CN108106590A - 一种利用基准点测算森林资源一类清查中样木角度和距离的方法 - Google Patents

一种利用基准点测算森林资源一类清查中样木角度和距离的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种利用基准点测算森林资源一类清查中样木角度和距离的方法，包括如下步骤：S01，任意选取A点作为基准点，测得∠NOA和OA,计算出EO和EA；S02，测得∠QAM和AM,计算出PM和AP；S03，计算出纵坐标OF和横坐标FM；S04，根据纵横坐标值可直接判断样木是否为界内，西边北边压界木为界外，东边南边压界木为界内；S05，利用反正切函数求出∠NOM和/或根据OM2＝FM2+OF2，可以求出OM的值。本发明提供的基于基准点法下在森林资源一类清查中样木距离测算方法，根据三角函数运算原理，研究使用基准点法，准确测出样木距西南角点的位置参数，在大幅降低调查难度的同时，提高精确度。

Description

一种利用基准点测算森林资源一类清查中样木角度和距离的 方法
技术领域
本发明属于样木位置参数测算技术领域，具体地说，涉及一种利用基准点测算森林资源一类清查中样木角度和距离的方法。
背景技术
森林资源一类清查是以掌握宏观森林资源现状与动态为目的，利用固定样地进行定期复查的森林资源调查方法，1亩样地代表实地16平方公里，要求精度极高。在现实中，一些样木因受建筑物等不可移动障碍物的阻隔，在样地的四个角点都不能通视的情况下，无法确定样木的准确位置，只能根据已测得的样木位置进行估计，给调查工作造成很大困难，并且精度大大降低。
有鉴于此特提出本发明。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种利用基准点测算森林资源一类清查中样木角度和距离的方法，根据三角函数运算原理，研究使用基准点法，准确测出样木距西南角点的位置参数，在大幅降低调查难度的同时，提高精确度。
为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是：
一种利用基准点测算森林资源一类清查中样木角度和距离的方法，包括如下步骤：
S01，任意选取通视和测量条件都比较好的A点作为基准点，从O点测得A点的坐标方位角∠NOA和水平距离OA,计算出A点在以O点为原点样地坐标系中的纵坐标EO和横坐标EA；
S02，从A点测得样木M点的坐标方位角∠QAM和水平距离AM,计算出M点在以A点为原点样地坐标系中的纵坐标PM和横坐标AP；
S03，计算出M点在以O点为原点样地坐标系中的纵坐标OF和横坐标FM；
S04，根据纵横坐标值可直接判断样木是否为界内，西边北边压界木为界外，东边南边压界木为界内；
S05，样木的坐标方位角∠NOM的正切值是横坐标FM/纵坐标OF，利用反正切函数求出∠NOM和/或根据勾股定理，OM2＝FM2+OF2,开平方，可以求出OM的值；
其中，坐标方位角从坐标纵线开始读数，以O点为原点，即样地西南角点，坐标纵线为0°，坐标横线为90°，顺时针至360°；提到的纵横坐标是矢量，有方向性；M点为样木。
进一步地，还包括如下步骤：
S06，设计一种便于批量测算样木距离的EXCEL表格。
进一步地，在所述S06中，具体通过如下步骤实现：
S061，计算A点(基准点)在以O点为原点样地坐标系中的纵横坐标：在B2单元格输入“65.3”，C2单元格输入“15.62”。D2单元格输入“＝COS(B2*PI()/180)*C2”，E2单元格输入“＝SIN(B2*PI()/180)*C2”；
S062，计算M点在以A点(基准点)为原点样地坐标系中的纵横坐标：在F3单元格输入“305.8”，G3单元格输入5.65。H3单元格输入“＝COS(F3*PI()/180)*G3”，I3单元格输入“＝SIN(F3*PI()/180)*G3”；
S063，计算M点在以O点为原点样地坐标系中的纵横坐标：在J3单元格输入“＝H3+$D$2”，K3单元格输入“＝I3+$E$2”；
S064，界内外判断：在L3单元格输入“＝IF(AND(J3>＝0,J3<25.82,K3>0,K3<＝25.82),"内","界外")”；
S065，利用反正切函数求出∠NOM：在M3单元格输入“＝DEGREES(ATAN(K3/J3))”；
S066，开平方求出OM的值：在N3单元格输入“＝SQRT(SUMPRODUCT(J3:K3,J3:K3))”。
进一步地，在所述S01中，纵坐标EO为OA×cos∠NOA,横坐标EA为OA×sin∠NOA。
进一步地，在所述S02中，所述∠QAM是Q绕A顺时针至M的角度；纵坐标PM为AM×cos∠QAM,横坐标AP为AM×sin∠QAM。
进一步地，在所述S03中，纵坐标OF为EO+PM,横坐标FM为EA+AP。
进一步地，在所述S04中，0≤纵坐标OF值＜25.82且0＜横坐标FM值≤25.82，为界内；反之，则为界外。
进一步地，在所述S05中，所述样木的坐标方位角∠NOM的正切值是横坐标FM/纵坐标OF，即FM/OF＝(OA×sin∠NOA+AM×sin∠QAM)/(OA×cos∠NOA+AM×cos∠QAM)。
采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
本发明提供的基于基准点法下在森林资源一类清查中样木距离测算方法，根据三角函数运算原理，研究使用基准点法，准确测出样木距西南角点的位置参数，在大幅降低调查难度的同时，提高精确度。
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。
附图说明
附图作为本申请的一部分，用来提供对本发明的进一步的理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。在附图中：
图1为本发明工作原理示意图；
图2为本发明验证、检测后原因分析示意图；
图3为本发明测算方法流程示意图；
图4为本发明一种优选实施方式流程示意图；
图5为本发明中设计一种便于批量测算样木距离的EXCEL表格的方法流程图。
需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本发明的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1至图5所示，本实施例所述的一种利用基准点测算森林资源一类清查中样木角度和距离的方法，包括如下步骤：
S01，任意选取通视和测量条件都比较好的A点作为基准点，从O点测得A点的坐标方位角∠NOA和水平距离OA,计算出A点在以O点为原点样地坐标系中的纵坐标EO和横坐标EA；
S02，从A点测得样木M点的坐标方位角∠QAM和水平距离AM,计算出M点在以A点为原点样地坐标系中的纵坐标PM和横坐标AP；
S03，计算出M点在以O点为原点样地坐标系中的纵坐标OF和横坐标FM；
S04，根据纵横坐标值可直接判断样木是否为界内，西边北边压界木为界外，东边南边压界木为界内；
S05，样木的坐标方位角∠NOM的正切值是横坐标FM/纵坐标OF，利用反正切函数求出∠NOM和/或根据勾股定理，OM2＝FM2+OF2,开平方，可以求出OM的值；
其中，坐标方位角从坐标纵线开始读数，以O点为原点，即样地西南角点，坐标纵线为0°，坐标横线为90°，顺时针至360°；提到的纵横坐标是矢量，有方向性；M点为样木。
工作原理：
样地为水平25.82米×25.82米正方形，如图1所示，O点为样地西南角点，M点为样木，OM有障碍物阻隔不通视。
其中，坐标方位角从坐标纵线开始读数，以O点为原点，坐标纵线为0°，坐标横线为90°，顺时针至360°，提到的纵横坐标是矢量，有方向性。
进一步地，在所述S01中，纵坐标EO为OA×cos∠NOA,横坐标EA为OA×sin∠NOA。
进一步地，在所述S02中，所述∠QAM是Q绕A顺时针至M的角度；纵坐标PM为AM×cos∠QAM,横坐标AP为AM×sin∠QAM。
进一步地，在所述S03中，纵坐标OF为EO+PM,横坐标FM为EA+AP。
进一步地，在所述S04中，0≤纵坐标OF值＜25.82且0＜横坐标FM值≤25.82，为界内；反之，则为界外。
进一步地，在所述S05中，所述样木的坐标方位角∠NOM的正切值是横坐标FM/纵坐标OF，即FM/OF＝(OA×sin∠NOA+AM×sin∠QAM)/(OA×cos∠NOA+AM×cos∠QAM)。
进一步地，还包括如下步骤：
S06，设计一种便于批量测算样木距离的EXCEL表格。
如图1所示，假设从O点测得A点的坐标方位角是65.3°、水平距离15.62米，从A点测得M点的坐标方位角305.8°、水平距离5.65米。制作如表1所示Excel表格。
表1
进一步地，在所述S06中，具体通过如下步骤实现：
S061，计算A点(基准点)在以O点为原点样地坐标系中的纵横坐标：在B2单元格输入“65.3”，C2单元格输入“15.62”。D2单元格输入“＝COS(B2*PI()/180)*C2”，E2单元格输入“＝SIN(B2*PI()/180)*C2”；
S062，计算M点在以A点(基准点)为原点样地坐标系中的纵横坐标：在F3单元格输入“305.8”，G3单元格输入5.65。H3单元格输入“＝COS(F3*PI()/180)*G3”，I3单元格输入“＝SIN(F3*PI()/180)*G3”；
S063，计算M点在以O点为原点样地坐标系中的纵横坐标：在J3单元格输入“＝H3+$D$2”，K3单元格输入“＝I3+$E$2”；
S064，界内外判断：在L3单元格输入“＝IF(AND(J3>＝0,J3<25.82,K3>0,K3<＝25.82),"内","界外")”；
S065，利用反正切函数求出∠NOM：在M3单元格输入“＝DEGREES(ATAN(K3/J3))”；
S066，开平方求出OM的值：在N3单元格输入“＝SQRT(SUMPRODUCT(J3:K3,J3:K3))”。
表2数值输入区(B、C、F、G列)，自动计算区(D、E、H、I、J、K、L列)。J3＝0时，为样地南边压界木，为界内；J3＝25.82时，为样地北边压界木，为界外；K3＝0时,为样地西边压界木，为界外；K3＝25.82时，为样地东边压界木，为界内。加粗字体为自动计算输出区(M、N列)，当F、G列未输入数值时，默认是基准点参数。根据此表可知1号样木M相对西南角点O的坐标方位角是44.3度，水平距离13.75米，属界内木，也可直接判断测得的2号样木为界外木。
利用Excel表格的相对引用功能，可快速求出多株样木的位置参数。此表适用于西南点测得的基准点，其他角点测得的基准点可按此原理自行设计。
验证、检测：
在通视条件好且样木较多的2532号样地进行检测，在西南角点测得10株样木位置参数和在基准点测得样木参数进行对比，如表2所示。
表2
原因分析：
利用基准点测得的样木位置参数与西南角点测得样木位置参数理论值应完全一致，但受树体直径和测量精度的影响，实测位置参数与计算位置参数存在偏差。如图2所示，在工作实际中，从西南点测得样木位置是样木树干H点的位置，而不是样木中心M点的位置，相差样木半径MH的距离，同理，其他角点测得的样木位置也是树干圆周某个点的位置参数，都相差样木半径的距离；在基准点A测得样木位置是样木树干圆周G点的位置，利用基准点法计算出的位置是G点位置参数，也不是样木中心M点的位置，也相差样木半径的距离。四个角点测量法和基准点测量法都是测的样木树干圆周某点的位置参数，样木半径越大，相差越大。另外，实际测量中，距离要求保留一位小数，精确到0.1米，按四舍五入的原则，测点就会在树干圆周出现±0.05米的波动，但都在允许范围之内。
本发明提供的基于基准点法下在森林资源一类清查中样木距离测算方法，根据三角函数运算原理，研究使用基准点法，准确测出样木距西南角点的位置参数，在大幅降低调查难度的同时，提高精确度。
以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。

Claims (8)

1.一种利用基准点测算森林资源一类清查中样木角度和距离的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S01，任意选取通视和测量条件都比较好的A点作为基准点，从O点测得A点的坐标方位角∠NOA和水平距离OA,计算出A点在以O点为原点样地坐标系中的纵坐标EO和横坐标EA；
S02，从A点测得样木M点的坐标方位角∠QAM和水平距离AM,计算出M点在以A点为原点样地坐标系中的纵坐标PM和横坐标AP；
S03，计算出M点在以O点为原点样地坐标系中的纵坐标OF和横坐标FM；
S04，根据纵横坐标值可直接判断样木是否为界内，西边北边压界木为界外，东边南边压界木为界内；
S05，样木的坐标方位角∠NOM的正切值是横坐标FM/纵坐标OF，利用反正切函数求出∠NOM和/或根据勾股定理，OM2＝FM2+OF2,开平方，可以求出OM的值；
其中，坐标方位角从坐标纵线开始读数，以O点为原点，即样地西南角点，坐标纵线为0°，坐标横线为90°，顺时针至360°；提到的纵横坐标是矢量，有方向性；M点为样木。
2.根据权利要求1所述的一种利用基准点测算森林资源一类清查中样木角度和距离的方法，其特征在于，还包括如下步骤：
S06，设计一种便于批量测算样木距离的EXCEL表格。
3.根据权利要求2所述的一种利用基准点测算森林资源一类清查中样木角度和距离的方法，其特征在于，在所述S06中，具体通过如下步骤实现：
S061，计算A点(基准点)在以O点为原点样地坐标系中的纵横坐标：在B2单元格输入“65.3”，C2单元格输入“15.62”。D2单元格输入“＝COS(B2*PI()/180)*C2”，E2单元格输入“＝SIN(B2*PI()/180)*C2”；
S062，计算M点在以A点(基准点)为原点样地坐标系中的纵横坐标：在F3单元格输入“305.8”，G3单元格输入5.65。H3单元格输入“＝COS(F3*PI()/180)*G3”，I3单元格输入“＝SIN(F3*PI()/180)*G3”；
S063，计算M点在以O点为原点样地坐标系中的纵横坐标：在J3单元格输入“＝H3+$D$2”，K3单元格输入“＝I3+$E$2”；
S064，界内外判断：在L3单元格输入“＝IF(AND(J3>＝0,J3<25.82,K3>0,K3<＝25.82),"内","界外")”；
S065，利用反正切函数求出∠NOM：在M3单元格输入“＝DEGREES(ATAN(K3/J3))”；
S066，开平方求出OM的值：在N3单元格输入“＝SQRT(SUMPRODUCT(J3:K3,J3:K3))”。
4.根据权利要求1所述的一种利用基准点测算森林资源一类清查中样木角度和距离的方法，其特征在于，在所述S01中，纵坐标EO为OA×cos∠NOA,横坐标EA为OA×sin∠NOA。
5.根据权利要求1所述的一种利用基准点测算森林资源一类清查中样木角度和距离的方法，其特征在于，在所述S02中，所述∠QAM是Q绕A顺时针至M的角度；纵坐标PM为AM×cos∠QAM,横坐标AP为AM×sin∠QAM。
6.根据权利要求1所述的一种利用基准点测算森林资源一类清查中样木角度和距离的方法，其特征在于，在所述S03中，纵坐标OF为EO+PM,横坐标FM为EA+AP。
7.根据权利要求1所述的一种利用基准点测算森林资源一类清查中样木角度和距离的方法，其特征在于，在所述S04中，0≤纵坐标OF值＜25.82且0＜横坐标FM值≤25.82，为界内；反之，则为界外。
8.根据权利要求1所述的一种利用基准点测算森林资源一类清查中样木角度和距离的方法，其特征在于，在所述S05中，所述样木的坐标方位角∠NOM的正切值是横坐标FM/纵坐标OF，即FM/OF＝(OA×sin∠NOA+AM×sin∠QAM)/(OA×cos∠NOA+AM×cos∠QAM)。
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