CN102735226A - 一种喀斯特森林群落监测样地的测量标定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种喀斯特森林群落监测样地的测量标定方法，包括以下步骤：1)初步确定样地坐标系；2)沿样地四条边线布设一条一级闭合导线，构成闭合导线的控制点的埋桩位置选择在稳固的岩石上，埋桩点的标记方式为在埋桩位置处凿一个浅坑，并以该浅坑为原点画圆；3)计算一级闭合导线的误差，然后对闭合导线的控制点坐标进行平差；4)根据平差后的闭合导线的控制点往样地中心引支导线；5)在闭合导线和支导线的控制点上架设测站，计算待标定网格节点与测站点的水平距离和角度，采用全站仪坐标放样测量功能，标定出每个样方的网格节点位置。采用本发明所述方法可有效提高喀斯特森林群落监测样地的测量标定的精度。

Description

一种喀斯特森林群落监测样地的测量标定方法

技术领域

本发明涉及森林群落监测中样地的测量标定方法，具体涉及喀斯特森林群落监测样地的测量标定方法。

背景技术

在森林群落监测中，通常需要将一块形状为长方形或正方形、面积几公顷甚至数十公顷的样地从连续分布的森林中比较精确地测量出来，并将测量出来的样地继续划分为大量10m×10m或20m×20m的网格样方，标定出每个样方的网格节点，然后才能开展后续的调查和监测工作。传统的森林罗盘测量方法在测量这种大型样地时精度很难达到要求，目前一般采用全站仪进行放样测量和标定。

喀斯特地貌是指可溶性岩石受水的溶蚀作用和伴随的机械作用所形成的各种地貌，在中国西南的广西、贵州、云南、四川等地广泛分布有喀斯特地貌。喀斯特地貌的特点是小地形十分复杂，岩石出露面积大，而且由于存在水土渗漏作用，即使有土壤分布的地方，其土层也比较浅薄和松散。由于存在这些特殊性，喀斯特森林群落样地的测量面临很多困难，其中之一就是控制点的埋桩标记问题。传统的控制点埋桩方法通常是将一颗钢钉或直径1cm左右的一小段木头扎入土壤中进行标记，但这种埋桩标记方法在喀斯特森林测量中存在两个问题，一是在喀斯特森林中很难找到有土壤而附近又没有大树分布的地方；二是由于土层浅薄松散，扎入的钢钉或木头很容易发生移动，从而给测量带来极大的误差。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种喀斯特森林群落监测样地的测量标定方法，采用该方法可有效提高喀斯特森林群落监测样地的测量标定的精度。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种喀斯特森林群落监测样地的测量标定方法，包括以下步骤：

1)通过踏查及查阅地形图，确定样地四条边线的走向及四个角点的大致位置，以西南方向角点为原点，初步确定样地坐标系；

2)用全站仪的坐标测量功能，沿样地四条边线布设一条一级闭合导线，构成闭合导线的控制点的埋桩位置选择在稳固的岩石上，埋桩点的标记方式为在埋桩位置处凿一个浅坑，并以该浅坑为原点画圆；

3)计算一级闭合导线的误差，然后对闭合导线的控制点坐标进行平差；

4)根据平差后的闭合导线的控制点往样地中心引支导线，构成支导线的控制点的埋桩位置选择在稳固的岩石上，埋桩点的标记方式为在埋桩位置处凿一个浅坑，并以该浅坑为原点画圆；

5)在闭合导线和支导线的控制点上架设测站，计算待标定网格节点与测站点的水平距离和角度，采用全站仪坐标放样测量功能，标定出每个样方的网格节点位置。

上述方法中，

步骤2)和步骤4)中，所述浅坑的直径一般为0.2～0.4cm，深度一般为0.2～0.4cm，优选直径为0.3cm，深度为0.3cm；在埋桩点的标记方式中，以所述浅坑为原点画的圆的直径为3.0～5.0cm，优选直径为4.0cm。

步骤2)和步骤4)中，在埋桩点的标记方式中，用颜色醒目的油漆以所述浅坑为原点进行画圆，通常选择红色、蓝色、黄色等颜色的油漆。

步骤2)中，构成闭合导线的控制点的位置与相距该控制点最近的边线的距离在8～12m范围内。

步骤3)中，一级闭合导线的误差的计算方法与现有技术相同，对闭合导线的控制点坐标进行平差的方法与现有技术相同。

现有的用全站仪放样标定森林群落监测样地的网格节点时，节点相对于控制点的平面距离和方位角的计算通常是用计算器根据节点和控制点的三角函数关系一步一步地进行计算，这种计算过程需要花费较多的时间，而且容易出错；为此，申请人提出所述待标定网格节点与测站点的水平距离和角度的计算由可编程计算器完成，通常采用卡西欧可编程计算器，具体可以是CASIO fx-4000P。

与现有技术相比，本发明所述方法通过将控制点的埋桩位置选择在稳固的岩石上，并采用在埋桩位置处凿一个浅坑，以该浅坑为原点画一个固定直径的圆作为标记方式，克服在喀斯特地区森林采用传统控制点埋桩标记方式造成的误差，可有效提高喀斯特森林群落监测样地的测量标定的精度；进一步地，还可用可编程计算器来完成待标定网格节点与测站点的水平距离和角度的计算，节约计算时间并减少出错机率，从而提高工作效率。

具体实施方式

下面以具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于这些实施例。

实施例1：在广西弄岗国家级自然保护区对一个15公顷的森林样地进行测量标定，标定出每个样方(20m×20m)的网格节点位置。

1)通过踏查及查阅地形图，确定样地四条边线的走向及四个角点的大致位置，以西南方向角点为原点，初步确定样地坐标系；

2)用全站仪的坐标测量功能，沿样地四条边线布设一条一级闭合导线，具体包括：

①选择起始控制点(起始控制点选在样地一条边线的中点附近)，起始控制点的坐标通过假定坐标法给出，即假定起始控制点的（X1，Y1）坐标值为（1000，1000），这样可避免因给定值太小导致测量中坐标值出现负数的情况，同时也方便测量数据的记录和输入；起始控制点的高程通过手持GPS获得；

②确定起始控制点（X1，Y1）的坐标值和高程后，在（X1，Y1）处设测站，沿确定的边线方向找一个与（X1，Y1）通视的测点，定为（X2，Y2），用全站仪测量（X1，Y1）至（X2，Y2）的平距HS及高差ΔZ，通过计算可得到（X2，Y2）的坐标和高程，即（X1±HS，Y1）或（X1，Y1±HS），高程为Z1±ΔZ；

③根据前面确定的两个已知坐标的控制点，应用全站仪的坐标测量功能，沿样地四条边线附近布设一条一级闭合导线；利用喀斯特地貌岩石出露多的特点，将构成闭合导线的全部控制点的埋桩位置均设在稳固的岩石上，控制点的埋桩标记方式为凿一个直径为0.2cm、深度为0.2cm的浅坑，并以这个浅坑为原点用红色油漆画一个直径为3cm的圆圈；

3)计算一级闭合导线的闭合误差，采用近似平差的方法对闭合导线控制点的坐标和高程误差进行处理；

其中：

闭合误差的确定方法为：已知起始控制点（X1，Y1）的坐标为（1000，1000），用全站仪测出闭合导线后，在闭合导线最后一个控制点架设测站，测量起始控制点（X1，Y1）的坐标，设全站仪测出的坐标为X测、Y测，用该点的观测坐标值与已知坐标值比较，得到fx=X测-1000，fy=Y测-1000；可以计算出导线闭合差 $\mathrm{fd}=\sqrt{{\mathrm{fx}}^2+{\mathrm{fy}}^2};$

用近似平差的方法对闭合导线控制点的坐标进行处理是指：设导线总长度为D，如果fd＜D*(1/3000)(通常是fd＜D*(1/1000)，本实施例中将精度提高些)，就可以按以下公式进行坐标改正数的计算：

Vxi=(-fx/D)*（D₁+D₂+D₃+…+D_i-1)

Vyi=(-fy/D)*(D₁+D₂+D₃+…+D_i-1)

其中Vxi表示第i个控制点的X坐标的改正数；Vyi表示第i个控制点的Y坐标的改正数；D_i-1是第i个控制点之前的导线边长；

则改正后的坐标为：X_i′=X_i+Vxi，Y_i′=Y_i+Vyi，其中X_i表示第i个控制点横坐标的实际测量值，Y_i表示第i个控制点纵坐标的实际测量值；X_i′表示改正后的第i个控制点的横坐标，Y_i′表示改正后的第i个控制点的纵坐标。

对于高程可以用同样的方法来计算高程改正数；

4)根据平差后的闭合导线的控制点往样地中心引支导线，构成支导线的控制点的埋桩位置同样选择在稳固的岩石上，控制点的埋桩标记方式为凿一个直径为0.3cm、深度为0.3cm的浅坑，并以这个浅坑为原点用红色油漆画一个直径为4cm的圆圈；

5)在闭合导线和支导线的控制点上架设测站，用CASIO fx-4000P计算器计算待标定网格节点与测站点的水平距离和角度，再采用全站仪坐标放样测量功能，标定出每个样方(20m×20m)的网格节点位置；

步骤5)中用CASIO fx-4000P计算器计算待标定网格节点与测站点的水平距离和角度，需要编制计算器程序，具体操作如下：将CASIO fx-4000P计算器切换到编程模式后，输入以下程序：

1000→X:1000→Y:（原点坐标）

“CZZB？（测站坐标）”◢“XZ=”:？→A:“YZ=”:？→B:

Lbl1:

“ZHUANGHAO（节点桩号）=”:？→C:C=0

Goto3:

Int(C÷100)→D:C-100D→E:

X+10E-A→F:Y+10D-B→G:

“JVLI（水平距离）=”◢Pol（G,F）◢J﹤0

Goto2:

“FWJ（方位角）=”◢J◢Goto1:

Lbl2:

“FWJ=”◢J+360◢Goto1:

Lbl3:“OK”

上述编制的程序在应用时，输入的节点编号为4位数，每2位数代表一条网格线，如0102、0002、1010等；如要校对0000节点，可输入0.00001；输入0则结束程序；详细的操作方法如下表1所示。

表1：

输入	显示	备注
			Prg0EXE	CZZB?	询问测站坐标
EXE	XZ=?	输入测站X坐标
			1015.68EXE	YZ=?	输入测站Y坐标
1014.58EXE	ZHUANGHAO=?	询问桩号
			0001EXE	JVLI=	输入桩号
EXE	15.6473	显示距离
			EXE	FWJ=
EXE	201.2846	百分度方位角
			SHIFT°’”	201°17’4.68”	转换后的方位角
EXE	ZHUANGHAO=?	询问桩号
			0200EXE	JVLI=	输入桩号
EXE	16.5903	显示距离
			EXE	FWJ=
EXE	289.0683	百分度方位角

SHIFT°’”	289°4’6.2”	转换后的方位角
			EXE	ZHUANGHAO=?
0EXE	OK	结束程序

Claims (7)

1.一种喀斯特森林群落监测样地的测量标定方法，其特征在于包括以下步骤：

1)通过踏查及查阅地形图，确定样地四条边线的走向及四个角点的大致位置，以西南方向角点为原点，初步确定样地坐标系；

2)用全站仪的坐标测量功能，沿样地四条边线布设一条一级闭合导线，构成闭合导线的控制点的埋桩位置选择在稳固的岩石上，埋桩点的标记方式为在埋桩位置处凿一个浅坑，并以该浅坑为原点画圆；

3)计算一级闭合导线的误差，然后对闭合导线的控制点坐标进行平差；

4)根据平差后的闭合导线的控制点往样地中心引支导线，构成支导线的控制点的埋桩位置选择在稳固的岩石上，埋桩点的标记方式为在埋桩位置处凿一个浅坑，并以该浅坑为原点画圆；

5)在闭合导线和支导线的控制点上架设测站，计算待标定网格节点与测站点的水平距离和角度，采用全站仪坐标放样测量功能，标定出每个样方的网格节点位置。

2.根据权利要求1所述的喀斯特森林群落监测样地的测量标定方法，其特征在于：步骤2)和步骤4)中，所述浅坑的直径为0.2～0.4cm，深度为0.2～0.4cm。

3.根据权利要求2所述的喀斯特森林群落监测样地的测量标定方法，其特征在于：所述浅坑的直径为0.3cm，深度为0.3cm。

4.根据权利要求1所述的喀斯特森林群落监测样地的测量标定方法，其特征在于：步骤2)和步骤4)中，在埋桩点的标记方式中，以所述浅坑为原点画的圆的直径为3.0～5.0cm。

5.根据权利要求4所述的喀斯特森林群落监测样地的测量标定方法，其特征在于：在埋桩点的标记方式中，以所述浅坑为原点画的圆的直径为4.0cm。

6.根据权利要求1所述的喀斯特森林群落监测样地的测量标定方法，其特征在于：步骤2)和步骤4)中，在埋桩点的标记方式中，用颜色醒目的油漆以所述浅坑为原点进行画圆。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的喀斯特森林群落监测样地的测量标定方法，其特征在于：步骤5)中，所述待标定网格节点与测站点的水平距离和角度的计算由可编程计算器完成。