CN101539411B - 一种测量林木胸高形率的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种测量林木胸高形率的方法,包括下列步骤:(1)、选定观测点O,用仪器分别测量观测点O至树顶A的倾角θ,至树基B的倾角θ;(2)、用数学式tgθ=(tgθ+tgθ)/2、θ=aretgθ计算出观测点O至树干中央部位C的倾角θ;(3)、在观测点O或者其它某一适宜观测点上,测量出与树干中央部位C两边M、N相切的第一、第二倾斜线OM、ON在水平投影面上的水平夹角Q及与胸高1.3米部位D1.3部位两边K、F相切的第三、第四倾斜线OK、OF在水平投影面上的水平夹角Q1.3;(4)、根据步骤(3)测量的水平夹角Q中、Q1.3,用数学式q2=d中/d1.3=sin(Q/2)/sin(Q1.3/2),计算出胸高形率q2。本方法具有简易,使用方便,效率高的优点。

Description

一种测量林木胸高形率的方法
技术领域
本发明属于测量方法,具体涉及一种林业森林资源调查中测量林木胸高形率的方法。
背景技术
对于林业森林资源调查中而言,林木单株材积的测定是一项十分重要且常规的工作。林木单株材积的测定要求除测量单木树高和直径之外,还应测量树干胸高形数,而胸高形数由胸高形率而得出,胸高形率是指林木中央部位直径与胸高直径的比值。林业上测胸高1.3米的直径简易,但是测量林木中央部位直径十分困难,主要原因是林木中央部位难以定位并且中央部位直径不容易测量。过去,林业界使用过林分速测镜和光学多功能测树仪之类的工具测量林木中央部位直径,但由于操作复杂、读数不便、精度不高、效率太低等原因,传统的测树仪基本不用,市面上几乎没有单位在生产,这些年来也未见新方法与新工具的文献报道,而且采用直接爬树测直径的方法极为原始,不足可取。也正是由于长期以来树干中央部位直径的测定一直缺乏实用有效的设备,以此推算树干胸高形率与形数来计算单木材积。在实际工作中,单木材积的测定大多数只有利用材积表和形高表或者采用粗略的近似公式估计,十分粗放,因此,导致森林资源调查数据的准确性、可用性和时效性受到了很大的影响,直接影响了森林资源监测与管理的成效。林木中央部位直径的测定与林木胸高形率的测定是相互可以转换的,测量出林木胸高形率,通过与胸高直径的计算也就得到了中央部位直径,反之测量出中央部位直径通过胸高直径的计算也就得到了林木胸高形率。由于中央部位直径的测定与林木胸高形率的测定缺乏有效的的方法,中央部位直径的测定与林木胸高形率的测定一直成为了林业界悬而未决的“老大难”问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种有效的新的测量林木胸高形率的方法。
本发明的目的是这样实现的:测量林木胸高形率的方法包括下列步骤:
(1)、选定观测点O,用仪器分别测量观测点O至树顶A的倾角θ,至树基B的倾角θ
(2)、根据倾角θ和θ,用数学式:
tgθ=(tgθ+tgθ)/2
θ=arctgθ     数模(I)
计算出观测点O至树干中央部位C的倾角θ,数模(I)中倾角凡仰角为正值,俯角为负值,数模(I)具有通用性;
(3)、在观测点O上,利用仪器分别观测与树干中央部位C两边M、N相切的第一、第二倾斜线OM、ON,测量出第一、第二倾斜线OM、ON在水平投影面上的水平夹角Q,以同样的方法,在同一观测点O观测与树干胸高1.3米部位D1.3两边K、F相切的第三、第四倾斜线OK、OF,测量出第三、第四倾斜线OK、OF在水平投影面上的水平夹角Q1.3
(4)、根据水平夹角Q、Q1.3,用数学式:
q2=d/d1.3=sin(Q/2)/sin(Q1.3/2)       数模(II)
计算出胸高形率q2,式中d为树干中央部位C的直径,d1.3为树干胸高部位D1.3的直径。
由此可见,只要通过装置测量出树顶与树基二个倾角值就可定位树干中央部位,并且只要通过装置测量树干中央部位的两斜射线的水平夹角以及胸高部位的两斜射线的水平夹角就可求算出胸高形率q2的数据,本方法简易,使用方便,效率高。
附图说明
下面结合附图与实例作进一步的说明,但本发明不限于本图所示。
图1是本发明方法测量过程示意图之一。
图2是本发明方法测量过程示意图之二。
图3是本发明方法测量过程示意图之三。
具体实施方式
如图1-图3所示,本发明方法其包括下列步骤:
(1)、选定一适宜观测点O,用仪器测量树顶A的倾角θ,测量树基B的倾角θ
(2)、根据倾角θ与倾角θ计算出树干中央部位C在观测点O点应测量的倾角θ,设O点至树的水平距离为S,树AB的高度为H,则树干中央部位C的高度为H/2,由于:H=S×(tgθ-tgθ),H/2=S×(tgθ-tgθ),计算得出tgθ=(tgθ+tgθ)/2,
故:θ=arctgθ,数模(I),数模(I)中凡仰角为正值,俯角为负值,数模(I)具有通用性;
(3)、在O点(或其它某一适宜观察点上),利用仪器分别观测与树干中央部位C两边M、N相切的倾斜线OM、ON,测量出OM与ON在水平投影面◇Omn上的水平夹角Q,以同样的方法,在O点观测与树干胸高1.3米部位D1.3两边K、F相切的倾斜线OK、OF,测量出OK与OF在水平投影面◇Okf上的水平夹角Q1.3
(4)、根据步骤(3)测量的水平夹角Q和水平夹角Q1.3,计算胸高形率q2,设中央部位C的直径为d,胸高部位D1.3的直径为d1.3,O点至树的水平距离为S,按照水平投影园两射线相切的原理,则有d=2S×sin(Q/2),d1.3=2S×sin(Q1.3/2),
因此,胸高形率q2=d/d1.3=sin(Q/2)/sin(Q1.3/2)    数模(II)。
本发明非常适合数字化测量仪使用,同样也适合于具有测角装置的常规仪器如全站仪、经纬仪、罗盘仪等仪器的测量所用。
为了验证本方法的应用效果,本发明分别采用了全站仪、经纬仪为工具并分别按照本方法的操作步骤实施案例如下:
实施例1。某大学校园有一大树,树高为28米,胸高部位D1.3的直径即胸径为48.0cm,经攀爬树实测中央部位的直径为35.2cm,计算出树干胸高形率为胸高形率q2=d/d1.3=35.2/48=0.7333。使用全站仪和本方法实施如下:
(1)选定一适宜观测点O,用全站仪仪器测量树顶A的倾角θ为+48.48度,测量树基B的倾角θ为+8.65度;
(2)根据tgθ=(tgθ+tgθ)/2=(tg48.48+tg8.65)/2=0.64、数模(I)θ=arctg0.64,计算得出树干中央部位C倾角θ为+32.65度;
(3)、在O点,用全站仪望远镜调整仰角为+32.65度,然后用望远镜分别观测与树干中央部位C两边M、N相切的倾斜线OM、ON,记录OM与ON在仪器水平转动的夹角Q,水平夹角Q=观测ON时全站仪的显示屏水平读数-观测OM时全站仪的显示屏水平读数=46.83-45.02=1.81度,以同样的方法,在O点观测与树干胸高1.3米部位D1.3两边K、F相切的倾斜线OK、OF,记录OK与OF在在仪器水平转动的夹角Q1.3;水平夹角Q1.3=观测OF时全站仪的显示屏水平读数-观测OK时全站仪的显示屏水平读数=47.26-44.78=2.48度。
(4)、根据数模(II),胸高形率q2=d/d1.3=sin(Q/2)/sin(Q1.3/2)q2=sin(1.81/2)/sin(2.48/2)=0.7298。
经全站仪对本方法实施测量检验结果表明,树干胸高形率实测值为0.7333,本方法测量值为0.7298米,绝对误差为-0.0035,相对误差为-0.48%,本方法实施取得了良好的效果。
实施例2。某林场有一树木,树高为16.4米,胸高部位D1.3的直径即胸径为24.6cm。使用经纬仪和本方法实施如下:
(1)选定一适宜观测点O,用经纬仪仪器测量树顶A的倾角θ为+38.56度,测量树基B的倾角θ为+6.38度;
(2)根据tgθ=(tgθ+tgθ)/2=(tg38.56+tg6.38)/2=0.4545、数模(I)θ=arctg0.4545,计算得出树干中央部位C倾角θ为+24.44度;
(3)、在O点,用经纬仪望远镜调整仰角为+24.44度,然后用望远镜分别观测与树干中央部位C两边M、N相切的倾斜线OM、ON,记录OM与ON在仪器水平转动的夹角Q,水平夹角Q=观测ON时经纬仪的水平度盘的水平读数-观测OM时经纬仪的水平度盘的水平读数=120.65-119.13=1.52度,以同样的方法,在O点观测与树干胸高1.3米部位D1.3两边K、F相切的倾斜线OK、OF,记录OK与OF在在仪器水平转动的夹角Q1.3;水平夹角Q1.3=观测OF时经纬仪的水平度盘的水平读数-观测OK时经纬仪的水平度盘的水平读数=120.57-118.41=2.16度。
(4)、根据数模(II),胸高形率q2=d/d1.3=sin(Q/2)/sin(Q1.3/2)q2=sin(1.52/2)/sin(2.16/2)=0.7037。
此树伐倒后实测中央部位的直径为17.3cm,计算出树干胸高形率为胸高形率q2=d/d1.3=17.3/24.6=0.7032。经经纬仪对本方法实施测量检验结果表明,本方法测量值为0.7037米,绝对误差为+0.0005,相对误差为+0.071%,本方法实施取得了良好的效果。
本方法发明的特点是为采用角位移传感器与倾角传感器相结合的数字化仪器提供测点快、读数快、操作简便快捷、易懂、信息数字化显示与存贮的测量新方法。

Claims (1)

1.一种测量林木胸高形率的方法,包括下列步骤:
(1)、选定观测点O,用仪器分别测量观测点O至树顶A的倾角θ,至树基B的倾角θ
(2)、根据倾角θ和θ,用数学式:
tgθ=(tgθ+tgθ)/2
θ=arctgθ    数模(I)
计算出观测点O至树干中央部位C的倾角θ,数模(I)中倾角凡仰角为正值,俯角为负值,数模(I)具有通用性;
(3)、在观测点O或者其它某一适宜观测点上,利用仪器分别观测与树干中央部位C两边M、N相切的第一、第二倾斜线OM、ON,测量出第一、第二倾斜线OM、ON在水平投影面上的水平夹角Q,以同样的方法,在同一观测点O观测与树干胸高1.3米部位D1.3两边K、F相切的第三、第四倾斜线OK、OF,测量出第三、第四倾斜线OK、OF在水平投影面上的水平夹角Q1.3
(4)、根据水平夹角Q、Q1.3,用数学式:
q2=d/d1.3=sin(Q/2)/sin(Q1.3/2)          数模(II)
计算出胸高形率q2,式中d为树干中央部位C的直径,d1.3为树干胸高部位D1.3的直径。
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