CN101441067B - 便携式植被覆盖度测量仪 - Google Patents

Abstract

一种便携式植被覆盖度测量仪，它是由支撑杆、主杆、相机平台和数码相机组成；所述支撑杆是上面为一段钢管，下面为两个尖刺的叉形件，它立于地面；所述主杆也是一钢管，用于将相机平台升到一定高度，主杆和支撑杆之间通过销轴连接；所述相机平台由一个向下的半圆环，一个水平的圆形环和一个水平的正方形框组成；主杆的一端由测量员控制，另一端连接相机平台，此相机平台能在自身重力的作用下较快的帮助相机恢复水平。相机平台是本发明的关键部件，它根据云台的原理设计，它使固定在正方形框上的数码相机一旦处于水平状态后，经过任何晃动都可恢复水平状态。该测量仪构思科学，结构简单，制作容易，它使我们能够更好地提取植被覆盖度。

Description

便携式植被覆盖度测量仪

(一)技术领域

本发明是地理学研究中的一种便携式植被覆盖度测量仪，它用于野外对植被覆盖度进行测量，属于自然地理系统技术领域。

(二)背景技术

植被覆盖度在生态、水保、土壤、水利、植物等领域的研究中常常作为基本的参数或因子。现有的植被覆盖度测量方法可以归纳为目测估算法、仪器测量计算法和遥感解译法三类^[1]。

适用于小尺度的植被覆盖度测量的方法主要有(1)目视测量法：依靠个人经验进行田间判读，但人为主观性较强；(2)照相法：基本原理是利用相机得到需测区域的垂直成像，再利用计算机图像处理技术提取植被信息，计算植被覆盖度。照相法和目测法对比分析发现，在植被覆盖度测量中照相法更加客观和科学，有更高的精确度，因此，照相法已成为目前小尺度范围的植被测量的首选方法^[2]。

目前已有的照相法有多种实施方案，“钓鱼法”就是其中的一种，并且非常简单实用。本仪器就是在“钓鱼法”的基础上加以创新改进，使得该方法可以在野外方便、快速、稳定地工作以获取必要的参数。“钓鱼法”在实际测量中需要一根长杆，首先将照相机固定在杆的一端，通过人力控制杆的另一端，使照相机达到一定的垂直高度，然后对地面植被进行拍摄。

该方法最关键的技术是利用重力让平台保持水平平衡的原理，以减小照相过程中中心投影的误差，同时保证在拍摄过程中，平台稳定，不能晃动和抖动。

北京师范大学地理学与遥感科学学院一直致力于该方法的改进。

2007年8月宋凯宇、何亚琼、李貌等人设计了自己的“钓鱼法”平台——三线钓鱼法，该仪器利用人为控制线，保持仪器拍摄平面的水平。该仪器取得了一定的效果，研究者申请了专利(申请号200820080171.X)。2007年9月，地理学院章文波教授等设计了另一种“钓鱼法”仪器——单摆式钓鱼法，该仪器将数码相机的平台设计成相机可绕水平横轴自由旋转，利用重力让照相机保持水平。上述两种仪器的支架保证了相平面水平。但是第一种相机平台在保持拍摄平台稳定和增强反映灵敏方面比较复杂，需要的人力较多(至少四个人)，人为影响大；第二种相机平台随机因素多，平衡效果不好，随着相机的不同，该平台的使用范围大大降低，非常不便于野外操作。

本仪器基于以上两种仪器的基础，改进了数码相机平台的设计原理，利用云台原理解决了上述仪器稳定性不够高、自动化程度不够完善、需要多人才能完成等缺点。

(三)发明内容

本发明的目的是提供一种便携式植被覆盖度测量仪，它克服了现有仪器不能保证相机拍摄状态水平的不足，实现相机照相时较好的水平性，并提高野外测量中相机水平的稳定性，从而使仪器更易操作、更便携、更具有普适性，能够适应多种野外环境，提取植被覆盖度。

本发明在“钓鱼法”测量仪器基本框架不变的情况下，相机平台上采用改进的云台，利用重力的作用来保证相机拍摄时平台的稳定和水平。本发明的技术方案是：一种便携式植被覆盖度测量仪，它是由支撑杆、主杆、相机平台和数码相机组成。(图1)

所述支撑杆(图2)是上面为一段钢管，下面为两个尖刺的叉形件，它用于将仪器固定在地上，下面的两个尖刺便于插入地下，使之保持野外仪器的稳定性。

所述主杆也是一钢管，用于将相机平台升到一定高度。伴随着地物的不同，可以将主杆进行延长。主杆和支撑杆之间通过销轴连接。

所述相机平台(图3)采用云台的原理，由一个向下的半圆环，一个水平的圆形环和一个水平的正方形框组成。半圆环的上杆与主杆的顶端相连，半圆环的下两端各有一个孔，供水平圆形环上的两根小支柱穿过并固定。这样，就可以保证水平圆形环可以绕着半圆环自由旋转。在水平圆形环上，与小支柱垂直的直径方向上，焊接了两个弯支柱，弯支柱的另一端与正方形框两个对边的中点相连。正方形框另外两个对边上，设置了两根可以滑动的水平滑杆，可以根据数码相机型号的不同，调整水平滑杆的宽度。水平滑杆通过四个螺丝固定在正方形框上，螺丝未上紧时，水平滑杆可以在正方形框上滑动，以调节数码相机在垂直于水平滑杆方向上的水平。为了保证数码相机的稳定，在水平滑杆上设置了四个挂钩，以便用橡皮筋固定数码相机。为了方便调节平面初始状态水平，在水平滑杆的四个挂钩两侧各加了一个游码，通过调整游码的位置和水平滑杆的位置来调节初始状态的水平。为了便于看到初始状态的水平，在正方形框的一角设置了一个水平泡，当气泡位于正中的时候，正方形框平面就水平了。

实际使用时，支撑杆为可拆卸结构，主杆另有附加杆，是套装结构。

下面说明拍摄中正方形平面保持水平的原理。

通过上面对于相机平台的设计，在初始时候，可以通过水平滑杆和游码很方便地调节正方形框平面水平，正方形框平面水平也就是相机平面水平。在实际移动后，由于正方形框与圆连接的轴线上，正方形框可以自由摆动，如果在这个轴线上，正方形框左右不平衡了，由于重力的作用，根据单摆的原理，它又会回到平衡状态；同时，在水平圆中，设计的转动轴线与正方形框的转动轴线垂直，因此在这个方向上，根据单摆原理，它也能够保持平衡。当这两个方向保持平衡后，正方形框平面就保持水平了。也就是说，云台的设计，是使固定在正方形框上的物体一旦处于水平状态后，经过任何晃动都可恢复水平状态。

本发明的优点及功效是：该测量仪构思科学，结构简单，制作容易。它较好的保持了数码相机照相时的水平，增强了数码相机照相时的稳定性，从而提高仪器可操作性、便携性、普适性，使得能够更好地提取植被覆盖度。

(四)附图说明

图1仪器总体效果示意图

图2支撑杆示意图

图3云台细节示意图

图4云台平衡示意图

图5仪器前方视角示意图

图6仪器侧方视角示意图

图7仪器顶部俯视示意图

图中符号说明如下：

1支撑杆；2主杆；3相机平台；4数码相机；5半圆环；6圆形环；

7弯支柱；8正方形框；9水平滑杆；10挂钩；11游码；12水平泡。

(五)具体实施方式

见图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7所示，一种便携式植被覆盖度测量仪，它是由支撑杆1、主杆2、相机平台3和数码相机4组成。(图1)

所述支撑杆1(图2)是上面为一段钢管，下面为两个尖刺的叉形件，它用于将仪器固定在地上，下面的两个尖刺便于插入地下，使之保持野外仪器的稳定性。

所述主杆2也是一钢管，用于将相机平台3升到一定高度。伴随着地物的不同，可以将主杆2进行延长。主杆2和支撑杆1之间通过销轴连接。

所述相机平台3(图3)采用云台的原理，由一个向下的半圆环5，一个水平的圆形环6和一个水平的正方形框8组成。半圆环5的上杆与主杆2的顶端相连，，半圆环5的两端各有一个孔，供圆形环6上的两根小支柱穿过并固定。这样，就可以保证圆形环6可以绕着半圆环5自由旋转。在圆形环6上，与小支柱垂直的直径方向上，焊接了两个弯支柱7，弯支柱7的另一端与正方形框8两个对边的中点相连。正方形框8另外两个对边上，设置了两根可以滑动的水平滑杆9，可以根据数码相机4型号的不同，调整水平滑杆9的宽度。水平滑杆9通过四个螺丝固定在正方形框8上，螺丝未上紧时，水平滑杆9可以在正方形框8上滑动，以调节数码相机4在垂直于水平滑杆9方向上的水平。为了保证数码相机4的稳定，在水平滑杆9上设置了四个挂钩10，以便用橡皮筋固定数码相机4。为了方便调节平面初始状态水平，在水平滑杆9的四个挂钩10两侧各加了一个游码11，通过调整游码11的位置和水平滑杆9的位置来调节初始状态的水平。为了便于看到初始状态的水平，在正方形框8的一角设置了一个水平泡12，当气泡位于正中的时候，正方形框8平面就水平了。

参考文献：

[1]秦伟，朱清科等.植被覆盖度及其测算方法研究进展[J].西北农林科技大学学报(自然科学版).2006，09.

[2]路炳军，刘洪鹄等.照相法结合数字图像技术计算植被覆盖度精度研究[J].水土保持通报，2007，01.

[3]张学霞，朱清科等.数码照相法估算植被盖度[J].北京林业大学学报.2008，01.

Claims (3)

1.一种便携式植被覆盖度测量仪，其特征在于：它是由支撑杆、主杆、相机平台和数码相机组成；所述支撑杆是上面为一段钢管，下面为两个尖刺的叉形件，它立于地面；所述主杆也是一钢管，用于将相机平台升到一定高度，主杆和支撑杆之间通过销轴连接；所述相机平台由一个向下的半圆环，一个水平的圆形环和一个水平的正方形框组成；半圆环的上杆与主杆的顶端相连，半圆环的下两端各有一个孔，供水平圆环上的两根小支柱穿过并固定；在水平圆环上，与小支柱垂直的直径方向上，焊接了两个弯支柱，弯支柱的另一端与正方形框两个对边的中点相连；正方形框另外两个对边上，通过四个螺丝固定了两根可以滑动的水平滑杆，在水平滑杆上设置了四个挂钩，在四个挂钩两侧各放置一个游码，数码相机通过四个挂钩固定在水平滑杆上，在正方形框的一角设置了一个水平泡。

2.根据权利要求1所述的一种便携式植被覆盖度测量仪，其特征在于：该支撑杆为可拆卸结构。

3.根据权利要求1所述的一种便携式植被覆盖度测量仪，其特征在于：该主杆有附加杆，是套装结构。

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