字。由于这会带来处理上的不便，所以最好统一为4位，在R中可以用stringr程序包的str_pad 函数，在3位数字的字符串前面加0，转换为0105，0203，0505等。

图1. 森林监测样地20m样方的命名

图 2. 20m样方内部， 边长为5m的小样方的命名， 以及一般的调查顺序。

下面我们生成一套模拟数据，假设我们的样地设定在河南省内乡县宝天曼自然保护区，缩写为BTM。所有胸径大于1cm的，都已经挂牌，并已经测量了在5m样方内的横纵坐标位置。假设样地内共调查到88325个个体，没有考虑分枝。每个个体有如下的信息：(1)tag：树的号牌，原则上讲，从号牌上需要能看出每棵树所在的20m样方号，然后在每个样方号内顺序增加。因为这里是模拟数据，就暂时不考虑了。这里按照以下方式命名 BTM000001 - BTM088325；(2)plot20_names：该个体对应的20m样方名；(3)g5x：该个体在5m样方内的x坐标，单位为m；(4)g5y：该个体在5m样方内的y坐标，单位为m；(5)subplot5：该个体所在的小样方名称，按照蛇形顺序命名，从1-16；(6)dbh：该个体的胸径，单位为cm

#### 以下代码先生成模拟的调查数据

library(stringr)

#### 生成模拟数据，假设整个样地有88325个个体

nindividual