CN103486991B - 一种树冠遮挡条件下全站仪测量树高及材积的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种树冠遮挡条件下全站仪测量树高及材积的方法。以树冠被遮挡的树木为研究对象，以全站仪为测量工具，依次测量树干根部直径d0，树干1.3米处胸径d1.3，树冠被遮挡处所能看到的最高处树干直径dn及该处具地面的高度h，树干1.3米处与最高可观测处的中间任意位置干径dm及该处距地面的距离hm，进而精准测算该树木高度与材积，简化外业测量，减轻了测量作业强度，同时解决了树冠被遮挡时无法测量树高和材积的难题。

Description

一种树冠遮挡条件下全站仪测量树高及材积的方法
一、技术领域
本发明涉及一种树冠遮挡条件下全站仪测量树高及材积的方法，特别是利用全站仪测量树干不同高度处的直径与距离地面的距离，进而获取树木的树高与材积。
二、技术背景
随着现代测量技术的发展，精准林业越来越被关注，怎样通过简单的方法、量测少量的数据，并能精确地计算出单株立木的树高及材积，近年来引起诸多学者的广泛讨论。特别是在森林资源调查时，对立木树高的测定是至关重要的，而且还直接影响到单株立木材积的准确性。1899年，希费尔提出了胸高形率法，将1/2树高处作为树干上部直径的测点；1910年，琼森提出了绝对形率法，胸高之上1/2处作为上部直径测点；以上两种方法都是根据干径比测定干形指数，进而计算单木材积。1855年，德国普雷斯勒提出的望高法测定单株立木材积，是将立木树干上部直径d为0.5D1.3处的点称为望点，并以望点作为上部直径观测点；1990年徐祯祥等人根据孔兹干曲线和望高法测定立木材积，提出了形点法，将直径处的点称为形点，作为上部直径观测点；2005年，冯仲科等人对形点法进行改进，采用精确区分求积式，提高精度。以上这些方法虽然都简单易行，但是望点及形点测量部位较高，林区通常通视较差，观测困难，且实际误差较大。所以在树冠遮挡树干较多的观测条件下，以上方法都有明显的弊端。
另外，在实际的森林资源调查中，往往存在树冠被遮挡的情况，导致无法精确地量测到树高。但是树高又是林业上至关重要的因子之一。本发明则寻求一种新方法，通过运用全站仪只量测通视范围内地径、胸径、可观测最高处的干径和该处距地面距离，以及这两处之间任意处干径及该处距地面高度，即可在该树木树冠被遮挡情况下测算出高度和材积。
三、发明内容
在实际的森林资源调查中，存在树冠被遮挡情况，导致无法精确量测树高，但树高及材积又是林业上至关重要的因子。本发明设计一种新方法，通过运用全站仪只量测通视范围内地径、胸径、可观测最高处的干径和该处距地面距离，以及胸径与最高可观测处之间任意处干径及该处距地面高度，即可在该树木树冠被遮挡情况下测算出高度和材积。
主要发明内容：
利用全站仪测算树冠被遮挡情况下树木的高度和材积；
本项发明与现有方法相比具有以下优点：
(1)提高了树高与材积量测工作效率。传统的树木树高与材积测量过程中需要运用围尺、测高器等多种测距、测角工具量测，并需要手工记录，工序繁琐。本发明通过使用全站仪对树木任意处直径与距离地面高度进行量测，进而获取该树木高度以及材积，简化外业测量，减轻了测量作业强度，同时解决了树冠被遮挡时无法测量树高的难题。
(2)实现了对树木高度和材积的高精度测量。传统方法量测较为简单，误差大。通过使用高精度全站仪计测树木高度与材积，计算简便而且精确。
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为树冠被遮挡条件下树木高度及材积测量示意图；
五、具体实施方式：
首先以树冠被遮挡的树木为研究对象，以全站仪为测量工具，将全站仪瞄准树干根部并测量地径d0，然后瞄准树干1.3米处并测量胸径d1.3，瞄准树冠被遮挡处所能看到的最高处并测量该处树干直径dm及该处具地面的高度h，最后瞄准树干1.3米处与最高可观测处之间任意位置并测量树干直径dm及该处距地面的距离hm，其中，d0，d1.3，dn以及dm单位为厘米，h和hm单位为米。设H1与H2均为树冠被遮挡树木的实际高度，利用数模①与数模②解得H1与H2，再利用数模③H＝(H1+H2)/2求得H即为树木真实高度；利用数模④V＝V1.3+Vm+Vh+V树梢，其中V，V1.3，Vm，Vh，V树梢单位为立方米，V1.3代表下底以d0为半径，上底以d1.3为半径，高为1.3米的圆台体体积，Vm表示下底以d1.3为半径，上底以dm为半径，高为两测量处之间距离的圆台体体积，Vh表示下底以dm为半径，上底以dh为半径，高为两测量处之间距离的圆台体体积，V树梢表示下底以dh为半径，高为此测量处到树梢的距离的圆锥体体积，最终求得该树木的材积V。

Claims (1)

1.一种树冠遮挡条件下全站仪测量树高及材积的方法，其特征是：(1)以树冠被遮挡的树木为研究对象，以全站仪为测量工具，将全站仪瞄准树干根部并测量地径d0，然后瞄准树干1.3米处并测量胸径d1.3，瞄准树冠被遮挡处所能看到的最高处并测量该处树干直径dn及该处距地面的高度h，最后瞄准树干1.3米处与最高可观测处之间任意位置并测量树干直径dm及该处距地面的距离hm，其中，d0，d1.3，dn以及dm单位为厘米，h和hm单位为米；(2)设H1与H2均为树冠被遮挡树木的实际高度，利用数模①与数模②解得H1与H2，再利用数模③H＝(H1+H2)/2求得H即为树木真实高度；利用数模④V＝V1.3+Vm+Vh+V树梢，其中V，V1.3，Vm，Vh，V树梢单位为立方米，V1.3代表下底以d0为半径，上底以d1.3为半径，高为1.3米的圆台体体积，Vm表示下底以d1.3为半径，上底以dm为半径，高为两测量处之间距离的圆台体体积，Vh表示下底以dm为半径，上底以dh为半径，高为两测量处之间距离的圆台体体积，V树梢表示下底以dh为半径，高为此测量处到树梢的距离的圆锥体体积，最终求得该树木的材积V。
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