樹木の幹体積計算で最初に決める範囲
樹木の体積計算では、最初に何を体積として扱うのかを明確にする必要があります。一般に幹体積とは、地際付近から幹の先端までの主幹部分の体積を指しますが、調査や業務の目的によって対象範囲は異なります。枝を含むのか、根を含むのか、樹皮を含むのか、利用できる部分だけを対象とするのかによって、同じ樹木でも算出結果は変わります。
森林資源量を把握する調査では、立木の主幹全体を対象とした立木幹材積を求めることがあります。一方、伐採や木材利用の計画では、一定の末口直径を確保できる部分までを利用可能な幹として計算することがあります。さらに、製材に利用する丸太の体積、燃料材として回収できる体積、地上部全体のバイオマスを推定する場合では、必要な計算方法や補正係数が異なります。
胸高直径を使った幹体積計算を始める前には、計算対象を樹皮付きの主幹体積とするのか、樹皮を除いた木部体積とするのかを決めます。立木の状態で測る胸高直径は通常、樹皮の外側から測定した直径です。そのため、そのまま求めた体積は樹皮を含む体積に対応する場合が多くなります。樹皮を除いた体積が必要な場合は、樹種や直径階に応じた樹皮厚の情報を使い、内径に換算する処理が必要です。
また、胸高直径から直接求められるのは幹の一断面の大きさであり、幹全体の体積ではありません。体積計算には、原則として樹高や幹の細り方に関する情報が必要です。胸高直径だけで体積を算出する式もありますが、その式には地域や樹種ごとの平均的な樹高や幹形が統計的に織り込まれています。したがって、式の適用条件から外れる樹木に使うと、結果が大きくずれる可能性があります。
体積計算の結果を比較、発注、伐採計画、資源管理などに使用する場合は、体積の定義、測定基準、単位、樹皮の扱い、幹の上端位置を記録しておくことが重要です。計算式が正しくても、対象範囲の定義が異なれば数値をそのまま比較することはできません。
胸高直径が幹体積の推定に使われる理由
胸高直径とは、地面から一定の高さにある幹の直径です。英語の頭文字からDBHと表現されることもあります。日本国内の森林調査では地上から1.2メートル付近を測定位置とする例が多く見られますが、調査基準によっては異なる高さが指定されることがあります。海外の資料や既存データでは1.3メートルが使われている場合もあるため、数値を比較するときは測定高さを確認しなければなりません。
胸高直径が広く使われる理由は、地際付近に発生しやすい根張りや幹の膨らみの影響を避けながら、作業者が測りやすい位置で直径を取得できるためです。地際の直径は幹体積との関係が強いものの、根元の形状が不規則になりやすく、樹木間で測定条件をそろえることが難しくなります。胸高付近であれば比較的安定した断面を得やすく、繰り返し調査でも同じ位置を測定しやすくなります。
幹の体積は、断面積を高さ方向に積み上げたものです。胸高直径が大きくなると断面積は直径の二乗に比例して増えます。直径が2倍になれば、同じ形状であると仮定した断面積は4倍になります。このため、胸高直径は幹体積を左右する非常に重要な測定値です。
胸高直径をD、円周率をπとすると、胸高位置の断面積Gは次の式で求められます。
G＝πD²÷4
直径をメートル単位で代入すれば、断面積の単位は平方メートルになります。胸高直径をセンチメートルで測定した場合は、100で割ってメートルへ換算してから計算します。
たとえば胸高直径が30センチメートルであれば、メートル単位では0.30メートルです。胸高断面積は、π×0.30²÷4となり、約0.0707平方メートルです。この断面積に樹高を掛ければ円柱としての体積を求められますが、実際の幹は上に向かって細くなるため、単純な円柱体積をそのまま幹体積とすることはできません。
そこで、幹の細りを形数で補正する方法、既存の材積式を使う方法、幹の直径変化を数式で再現する方法などが利用されます。いずれの方法でも、胸高直径は幹の太さを代表する基準値として重要な役割を持ちます。
胸高直径を正しく測定する方法
幹体積計算の精度を確保するには、計算式を選ぶ前に胸高直径の測定品質を整える必要があります。胸高直径に誤差があると、その誤差が断面積の計算で二乗されるため、体積に与える影響が大きくなります。
直径は、直径を直接測る器具や、幹周を測る巻き尺などで取得できます。幹周Cを測った場合は、Cを円周率πで割ることで直径Dを求められます。
D＝C÷π
幹の断面は完全な円形とは限りません。長円形や不整形になっている樹木を一方向だけで測ると、測定方向によって直径が変わります。直径を直接測定する場合は、互いに直交する二方向を測り、その平均を代表直径とする方法があります。周囲長から直径を換算する方法は、断面を同じ周長を持つ円として扱う方法であり、不整形な断面の面積と完全には一致しない点に注意が必要です。
胸高位置に枝の付け根、こぶ、傷、膨らみ、空洞などがある場合は、その位置で測ると通常の幹形を代表しない値になることがあります。このような場合は、調査で定められた規則に従って測定位置を上下に移し、実際に測った高さを記録します。独自判断で測定位置だけを変え、位置情報を残さないと、次回の測定や他の樹木との比較ができなくなります。
傾斜地では、地面のどちら側を基準に胸高位置を決めたかによって測定高さが変わります。傾いた樹木、二股に分かれた樹木、根元から複数の幹が立つ樹木でも、調査基準によって測り方が異なります。継続調査では、毎回同じ基準を使うことが特に重要です。
幹に巻き尺を当てる場合は、幹の軸に対して直角になるように水平を保ちます。斜めに巻くと実際より長い周囲長を測定することになり、直径と体積を過大評価します。つる植物、コケ、剥がれかけた樹皮、付着物などが測定を妨げる場合は、幹を傷つけない範囲で測定面を整えます。
測定値は、必要な精度に応じた単位で記録します。現場ではセンチメートル単位で記録していても、計算時にはメートルへ換算する必要があります。30センチメートルを30メートルとして入力するような単位間違いは、体積を大幅に誤らせます。元の測定単位と計算に使った単位を記録欄で分けておくと、換算ミスを防ぎやすくなります。
同じ樹木を継続的に測る場合は、測定位置が分かるように高さ、幹の向き、周辺の特徴、写真などを残します。直径の成長量は小さい場合があるため、測定位置や測定方向が変わるだけでも、成長による変化より大きな差が出ることがあります。
推定方法1 円柱として単純近似する
最も簡単な幹体積計算は、樹木の幹を胸高直径と同じ直径を持つ円柱として扱う方法です。胸高直径Dと樹高Hを使い、次の式で計算します。
V＝πD²H÷4
Vは体積、Dは胸高直径、Hは樹高です。Dをメートル、Hをメートルで入力すると、Vは立方メートルで求められます。
この方法は計算が単純で、胸高直径と樹高が分かればすぐに算出できます。ただし、実際の幹は胸高位置から上方へ向かって細くなるため、円柱として求めた値は多くの通常形の樹木で過大側になりやすい傾向があります。根元の膨らみや幹上部の形状も再現できません。
円柱近似は、正確な幹体積を確定する方法というより、概算値や計算結果の上限側を確認する方法として利用できます。後述する形数法や材積式で求めた値が、同じ胸高直径と樹高から計算した円柱体積を大きく上回っている場合は、単位、係数、式の入力条件などを再確認する必要があります。
円柱近似は、短い幹区間の体積を概算する場合にも使えます。幹の一部について、区間内の直径変化が小さいと判断できる場合は、代表直径と区間長から円柱体積を求められます。ただし、区間が長くなるほど細りの影響が大きくなるため、区間を分けた計算や両端直径を使う計算の方が適しています。
この方法の利点は、現場で計算内容を説明しやすい点です。胸高位置の断面積に樹高を掛けた値であるため、入力値と結果の関係を直感的に確認できます。精密な推定式を使用する前の検算として円柱体積を併記しておけば、桁間違いや単位間違いを発見しやすくなります。
一方で、円柱近似だけを使って伐採量や利用可能な木材量を決定するのは適切ではありません。幹の先端部分、曲がり、分岐、腐朽、空洞、伐り捨て部分などを考慮できないためです。実務では、概算の初期検討や別の推定結果を確認する補助計算として位置付けるのが安全です。
推定方法2 胸高断面積と形数から求める
形数法は、胸高断面積、樹高、形数を使って幹体積を推定する方法です。実際の幹が円柱より細くなることを、形数という係数で補正します。
V＝G×H×F
Gは胸高断面積、Hは樹高、Fは形数です。胸高断面積は、胸高直径Dから次のように求めます。
G＝πD²÷4
したがって、式をまとめると次のようになります。
V＝πD²H F÷4
形数は、実際の幹体積を胸高断面積と樹高から求めた円柱体積で割った比率です。円柱と同じ形であれば形数は1になりますが、通常の幹は上方へ細くなるため、1より小さい値になります。ただし、適切な形数は樹種、樹齢、樹高、林分密度、生育環境、幹形、体積の対象範囲などによって異なります。
形数法では、どの形数を使うかが計算結果を左右します。根拠のない一定値をすべての樹木に使うと、計算自体は簡単でも、樹種や林分による違いを反映できません。既存の調査結果、地域ごとの材積資料、対象樹木の伐倒測定などから、適用条件に合う形数を設定する必要があります。
形数には、どの位置の断面積を基準にするかによって複数の考え方があります。胸高断面積を基準とする場合、根元から胸高位置までの膨らみも体積に含まれるため、幹形によっては形数の変動が大きくなります。資料から形数を引用する場合は、胸高形数なのか、別の基準断面を使った形数なのかを確認します。
形数法の長所は、計算の仕組みが分かりやすく、円柱近似より現実的な体積を求められることです。胸高直径、樹高、形数の三つに分けて管理できるため、どの要素が結果に影響しているのかを確認しやすくなります。
たとえば、胸高直径と樹高が同じ樹木でも、幹が急に細くなる樹木は形数が小さく、比較的太さを保ったまま伸びる樹木は形数が大きくなります。胸高直径だけを比べるより、樹高と形数を加えた方が幹形の差を反映できます。
一方、形数を樹木ごとに直接求めるには、実際の幹体積を別の方法で把握しなければなりません。そのため、現場では樹種や直径階ごとに整備された代表値や推定式を使うことが一般的です。対象地域と異なる条件で作られた形数をそのまま利用すると、系統的な過大評価や過小評価につながるため注意が必要です。
推定方法3 材積式や材積表を利用する
材積式は、胸高直径、樹高、樹種などと実測した幹体積との関係を、統計的な式として表したものです。多数の樹木を伐倒して区分ごとの体積を測定し、その結果に適合するよう係数を決めた式などが利用されます。
代表的な形として、次のような累乗式があります。
V＝aDᵇHᶜ
Vは幹体積、Dは胸高直径、Hは樹高で、a、b、cは対象となる樹種や地域などに応じて定められた係数です。式によっては胸高直径だけを使うものや、直径と樹高の積を変数として使うものもあります。
胸高直径だけを使う一変数式は、樹高を測らなくても計算できるため、広い範囲で多数の樹木を調査するときに効率的です。ただし、式を作成した林分における胸高直径と樹高の平均的な関係を前提としています。同じ胸高直径でも樹高が大きく異なる林分では、体積推定に偏りが生じる可能性があります。
胸高直径と樹高を使う二変数式は、一変数式より樹木ごとの違いを反映しやすくなります。樹高測定の作業は必要ですが、樹齢、密度、生育環境などによって直径と樹高の関係が変わる場合には有効です。
材積表は、材積式による計算結果を胸高直径階や樹高階ごとに整理したものです。現場では該当する直径と樹高を探すことで、式を毎回入力せずに体積を確認できます。ただし、直径階や樹高階の間にある樹木をどのように扱うか、端数を切り上げるのか、補間するのかといった運用ルールを統一する必要があります。
材積式を使うときは、係数だけでなく単位を必ず確認します。胸高直径をセンチメートルで入力する式にメートル値を入れると、結果は大きく変わります。樹高の単位、体積の出力単位、対数式で使用する対数の種類なども確認が必要です。
また、式が推定する体積の範囲を確認します。地際から梢端までの主幹体積なのか、一定の上部直径までの利用材積なのか、樹皮付きか樹皮なしかによって結果の意味が異なります。数値だけを別の資料へ転記すると、この定義が失われやすくなります。
材積式には適用可能な胸高直径や樹高の範囲があります。式の作成に使われたデータより極端に細い樹木や太い樹木へ外挿すると、実際の幹形から離れた推定値になることがあります。適用範囲外の樹木については、別の式を使う、個別に測定する、対象樹木を追加して式を補正するなどの対応が必要です。
実務で材積式を選ぶ場合は、対象樹種、地域、生育段階、測定基準、体積の定義ができるだけ近いものを優先します。複数の式が利用できる場合は、同じ樹木に適用して結果を比較し、差が大きい直径階を確認すると、推定結果の不確かさを把握しやすくなります。
推定方法4 細り式と区分求積で幹形を再現する
より詳細に幹体積を求める場合は、幹の高さごとの直径変化を表す細り式を使用します。胸高直径を基準に幹の相対的な太さを推定し、幹を複数の短い区間に分けて体積を積み上げる方法です。
細り式では、ある高さzにおける直径dを、胸高直径D、樹高H、樹種や幹形に関係する係数などから推定します。実際の式は用途によって異なりますが、考え方としては次の関係を表します。
d＝D×高さ位置に応じた直径比
胸高直径を基準値とすることで、太い樹木と細い樹木に共通する相対的な幹形を表現できます。高さ位置は、地面からの実高さではなく、樹高に対する割合として扱う場合があります。これにより、樹高の異なる樹木でも幹形を比較しやすくなります。
高さごとの直径が求められれば、各位置の断面積を計算できます。幹を短い区間に分割し、区間ごとの体積を足し合わせれば、幹全体の体積を推定できます。
区間の両端断面積をA1、A2、区間長をLとした場合、両端断面積の平均に区間長を掛ける方法では、次の式を使います。
V＝L×（A1＋A2）÷2
区間中央の断面積Amを使う場合は、次の式になります。
V＝L×Am
両端と中央の断面積を使い、幹の曲線的な変化を反映する場合は、次の式を利用できます。
V＝L×（A1＋4Am＋A2）÷6
区間を短くするほど、実際の幹形を細かく反映できます。ただし、細り式自体が対象樹木に合っていなければ、区間を細かくしても推定の偏りは解消されません。対象となる樹種、地域、直径範囲、樹高範囲に適した細り式を使う必要があります。
細り式の利点は、主幹全体の体積だけでなく、任意の高さや任意の上部直径までの体積を求められることです。たとえば、利用できる末口直径を決めれば、その直径になる高さまでの利用材積を推定できます。丸太の採材計画では、区間ごとの直径と長さを確認しながら、どの位置で切り分けるかを検討できます。
幹の曲がり、分岐、局所的な膨らみ、損傷などがある場合は、平均的な細り式だけで正確に再現できないことがあります。このような樹木では、高さごとの実測直径、写真、三次元的な形状記録などを組み合わせた方が適切です。
細り式と区分求積は、四つの方法の中では入力項目と計算量が多くなります。その一方で、体積の対象範囲を柔軟に設定でき、幹形の変化を説明しやすい方法です。資源量の詳細調査、利用可能材積の検討、継続的な成長解析などに適しています。
直径30センチメートルの樹木を計算する例
胸高直径30センチメートル、樹高18メートルの樹木を例に、円柱近似と形数法の違いを確認します。
最初に胸高直径をメートルへ換算します。
30センチメートル＝0.30メートル
胸高断面積Gは次のようになります。
G＝π×0.30²÷4
計算すると、胸高断面積は約0.0707平方メートルです。
この断面積に樹高18メートルを掛けると、円柱近似による体積が求められます。
V＝0.0707×18
計算結果は約1.27立方メートルです。これは、直径0.30メートルの円柱が18メートル続くと仮定した体積です。実際の幹は上方へ細くなるため、この値をそのまま実際の幹体積とはしません。
次に、説明用の仮定として形数を0.45とします。この値は計算手順を示すための例であり、すべての樹種や地域に適用できる値ではありません。
V＝0.0707×18×0.45
計算結果は約0.57立方メートルです。
同じ胸高直径と樹高でも、円柱近似では約1.27立方メートル、形数法では約0.57立方メートルとなります。この差が、幹の細りをどのように扱うかによって生じる差です。
材積式を使用する場合は、同じ胸高直径30センチメートルと樹高18メートルを式に代入します。ただし、係数や単位は式ごとに異なるため、ここで一律の数値を示すことはできません。材積式による結果が形数法と大きく異なる場合は、対象樹種、地域、直径範囲、樹高範囲、樹皮の扱い、上端の定義を確認します。
細り式を使う場合は、地際から樹高18メートルまでの各高さにおける直径を推定します。その後、幹を一定間隔に分割し、それぞれの区間体積を加算します。区間ごとの直径が分かるため、主幹全体の体積だけでなく、利用可能な太さを保っている部分までの体積も求められます。
この計算例から分かるように、胸高直径と樹高が同じでも、採用する方法と係数によって体積は変わります。重要なのは、数値だけを示すのではなく、どの方法、どの係数、どの体積定義を使ったかを併記することです。
樹高を測れない場合の考え方
胸高直径は地上から直接測りやすい一方、樹高は樹冠が重なった林内や傾斜地では測定が難しくなります。樹高を測れない場合でも胸高直径から体積を推定することはできますが、推定手順と不確かさを明確にする必要があります。
一つの方法は、胸高直径だけを変数とする材積式を使用することです。この方法では、式を作成した森林における胸高直径と樹高の関係が内部に含まれています。対象林分が式の作成条件に近ければ、効率的に幹体積を推定できます。
しかし、同じ胸高直径でも、密植された林分では細く高く成長し、開けた場所では比較的低く太く成長することがあります。樹種、林齢、地位、密度、施業履歴などによって直径と樹高の関係が変わるため、一変数式を別の林分へそのまま適用する場合は注意が必要です。
別の方法として、調査対象から一部の樹木を抽出して樹高を測り、胸高直径と樹高の関係式を作成する方法があります。すべての樹木で樹高を測る必要がないため、作業量を抑えながら林分固有の特徴を反映できます。
この場合、細い樹木だけ、太い樹木だけといった偏った抽出を避けます。対象林分の直径分布を確認し、各直径階から代表的な樹木を選びます。樹種が複数ある場合は、樹種ごとに関係を確認します。
樹高曲線を作成した後は、各樹木の胸高直径から樹高を推定し、形数法や二変数の材積式へ入力します。ただし、樹高を実測した場合に比べて推定誤差が一段階加わります。体積結果には、胸高直径の測定誤差、樹高推定の誤差、材積式や形数の誤差が含まれることになります。
簡易調査では、直径階ごとに代表樹高を設定する方法もあります。たとえば、一定の直径範囲に含まれる樹木へ同じ代表樹高を使います。この方法は計算しやすい反面、直径階の幅を広くしすぎると、個体差を十分に反映できません。
樹高を測れないことを理由に、根拠のない樹高を一律に設定するのは避けるべきです。過去の調査値を利用する場合も、調査時期、成長量、伐採や間伐の有無、災害や枯損の影響を確認します。
幹体積計算で発生しやすい誤差
幹体積の誤差は、測定誤差、入力誤差、モデル誤差、対象範囲の違いなどから発生します。計算式だけを詳しくしても、元の測定や定義が不統一であれば精度は上がりません。
胸高直径の測定位置がずれると、幹の細りや局所的な膨らみの影響を受けます。同じ樹木を複数回測る場合は、数センチメートルの高さの違いでも直径値が変わることがあります。特に根張りの影響が残る位置や、枝の付け根に近い位置では差が大きくなります。
幹の断面が不整形な場合は、測定方向による差が発生します。直径を一方向だけで測る場合は、前回と同じ方向を再現できるように記録します。二方向の平均を使う場合も、どの方向を測ったかを統一します。
樹高測定では、樹木までの水平距離、見上げ角度、見下ろし角度、根元位置、梢端の判定などが誤差要因になります。斜面上の樹木では、斜距離を水平距離として使わないようにします。樹冠が重なっている場合は、別の樹木の梢端を対象樹木の先端と誤認することがあります。
単位の違いも重大な誤差につながります。胸高直径をセンチメートルで記録し、式ではメートルを要求している場合、換算が必要です。断面積では直径を二乗するため、単位間違いの影響がさらに大きくなります。
材積式の係数を転記するときは、指数、小数点、括弧の位置を確認します。対数を使う式では、元の体積へ戻す変換や補正が必要な場合があります。式の一部だけを抜き出さず、適用条件を含めて管理することが重要です。
樹皮付き直径から求めた体積と、樹皮を除いた木部体積を比較すると差が生じます。利用材積では、梢端までの全幹体積ではなく、一定の上部直径までしか含めない場合があります。枝、切り株、根、腐朽部分を含むかどうかも確認します。
形数や材積式によるモデル誤差は、対象となる樹木の幹形がモデルの平均形状から外れることで発生します。林縁木、孤立木、強く傾いた木、幹が分岐した木、損傷木などは、一般的な林内木とは形状が異なることがあります。
体積計算の精度を示す場合は、小数点以下の桁数を増やすだけでは不十分です。測定精度や推定式の不確かさを考慮し、必要以上に細かな数値を確定値として扱わないようにします。計算途中では十分な桁を保持し、最終結果で用途に合った桁へ丸める方法が適しています。
複数の樹木から林分全体の体積を推定する方法
森林や緑地全体の幹体積を求める場合は、すべての樹木を測定する毎木調査と、一部の区画や樹木を測って全体へ換算する標本調査があります。
毎木調査では、対象範囲内にある樹木の胸高直径を測り、必要に応じて樹高を測定または推定します。その後、樹木ごとに体積を計算し、合計します。この方法は個体ごとの情報を残せるため、伐採対象の選定、成長量の追跡、位置ごとの資源分布の把握などに利用できます。
対象本数が多い場合は、標準地や調査区を設定して一部を測定し、単位面積当たりの幹体積を求めて全体面積へ換算します。たとえば、調査区内の幹体積合計を調査区面積で割れば、単位面積当たりの幹体積を算出できます。
単位面積当たり幹体積＝調査区内の幹体積合計÷調査区面積
対象地全体の推定幹体積は、単位面積当たり幹体積に全体面積を掛けて求めます。
全体幹体積＝単位面積当たり幹体積×全体面積
この換算では、調査区が対象地全体を代表していることが前提です。林齢、樹種構成、密度、地形、生育状態が場所によって大きく異なる場合は、少数の調査区だけでは全体を適切に代表できません。条件の異なる区域に分け、それぞれで調査区を設定する方法が有効です。
胸高断面積の合計は、林分の密度や蓄積を把握する重要な指標になります。各樹木の胸高断面積を合計し、単位面積当たりに換算すれば、林分胸高断面積を求められます。
林分胸高断面積と代表樹高、林分形数などを組み合わせれば、林分単位で体積を推定することもできます。ただし、樹木ごとの直径と樹高の関係が大きく異なる林分では、個体ごとに材積を求めて合計する方法との差が生じます。
継続調査では、同じ範囲、同じ測定基準、同じ計算式を使用することが重要です。調査年ごとに材積式や測定高さが変わると、実際の成長ではなく計算条件の違いが体積変化として現れることがあります。式を変更する場合は、過去データも同じ方法で再計算して比較条件をそろえます。
枯損、伐採、新規加入した樹木も区別して記録します。単純に前回と今回の合計体積を引くだけでは、既存木の成長量、伐採量、枯損量、新たに測定対象へ入った樹木の体積を分離できません。
目的に応じた推定方法の選び方
幹体積計算では、常に最も複雑な方法を選べばよいわけではありません。必要な精度、対象本数、利用できる測定値、作業時間、結果の用途に応じて方法を選びます。
円柱近似は、現場で概算値をすぐに確認したい場合や、別の計算結果の桁を検算したい場合に向いています。計算は簡単ですが、幹の細りを反映できないため、確定値として使う場合には注意が必要です。
形数法は、胸高直径と樹高を測定でき、対象に合う形数を用意できる場合に適しています。計算根拠を説明しやすく、円柱近似より実際の幹形を反映できます。樹種や直径階ごとに形数を管理すれば、多数の樹木にも適用できます。
材積式や材積表は、多数の立木を効率よく処理する森林調査や資源管理に適しています。対象地域や樹種に合う式が整備されていれば、個々の幹形を細かく測らずに体積を推定できます。式の適用範囲と体積の定義を確認することが前提です。
細り式と区分求積は、幹の高さごとの直径、利用可能な部分、採材位置などを詳しく検討したい場合に適しています。入力と計算の手間は増えますが、任意の上部直径や高さまでの体積を求められます。
伐採量、売買数量、設計数量、行政上の報告などに使用する場合は、発注者、管理者、調査仕様などが指定する計算方法を優先します。独自の式で精密に計算したとしても、指定された基準と異なれば正式な数量として扱えない可能性があります。
初期調査では円柱近似や既存の材積式で概算し、重要な樹木や誤差の影響が大きい直径階について細り式や追加測定で精度を高める段階的な進め方も有効です。
同じ対象に複数の方法を適用することも、誤差確認に役立ちます。円柱体積、形数法、材積式の結果を並べると、入力ミスや適用条件の不一致を発見しやすくなります。ただし、異なる体積定義の結果を単純に比較しないようにします。
現場で再計算できる記録を残す
幹体積の算出結果だけを保存しても、後から計算条件を確認することはできません。胸高直径、測定高さ、樹高、樹種、測定日、使用した式、係数、単位、樹皮の扱い、体積の対象範囲を記録します。
個体を識別する番号も必要です。同じ番号が重複したり、現地の樹木と記録が対応しなくなったりすると、再測定や成長量の比較が困難になります。樹木番号と位置情報、写真、周辺の特徴を関連付けておくと、次回調査で対象を確認しやすくなります。
胸高位置に異常があり、通常位置とは異なる高さで測定した場合は、その理由と実測高さを残します。二股木や株立ち木については、幹ごとに測ったのか、一つの個体として集計したのかを明確にします。
計算式は、式の名称だけでなく実際に使用した数式と係数を保存します。同じ名称の式でも、樹種、地域、版、単位によって係数が異なる場合があります。計算用データには、入力値と出力値を分けて残し、元の測定値を上書きしないことが重要です。
樹高を推定した場合は、実測値と推定値を区別します。直径から樹高を推定した場合は、使用した樹高曲線や回帰式も記録します。後から樹高式を更新するときに、元の胸高直径から再計算できる状態を維持します。
現場写真は、胸高直径の数値そのものを証明するものではありませんが、樹木の状態、測定位置、分岐、傾き、周辺環境を確認する補助記録になります。位置情報と撮影方向を合わせて管理すれば、対象樹木の取り違え防止にも役立ちます。
記録作業では、現場で取得したデータを事務所で再入力する回数を減らすことが重要です。手書き記録から表計算データへ転記すると、数字の読み違い、桁間違い、樹木番号のずれなどが発生しやすくなります。現地で入力した測定値をそのまま計算や集計に利用できる運用を整えると、作業効率と追跡性を高められます。
測定後には、直径や樹高の分布を確認します。周囲の樹木と比べて極端に大きい値や小さい値、前回値から不自然に変化した値があれば、現地記録や写真と照合します。異常値を機械的に削除するのではなく、入力ミスなのか、実際に特徴的な樹木なのかを判断します。
樹木の位置、測定写真、個体番号などを現地で関連付けて残す場合は、LRTK Phoneを活用した位置情報付きの現場記録も検討できます。胸高直径や樹高の測定方法そのものと、どの樹木をどこで測ったかという記録管理を分けて考えることで、後から確認可能な体積計算につなげやすくなります。
まとめ
樹木の幹体積計算では、胸高直径が最も基本的な測定値になります。胸高直径から胸高断面積を求め、樹高や幹形の情報と組み合わせることで、主幹の体積を推定できます。
円柱近似は、胸高断面積に樹高を掛ける簡単な方法であり、概算や検算に利用できます。形数法は、円柱体積に幹の細りを表す形数を掛け、より現実的な体積を求める方法です。材積式や材積表は、胸高直径と樹高などから統計的に体積を推定し、多数の樹木を効率よく処理できます。細り式と区分求積は、幹の高さごとの直径変化を再現し、任意の高さや上部直径までの体積を詳細に求められます。
どの方法でも、胸高直径の測定位置、単位、樹高、樹皮の扱い、幹体積の対象範囲を統一することが重要です。式の複雑さだけで精度が決まるのではなく、元となる測定値と適用条件の整合性が結果を左右します。
実務で体積計算を行う際は、必要な精度と用途を確認し、対象となる樹種や地域に合った方法を選びます。計算結果だけでなく、胸高直径、樹高、使用した式、係数、測定位置、個体番号、位置情報などを保存しておけば、再計算や継続調査にも対応できます。
現地で取得した測定値と樹木の位置、写真、個体情報を一体的に管理し、調査後の照合作業を効率化したい場合は、LRTK Phoneを活用した記録方法へつなげることで、再現性のある幹体積管理を進めやすくなります。