CN114018163A - 一种测高装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种测高装置及方法，涉及测量技术领域。该测高装置包括测高机构和铅锤机构。测高机构包括光线发射器、角度测量模块、距离测量模块和计算模块，光线发射器被设置用于发射出测量光，角度测量模块被设置用于测量光和水平面之间的夹角信息并将夹角信息传递到计算模块，距离测量模块被设置用于测量目标物和光线发射器之间的距离信息并将距离信息传递到计算模块，计算模块被设置用于根据夹角信息和距离信息计算出目标物高度。铅锤机构和光线发射器相互连接。该测高装置能够通过测量夹角信息和距离信息，计算出目标物高度，其不受任何地形条件限制，精度高，可大幅减少劳动强度。该方法应用于上述装置，具有其所有有益效果。

Description

一种测高装置及方法

技术领域

本发明涉及测量技术领域，具体而言，涉及一种测高装置及方法。

背景技术

森林资源监测是对森林资源的数量、质量、空间分布及其利用状况进行定期定位的观测分析和评价的工作。它是森林资源管理和监督的基础工作。其目的是及时掌握森林资源现状和消长变化动态，预测森林资源发展趋势，为林业经营管理科学决策服务。森林资源监测中有一项重要的指数是对树木进行测量，树木测量基本又是围绕着测高、测径等测量因素。

目前测量树高的方法主要是使用布鲁莱斯测高器，这种测高方式需要两人以上配合，不仅要测量树木的距离，还要求有至少7米以上的开阔地带方便观察，非常容易受到地形和林木密度的限制，甚至在悬崖陡峭的地方，根本无法进行测量，不仅费工费时，而且测量精度非常不理想。

发明人在研究中发现，现有的相关技术中至少存在以下缺点：

测量精度不高，且受地形影响限制较多。

发明内容

本发明的目的在于提供一种测高装置，解决现有技术的不足，其能够通过测量夹角信息和距离信息，计算出目标物高度，其不受任何地形条件限制，精度高，可大幅减少劳动强度，该结构设计合理，实用性强。

本发明的另一目的在于提供一种测高方法，解决现有技术的不足，其具有上述测高装置的所有有益效果。

本发明的实施例是这样实现的：

本申请实施例提供一种测高装置，包括测高机构和铅锤机构，

所述测高机构包括光线发射器、角度测量模块、距离测量模块和计算模块，所述光线发射器被设置用于发射出测量光，所述角度测量模块被设置用于测量光和水平面之间的夹角信息并将所述夹角信息传递到所述计算模块，所述距离测量模块被设置用于测量目标物和所述光线发射器之间的距离信息并将所述距离信息传递到所述计算模块，所述计算模块被设置用于根据所述夹角信息和所述距离信息计算出目标物高度；

所述铅锤机构和所述光线发射器相互连接，且所述铅锤机构在重力作用下始终指向地心方向，所述铅锤机构被设置用于矫正所述光线发射器的水平角。

该测高装置能够通过测量夹角信息和距离信息，计算出目标物高度，其不受任何地形条件限制，精度高，可大幅减少劳动强度，同时，该装置可单独设置为角度测量或距离测量，作为角度测量和距离测量的工具，该结构设计合理，实用性强。

在本发明的一些实施例中，所述光线发射器为激光发射器。

激光发射器根据激光工作的方式分为连续激光器和脉冲激光器。氦氖、氩离子、氪镉等气体激光器工作于连续输出状态，用于相位式激光测距；双异质砷化镓半导体激光器，用于红外测距；红宝石、钕玻璃等固体激光器，用于脉冲式激光测距。激光发射器由于激光的单色性好、方向性强等特点，加上电子线路半导体化集成化，与光电测距仪相比，不仅可以日夜作业、而且能提高测距精度。

在本发明的一些实施例中，所述激光发射器包括激光发射管和供电模块，所述供电模块被设置用于给所述激光发射管供电。

供电模块能为激光发射管提供电源，从而利于激光的发射，使得该装置可以独立的应用于户外环境，提高测量时对环境的适应程度，不需额外携带电源装置，提高测量的效率。

在本发明的一些实施例中，所述测高装置还包括显示机构，所述显示机构和所述测高机构电性连接，且所述显示机构被设置用于显示所述夹角信息、所述距离信息和所述目标物高度。

显示机构能够实时显示各数据信息，从而实现单独的测距和测角度功能的同时，利于用户读取数据，更为便捷的掌握树木的基础信息。

在本发明的一些实施例中，所述显示机构为液晶曲面显示屏或液晶平面显示屏或OLED曲面显示屏。

液晶显示屏，英文简称为LCD全称是Liquid Crystal Display，是属于显示器的一种。用于电视机及计算机的屏幕显示。该显示屏的优点是耗电量低、体积小、辐射低。液晶显示屏使用了两片极化材料中的液体水晶溶液，使电流通过该液体时会使水晶重新排列达到成像的目的。此处采用液晶曲面显示屏或液晶平面显示屏具有耗电量低的特点，利于在野外长时间使用，使得用户单次外出时能够测量更多的树木，进而提高测量效率。

在本发明的一些实施例中，所述测高装置还包括语音提醒机构，所述语音提醒机构分别与所述角度测量模块、所述距离测量模块和所述计算模块电性连接，且所述语音提醒机构被设置用于发出语音。

语音提醒机构能够随时提醒用户检测到的数据，从而向用户提示该装置的工作状态和检测到的数据。

在本发明的一些实施例中，所述语音提醒机构为扬声器或蜂鸣器。

扬声器或蜂鸣器能够发出声响，从而便于客户清晰的掌握该测高装置的工作状态，从而提高操作便利性，降低误操作率，进而提高测量效率。

本发明的另一目的在于提供一种测高方法，该测高方法包括：

测角度：在预设高度位置采用光线发射器和铅锤机构测量目标物顶部的水平仰角α和目标物底部的水平俯角β；

测距：再采用所述光线发射器测量所述光线发射器和预设目标点之间的距离q以及测距时的水平夹角θ，将所述距离q和水平夹角θ传递到计算模块后，通过所述计算模块得到光线发射器与目标物之间的距离信息Q；

测高；通过所述计算模块，根据水平仰角α、水平俯角β和距离信息Q得到目标物高度H。

在本发明的一些实施例中，在测距步骤中：

所述计算模块中的计算公式为：

Q＝|qcosθ|。

在本发明的一些实施例中，在测高步骤中：

所述计算模块中的计算公式为：

H＝Q(tanα-tanβ)＝|qcosθ|(tanα-tanβ)。

相对于现有技术，本发明的实施例至少具有如下优点或有益效果：

1)该测高装置能够通过测量夹角信息和距离信息，计算出目标物高度，其不受任何地形条件限制，精度高，可大幅减少劳动强度；

2)该装置可单独设置为角度测量或距离测量，作为角度测量和距离测量的工具，该结构设计合理，实用性强。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，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相关的附图。

图1为本发明实施例1提供的测高装置的结构示意图；

图2为本发明实施例2提供的测高方法的流程示意图；

图3为本发明实施例2提供的测角度步骤的示意图之一；

图4为本发明实施例2提供的测角度步骤的示意图之二；

图5为本发明实施例2提供的测距步骤的示意图。

图标：100-测高装置；10-测高机构；101-光线发射器；1011-激光发射管；1012-供电模块；102-角度测量模块；103-距离测量模块；104-计算模块；11-铅锤机构；12-显示机构；13-语音提醒机构。

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，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“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，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

本实施例提供了一种测高装置100，其包括测高机构10和铅锤机构11，

测高机构10包括光线发射器101、角度测量模块102、距离测量模块103和计算模块104，光线发射器101被设置用于发射出测量光，角度测量模块102被设置用于测量光和水平面之间的夹角信息并将夹角信息传递到计算模块104，距离测量模块103被设置用于测量目标物和光线发射器101之间的距离信息并将距离信息传递到计算模块104，计算模块104被设置用于根据夹角信息和距离信息计算出目标物高度；

铅锤机构11和光线发射器101相互连接，且铅锤机构11在重力作用下始终指向地心方向，铅锤机构11被设置用于矫正光线发射器101的水平角。

值得说明的是，该测高装置100能够通过测量夹角信息和距离信息，计算出目标物高度，其不受任何地形条件限制，精度高，可大幅减少劳动强度，同时，该装置可单独设置为角度测量或距离测量，作为角度测量和距离测量的工具，该结构设计合理，实用性强。

其中，铅锤机构11可以为铅锤块，其和光线发射器101相互连接，可以随时判断其与光线发射器101之间的角度，当铅锤块和光线发射器101相互垂直时，则可以说明此时光线发射器101和水平面相互平行，从而该铅锤机构11起到矫正光线发射器101的水平角的作用。

可选的，光线发射器101为激光发射器。

具体的，激光发射器根据激光工作的方式分为连续激光器和脉冲激光器。氦氖、氩离子、氪镉等气体激光器工作于连续输出状态，用于相位式激光测距；双异质砷化镓半导体激光器，用于红外测距；红宝石、钕玻璃等固体激光器，用于脉冲式激光测距。激光发射器由于激光的单色性好、方向性强等特点，加上电子线路半导体化集成化，与光电测距仪相比，不仅可以日夜作业、而且能提高测距精度。

在本实施例中，激光发射器包括激光发射管1011和供电模块1012，供电模块1012被设置用于给激光发射管1011供电。

值得说明的是，供电模块1012能为激光发射管1011提供电源，从而利于激光的发射，使得该装置可以独立的应用于户外环境，提高测量时对环境的适应程度，不需额外携带电源装置，提高测量的效率。

请再次参照图1，测高装置100还包括显示机构12，显示机构12和测高机构10电性连接，且显示机构12被设置用于显示夹角信息、距离信息和目标物高度。

可以理解的是，显示机构12能够实时显示各数据信息，从而实现单独的测距和测角度功能的同时，利于用户读取数据，更为便捷的掌握树木的基础信息。

可选的，显示机构12为液晶曲面显示屏或液晶平面显示屏或OLED曲面显示屏。

具体的，液晶显示屏英文简称为LCD全称是Liquid Crystal Display，是属于显示器的一种。用于电视机及计算机的屏幕显示。该显示屏的优点是耗电量低、体积小、辐射低。液晶显示屏使用了两片极化材料中的液体水晶溶液，使电流通过该液体时会使水晶重新排列达到成像的目的。此处采用液晶曲面显示屏或液晶平面显示屏具有耗电量低的特点，利于在野外长时间使用，使得用户单次外出时能够测量更多的树木，进而提高测量效率。而OLED曲面显示屏即有机发光二极管。OLED显示技术与传统的LCD显示方式不同，无需背光灯，采用非常薄的有机材料涂层和玻璃基板(或柔性有机基板)，当有电流通过时，这些有机材料就会发光。从而使得OLED显示屏幕可以做得更轻更薄，可视角度更大，并且能够显著的节省耗电量。OLED显示原理与LCD有着本质上的区别，主要是通过电场驱动，有机半导体材料和发光材料通过过载流子注入和复合后实现发光。从本质上来说，就是通过ITO玻璃透明电极作为器件阳极，金属电极作为阴极，通过电源驱动，将电子从阴极传输到电子传输层，空穴从阳极注入到空穴传输层，之后分迁移到发光层，二者相遇后产生激子，让发光分子激发，经过辐射后产生光源。简单来说，一块OLED屏幕，就是由百千万个“小灯泡”组成，其能够降低耗电量的能力更强，但是成本较高。本实施例中并不构成对显示机构12的限定，仅是对其的举例说明，在本实施例的其他实施方式中，显示机构12也可采用别的结构。

在本实施例中，测高装置100还包括语音提醒机构13，语音提醒机构13分别与角度测量模块102、距离测量模块103和计算模块104电性连接，且语音提醒机构13被设置用于发出语音。

值得说明的是，语音提醒机构13能够随时提醒用户检测到的数据，从而向用户提示该装置的工作状态和检测到的数据。

可选的，语音提醒机构13为蜂鸣器。该测高装置100进入测量模式时，蜂鸣器鸣两声，当测量数据结束后，蜂鸣器短鸣一声，此时用户便可清晰的掌握该测高装置100的工作状态，从而提高操作便利性，降低误操作率。可以理解的是，根据具体实施环境的不同，该语音提醒机构13也可以为扬声器，其可以起到提醒用户的作用，同时，能够播报出测量出的数据，起到提高操作便利性，降低误操作率的作用。本实施例仅是对语音提醒机构13的举例说明，并不构成对其的具体限定。

实施例2

请参照图2，本实施例提供了一种测高方法，该方法包括以下步骤:

测角度：在预设高度位置采用光线发射器101和铅锤机构11目标物顶部的水平仰角α和目标物底部的水平俯角β；

测距：再采用光线发射器101测量光线发射器101和预设目标点之间的距离q以及测距时的水平夹角θ，将距离q和水平夹角θ传递到计算模块104后，通过计算模块104得到光线发射器101与目标物之间的距离信息Q；

测高；通过计算模块104，根据水平仰角α、水平俯角β和距离信息Q得到目标物高度H。

请参照图3-图5，在本实施例中，在测距步骤中：

计算模块104中的计算公式为：

Q＝|qcosθ|。

在测高步骤中：

计算模块104中的计算公式为：

H＝Q(tanα-tanβ)＝|qcosθ|(tanα-tanβ)

即首先1)测量树稍的水平仰角α(进行数值提取，用于后面的计算)，树梢在水平线以上，仰角取正数值，在水平线以下，仰角取负数值。

2)测量树基的水平俯角β(进行数值提取，用于后面的计算)，树基在水平线以上，俯角取正数值，在水平线以下，俯角取负数值。

3)用测高装置100，测量与树干的距离q，提取数值，精确到厘米；同时测量测距时该装置的水平夹角θ，提取数值，精确到0.01。计算得出装置与树干的水平距离。计算公式为：Q＝|qcosθ|(取绝对值为正)。

4)树高的计算：对以上三步提取和计算的数值，用公式进行计算，得出树高H(精确到0.1米)。运算公式为：H＝Q(tanα-tanβ)＝|qcosθ|(tanα-tanβ)。

综上所述，本发明的实施例提供了一种测高装置100和方法。该测高装置100包括测高机构10和铅锤机构11。测高机构10包括光线发射器101、角度测量模块102、距离测量模块103和计算模块104，光线发射器101被设置用于发射出测量光，角度测量模块102被设置用于测量光和水平面之间的夹角信息并将夹角信息传递到计算模块104，距离测量模块103被设置用于测量目标物和光线发射器101之间的距离信息并将距离信息传递到计算模块104，计算模块104被设置用于根据夹角信息和距离信息计算出目标物高度。铅锤机构11和光线发射器101相互连接，且铅锤机构11在重力作用下始终指向地心方向，铅锤机构11被设置用于矫正光线发射器101的水平角。该测高装置100能够通过测量夹角信息和距离信息，计算出目标物高度，其不受任何地形条件限制，精度高，可大幅减少劳动强度，同时，该装置可单独设置为角度测量或距离测量，作为角度测量和距离测量的工具，该结构设计合理，实用性强。该方法应用于上述装置，具有其所有有益效果。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种测高装置，其特征在于，包括测高机构和铅锤机构，

所述测高机构包括光线发射器、角度测量模块、距离测量模块和计算模块，所述光线发射器被设置用于发射出测量光，所述角度测量模块被设置用于测量光和水平面之间的夹角信息并将所述夹角信息传递到所述计算模块，所述距离测量模块被设置用于测量目标物和所述光线发射器之间的距离信息并将所述距离信息传递到所述计算模块，所述计算模块被设置用于根据所述夹角信息和所述距离信息计算出目标物高度；

所述铅锤机构和所述光线发射器相互连接，且所述铅锤机构在重力作用下始终指向地心方向，所述铅锤机构被设置用于矫正所述光线发射器的水平角。

2.根据权利要求1所述的测高装置，其特征在于，所述光线发射器为激光发射器。

3.根据权利要求2所述的测高装置，其特征在于，所述激光发射器包括激光发射管和供电模块，所述供电模块被设置用于给所述激光发射管供电。

4.根据权利要求1所述的测高装置，其特征在于，所述测高装置还包括显示机构，所述显示机构和所述测高机构电性连接，且所述显示机构被设置用于显示所述夹角信息、所述距离信息和所述目标物高度。

5.根据权利要求4所述的测高装置，其特征在于，所述显示机构为液晶曲面显示屏或液晶平面显示屏或OLED曲面显示屏。

6.根据权利要求1所述的测高装置，其特征在于，所述测高装置还包括语音提醒机构，所述语音提醒机构分别与所述角度测量模块、所述距离测量模块和所述计算模块电性连接，且所述语音提醒机构被设置用于发出语音。

7.根据权利要求6所述的测高装置，其特征在于，所述语音提醒机构为扬声器或蜂鸣器。

8.一种测高方法，其特征在于，所述方法应用于权利要求1-7任一项所述的测高装置，所述方法包括以下步骤:

测角度：在预设高度位置采用光线发射器和铅锤机构测量目标物顶部的水平仰角α和目标物底部的水平俯角β；

测距：再采用所述光线发射器测量所述光线发射器和预设目标点之间的距离q以及测距时的水平夹角θ，将所述距离q和水平夹角θ传递到计算模块后，通过所述计算模块得到光线发射器与目标物之间的距离信息Q；

测高；通过所述计算模块，根据水平仰角α、水平俯角β和距离信息Q得到目标物高度H。

9.根据权利要求8所述的测高方法，其特征在于，在测距步骤中：

所述计算模块中的计算公式为：

Q＝|qcosθ|。

10.根据权利要求9所述的测高方法，其特征在于，在测高步骤中：

所述计算模块中的计算公式为：

H＝Q(tanα-tanβ)＝|qcosθ|(tanα-tanβ)。

Images