CN103115606A - 一种以电子经纬仪为工具的树冠体积、表面积计测技术 - Google Patents

Abstract

本发明是一种以电子经纬仪为工具的树冠体积、表面积计测技术。以电子经纬仪为工具测量树冠外围特征点，将数据存储在电子经纬仪存储卡中，利用树冠外围特征点拟合树冠曲线回归模型，实现树冠体积、表面积的测算，大大提高了树冠体积、表面积的计算精度，克服了以往树冠体积、表面积计测中方法简单则精度低、精度高则过程繁琐的缺陷。

Description

一种以电子经纬仪为工具的树冠体积、表面积计测技术

一、技术领域

本发明涉及一种以电子经纬仪为工具的森林计测方法，特别是利用电子经纬仪为工具的树冠体积、表面积计测。

二、技术背景

传统的森林计测技术手段落后，建立在角规测量、伐倒木解析、航片判读等手工作业的基础上，周期长，效率低，精度差，远远不能适应对森林资源和生态环境的监测需求。国内对于森林的监测仅局限于以遥感和常规地面调查为主要技术的宏观、粗放的阶段。某些指标的精准测量，如树冠体积、表面积等林分数据获取的理论、技术、仪器等问题还远远没有解决到令人满意的程度。

所以在森林资源监测中传统的树冠体积、表面积等的获取方法受森林中地形复杂因素的限制，使这些数据的获取工作量大、精度不高，因此实现这些数据快速准确获取成为本领域科技人员急待解决的问题。本发明通过使用电子经纬仪获取的数据的各种有效处理，简化外业测量，在测量过程中自动进行数据存储和处理、建立数学回归模型、利用智能化内业计算的系统模式。该系统整合了坐标测量、面积测量、体积测量、距离角度测量等多种内业处理功能于一体，全面提升了内业数据处理的速度，智能化和准确性，有效提高了森林监测技术特别是树冠体积、表面积测算的手段。

三、发明内容

为克服传统方法的数据获取周期长、效率低、精度差的缺点，提高效率与精度，实现树冠体积、树冠表面积的精准量测，本发明提供了一种基于电子经纬仪为工具的树冠体积、表面积计测方法，其特征是：以电子经纬仪为工具量测树冠外围特征点并记录存储，通过计算机拟合树冠曲线回归模型，通过数学模型计算树冠体积、表面积。

主要发明内容：

①树冠外围特征点的量测方法

②树冠曲线回归模型的建立

③树冠体积、表面积的测算

本项发明与现有方法相比具有以下优点：

(1)提高了树冠体积、表面积的计测工作效率，传统的树冠体积、表面积测量过程中需要运用多种测量工具，并需要手工记录，工序繁琐。本发明通过电子经纬仪直接测量并存储数据简化外业过程，在计算机中自动拟合树冠曲线回归模型，计算树冠体积、表面积。实现智能化、一体化、高可靠性。在一定程度上减轻了测量作业强度，拓展了测绘仪器的业务领域。

(2)实现了对树冠体积、表面积的高精度测量，传统方法量测较为简单，误差大。通过电子经纬仪可以实现树冠外围特征点的精确量测，计算简便快捷。

四、附图说明

下面结合附图和实例对本发明进一步说明。

图1为树冠曲线模拟图，图2为树冠坐标量测图。

五、具体实施方式：

基于电子经纬仪为工具的树冠体积、表面积计测方法与现有方法不同，具体在于：

1、树冠外围特征点获取方法如下：在林分内A1处安置电子经纬仪，首先量测1.3m处的胸径D_1.3、水平夹角β_1.3、天顶距VA₀并记录存储，再从树冠左侧第一活枝开始到树冠右侧第一活枝结束顺时针依次量测从A1点可观测的树冠外围特征点并记录存储该点的水平夹角β₁、天顶距VA₁，此时角A为90°；A1点观测结束后以观测树为中心顺时针旋转45°角寻找A2点继续按照A1点处方法观测，此时角A为45°；A2点观测结束后以观测树为中心顺时针旋转45°角寻找A3点继续按照A1点处方法观测，此时角A为；A3点观测结束后以观测树为中心顺时针旋转45°角寻找A4点继续按照A1点处方法观测此时角A为-45°；

2、将所获得的树冠外围特征点数据，通过以下方法计算：

1)通过数学模型①S₀＝(0.5*D_1.3/sin(β_1.3/2))*sin(VA₀)求解仪器位置与树干中心水平距离S₀、通过数学模型②x＝tan(β₁/2)*S₀*sinA、y＝tan(β₁/2)*S₀*cosA、Z＝S₀*tan(VA₁)/cos(β₁/2)-S₀/tan(VA₀)+1.3确定所有量测数据相对于以树干1.3m为坐标原点坐标系的(x，y，z)坐标点；

2)利用数学模型③Z＝aX²+aY²+b建立每个观测截面的拟合树冠曲线回归模型；

3)将每个观测截面的拟合曲线回归模型利用数学模型④

建立树冠体积模型；

4)将每个观测截面的拟合曲线回归模型利用数学模型⑤

建立树冠表面积模型。

Claims (3)

1.一种以电子经纬仪为工具的树冠体积、表面积计测技术，其特征是：以电子经纬仪为工具测量树冠外围特征点，将数据存储在电子经纬仪存储卡中，利用树冠外围特征点拟合树冠曲线回归模型，实现树冠体积和表面积的测算。 

2.权利要求书1中树冠外围特征点获取方法如下：在林分内A1处安置电子经纬仪，首先量测1.3m处的胸径D_1.3、水平夹角β_1.3、天顶距VA₀并记录存储，再从树冠左侧第一活枝开始到树冠右侧第一活枝结束顺时针依次量测从A1点可观测的树冠外围特征点并记录存储该点的水平夹角β₁、天顶距VA₁，此时角A为90°；A1点观测结束后以观测树为中心顺时针旋转45°角寻找A2点继续按照A1点处方法观测，此时角A为45°；A2点观测结束后以观测树为中心顺时针旋转45°角寻找A3点继续按照A1点处方法观测，此时角A为；A3点观测结束后以观测树为中心顺时针旋转45°角寻找A4点继续按照A1点处方法观测此时角A为-45°。 

3.将按权利要求书2中所获得的树冠外围特征点数据，通过以下方法计算： 

1)通过数学模型①S₀＝(0.5*D_1.3/sin(β_1.3/2))*sin(VA₀)求解仪器位置与树干中心水平距离S₀、通过数学模型②x＝tan(β₁/2)*S₀*sinA、y＝tan(β₁/2)*S₀*cosA、Z＝S₀*tan(VA₁)/cos(β₁/2)-S₀/tan(VA₀)+1.3确定所有量测数据相对于以树干1.3m为坐标原点坐标系的(x，y，z)坐标点； 

2)利用数学模型③Z＝aX²+aY²+b建立每个观测截面的拟合树冠曲线回归模型； 

3)将每个观测截面的拟合曲线回归模型利用数学模型④

建立树冠体积模型； 

4)将每个观测截面的拟合曲线回归模型利用数学模型⑤

建立树冠表面积模型。 

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