CN117928472A - 一种树木参数和位置测量装置及其测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种树木参数和位置测量装置及其测量方法。树木参数和位置测量装置包括伸缩支架、水平台和瞄准器；水平台绕竖直轴线转动的连接在伸缩支架上，水平台上还设置激光测距仪和电子罗盘；瞄准器能够相对水平台的长度方向移动，且能够绕垂直于水平台的长度方向的水平轴线转动的连接在水平台上。其有益效果是，能够同时获取待测树木的树高、冠幅和胸径的参数信息，并能获取待测树木相对于样地中A点的位置坐标，以便于后续对树木生长状态和位置相关性的分析研究。

Description

一种树木参数和位置测量装置及其测量方法

技术领域

本发明涉及树木测量技术领域，尤其涉及一种树木参数和位置测量装置及其测量方法。

背景技术

随着精准林业要求的不断提升，准确、方便、高效地测量树木参数越来越重要。树木的胸径、树高、冠幅是反映树木生长状态的重要参数。在树木测量技术中，会先将待测区域划分为样方，并依次测量样方内树木的各参数。

目前的树木测量装置的测量参数较单一，只能测量胸径、树高、冠幅中的一种参数，无法同时测量树木的胸径、树高、冠幅的参数。且对于样方内的树木仅统计各树木的参数，无法获得树木的位置信息，不利于后续对树木生长状态和位置相关性的分析研究。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种树木参数和位置测量装置及其测量方法，其解决了现有的树木测量装置无法同时测量树木的胸径、树高、冠幅的参数的技术问题，以及无法获得树木的位置信息的技术问题。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

第一方面，本发明提供一种树木参数和位置测量装置，包括伸缩支架、水平台和瞄准器；

所述水平台带动所述瞄准器绕竖直轴线转动的连接在所述伸缩支架上，所述水平台上还设置激光测距仪和电子罗盘；

所述瞄准器能够相对所述水平台的长度方向移动，且能够绕垂直于所述水平台的长度方向的水平轴线转动的连接在所述水平台上。

根据本发明，所述水平台上设置用于监测所述水平台转动角度的第一角度传感器，所述瞄准器上设置用于监测所述瞄准器转动角度的第二角度传感器；

所述水平台上设置用于监测所述瞄准器相对所述水平台的长度方向移动的距离的位移传感器。

根据本发明，还包括数据计算模块；

所述数据计算模块通讯连接所述第一角度传感器、所述第二角度传感器、所述激光测距仪和所述电子罗盘，用于接收所述第一角度传感器、所述第二角度传感器、用于检测所述树木参数和位置测量装置和待测树木的水平间距的所述激光测距仪、所述位移传感器、以及用于监测所述瞄准器的瞄准方向的方位角的所述电子罗盘发送的数据信息，并将各数据信息带入计算公式中，以获得所述待测树木的树高、冠幅、胸径和位置坐标。

根据本发明，当所述第二角度传感器监测到所述瞄准器由水平方向向上转动时，所述数据计算模块记录所述瞄准器的转角大于0°；当所述第二角度传感器监测到所述瞄准器由水平方向向下转动时，所述数据计算模块记录所述瞄准器的转角小于0°；

所述数据计算模块接收：所述瞄准器沿所述待测树木宽度方向的竖直中线由水平方向竖直转动至瞄准所述待测树木顶端的转角α₁，以及由水平方向竖直转动至瞄准所述待测树木的底端的转角β₁；所述瞄准器相对所述水平台的长度方向移动的距离a；所述瞄准器移动距离a后，所述瞄准器由水平方向竖直转动至瞄准所述待测树木顶端的转角α₂，以及由水平方向竖直转动至瞄准所述待测树木底端的转角β₂；

当α和α均大于0°且β和β均小于0°时，所述数据计算模块采用计算公式计算出树高H；

当α、α、β和β均大于0°时，所述数据计算模块采用计算公式 计算出树高H；

当α、α、β和β均小于0°时，所述数据计算模块采用计算公式 计算出树高H；

当所述树木参数和位置测量装置相对所述待测树木的树冠的正投影位于树冠外时，所述数据计算模块接收：所述水平台长度方向对应于所述待测树木的树干外水平转动转角ε₁，且所述瞄准器由水平方向竖直转动转角γ₁，至所述瞄准器瞄准所述待测树木的树冠宽度方向上的第一端；所述瞄准器沿所述水平台长度方向的第一方向移动的距离b₁，以及所述瞄准器移动距离b₁后所述瞄准器由水平方向竖直转动至瞄准所述待测树木的树冠宽度方向上的第一端的转角γ₂；所述水平台由长度方向对应于所述待测树木的树冠宽度方向上的第一端水平转动转角ε₂，且所述瞄准器由水平方向竖直转动转角γ₃，至所述瞄准器瞄准所述待测树木的树冠宽度方向上的第二端；所述瞄准器沿所述水平台长度方向的第一方向的反向移动距离b₂，以及所述瞄准器移动距离b₂后由水平方向竖直转动至瞄准所述待测树木的树冠宽度方向上的第二端的转角γ₄；所述数据计算模块采用计算公式计算出冠幅M；

当所述树木参数和位置测量装置相对所述待测树木的树冠的正投影位于树冠内，且初始状态时，所述水平台的长度方向对应于所述待测树木树干宽度方向的中心时，所述数据计算模块接收：所述水平台由初始状态水平转动至对应于所述待测树木的树冠宽度方向上的第一端的转角ε₃，以及由初始状态水平转动至对应于所述待测树木的树冠宽度方向上的第二端的转角ε₄；所述瞄准器沿所述水平台的长度方向的第一方向移动的距离c，以及所述瞄准器移动距离c后所述水平台由初始状态分别水平转动至对应于所述待测树木的树冠宽度方向上的第一端的转角ε₅和第二端的转角ε₆；所述数据计算模块采用计算公式：计算出冠幅M；

所述数据计算模块接收：所述水平台的长度方向对应于所述待测树木树干宽度方向上的中心后，所述水平台由对应于所述待测树木的树干宽度方向上的一侧水平转动至对应于另一侧的转角ε₇；所述瞄准器沿所述水平台长度方向的第一方向移动的距离e；所述瞄准器移动距离e后，所述水平台由对应于所述待测树木的树干宽度方向上的一侧水平转动至对应于另一侧的转角ε₈；所述数据计算模块采用计算公式：计算出胸径X；

在待测区域内由四个角桩划分为矩形样地，四个角桩的四个端点依次为A点、B点、C点和D点，A点为原点(0，0)：

当所述待测树木和A点之间无遮挡时，所述数据计算模块接收：A点和B点连线的方位角θ₁；所述待测树木和A点连线的方位角θ₂；所述待测树木和A点之间的水平间距e₁；所述数据计算模块采用计算公式x₁＝e₁cos|θ₂-θ₁|，y₁＝e₁sin|θ₂-θ₁|计算出所述待测树木相对于A点的位置(x₁，y₁)；

当所述待测树木和A点之间有遮挡时，所述数据计算模块获取：A点和B点连线的方位角θ₁；位于所述待测树木和A点之间的标志物与标志物与A点之间的水平间距e₂；所述标志物和A点连线的方位角θ₃；所述标志物和所述待测树木之间的水平间距e₃；所述标志物和所述待测树木连线的方位角θ₄；所述数据计算模块采用计算公式x₃＝e₂cos|θ₃-θ₁|+e₃cos|θ₄-θ₃|，y₃＝e₂sin|θ₃-θ₁|+e₃sin|θ₄-θ₃|计算出所述待测树木相对于A点的位置(x₃，y₃)。

根据本发明，还包括设备机体盒；

所述设备机体盒相对所述水平台的长度方向滑动的设置在所述水平台上；

所述瞄准器绕水平轴线转动连接在所述设备机体盒上；

所述设备机体盒内设置电源和连接所述电源的控制电路板，所述控制电路板上设置单片机和数据计算模块；

所述单片机连接并驱动所述水平台转动，所述单片机连接并驱动所述瞄准器转动以及沿所述水平台的长度方向移动；

所述设备机体盒上设置显示屏，所述显示屏用于显示所述待测树木的参数和位置坐标。

根据本发明，所述瞄准器固定连接在伸出杆上且所述瞄准器的瞄准方向平行于所述伸出杆的延伸方向，所述伸出杆垂直连接驱动杆，所述驱动杆水平定向并能够相对所述设备机体盒绕自身轴线转动的连接在所述设备机体盒上；

所述驱动杆的一端固定连接第一电机的驱动端，所述第一电机的主体固定设置在所述设备机体盒上；

所述第一电机连接所述单片机，所述单片机驱动所述第一电机控制所述瞄准器转动。

根据本发明，所述水平台设置沿长度方向延伸的滑轨；

所述设备机体盒固定连接滑块，所述滑块滑动连接在所述滑轨上，所述滑轨上设置用于驱动所述滑轨运转的第二电机；

所述第二电机连接所述单片机，所述单片机驱动所述第二电机控制所述瞄准器沿所述水平台的长度方向移动。

根据本发明，所述伸缩支架的顶部固定设置支撑块；

所述支撑块内的空腔内设置水平定向的蜗杆和轴向竖直的蜗轮，所述蜗杆转动连接所述支撑块上，所述蜗轮通过转轴转动连接在所述支撑块上，所述转轴穿过所述支撑块的顶部并固定连接在所述水平台上；

所述蜗杆的一端固定连接第三电机的输出端，所述第三电机的主体固定设置在所述支撑块上；

所述第三电机连接所述单片机，所述单片机驱动所述第三电机控制所述水平台转动。

根据本发明，所述水平台上还设置铅垂线，所述铅垂线的长度为1.3m。

第二方面，本发明还提供一种所述的树木参数和位置测量装置的测量方法，

所述待测树木的树高的测量方法包括如下步骤：

S11：初始状态时，所述水平台的长度方向对应于所述待测树干宽度方向上的中心，且所述瞄准器的瞄准方向为水平方向；

由初始状绕水平轴线态转动所述瞄准器，至所述瞄准器朝向所述待测树木的顶端，所述瞄准器的转动角度为α₁；并由初始状态绕水平轴线转动所述瞄准器，至所述瞄准器朝向所述待测树木的底端，所述瞄准器的转动角度为β₁；

S12：将所述瞄准器沿所述水平台的长度方向移动距离a后，所述瞄准器由初始状态绕水平轴线转动至所述瞄准器朝向所述待测树木的顶端，所述瞄准器的转动角度为α₂；所述瞄准器由初始状态绕水平轴线转动至所述瞄准器朝向待测树木的底端，所述瞄准器的转动角度为β₂；

S13：当所述树木参数和位置测量装置的顶部低于所述待测树木的顶部且底部高于所述待测树木的底部时，所述待测树木的树高H的计算公式为：

当所述树木参数和位置测量装置的顶部低于所述待测树木的底部时，所述待测树木的树高H的计算公式为：

当所述树木参数和位置测量装置的底部高于所述待测树木的顶部时，所述待测树木的树高H的计算公式为：

所述待测树木的冠幅的测量方法包括如下步骤：

S21：初始状态时，所述待测树木参数和位置测量装置相对所述待测树木的树冠的正投影位于所述树冠外，所述水平台的长度方向对应于所述待测树木的树干外，所述瞄准器的瞄准方向为水平方向；

所述水平台带动所述瞄准器绕竖直轴线转动角度ε₁，且所述瞄准器绕水平轴线转动角度γ₁，至所述瞄准器瞄准所述待测树木的树冠宽度方向上的第一端；

S22：所述瞄准器相对所述水平台向第一方向移动距离b₁后，所述瞄准器由水平方向绕水平轴线转动角度γ₂，至所述瞄准器瞄准所述待测树木的树冠宽度方向上的第一端；

S23：所述水平台带动所述测量单元绕竖直轴线转动角度ε₂，且所述瞄准器绕水平轴线转动角度γ₃，至所述瞄准器瞄准所述待测树木的树冠宽度方向上的第二端；

S24：所述瞄准器相对所述水平台向第一方向的反向移动距离b₂后，所述瞄准器由水平方向绕水平轴线转动角度γ₄，至所述瞄准器瞄准所述待测树木的树冠宽度方向上的第二端；

S25：所述待测树木的冠幅M的计算公式为：

或者，所述待测树木的冠幅的测量方法包括如下步骤：

S31：初始状态时，所述树木参数和位置测量装置相对待测树木的树冠的正投影位于所述树冠内，所述水平台的长度方向对应于所述待测树木的树干宽度方向的中心，所述瞄准器的瞄准方向为水平方向；

所述水平台由初始状态绕竖直轴线转动角度ε₃，至所述瞄准器瞄准所述待测树木的树冠宽度方向上的第一端；所述水平台由初始状态绕竖直轴线转动角度ε₄，至所述瞄准器瞄准所述待测树木的树冠宽度方向上的第二端；

S32：所述瞄准器相对所述水平台向第一方向移动距离c后，所述水平台由初始状态绕竖直轴线转动角度ε₅，至所述瞄准器瞄准所述待测树木的树冠宽度方向上的第一端；所述水平台由初始状态绕竖直轴线转动角度ε₆，至所述瞄准器瞄准所述待测树木的树冠宽度方向上的第二端；

S33：所述待测树木的冠幅M的计算公式为：

所述待测树木的胸径的测量方法包括如下步骤：

S41：初始状态时，所述伸缩支架的高度为1.3m，所述瞄准器的瞄准方向为水平方向且所述瞄准器瞄准所述待测树木的树干宽度方向上的中心；

所述水平台带动所述瞄准器绕竖直轴线由瞄准所述待测树木的树干宽度方向上的一侧转动至瞄准另一侧，所述水平台的转动角度为ε₇；

S42：所述瞄准器相对所述水平台向第一方向移动距离e后，所述水平台带动所述瞄准器绕竖直轴线由瞄准所述待测树木的树干宽度方向的一侧转动至瞄准另一侧，所述水平台的转动角度为ε₈；

S43：胸径X的计算公式为：

所述待测树木的位置坐标的测量方法包括如下步骤：

S51：在待测区域内由四个角桩划分为矩形的样地，四个角桩的四个端点依次为A点、B点、C点和D点，A点为原点(0，0)；

当待测树木和A点之间无遮挡时，将所述树木参数和位置测量装置置于A点，所述瞄准器瞄准B点，所述电子罗盘记录所述瞄准器的瞄准方向的方位角为θ₁；

S52：转动所述水平台至所述瞄准器朝向所述待测树木后，所述激光测距仪测量所述待测树木和A点之间的水平间距为e₁；所述电子罗盘记录所述瞄准器的瞄准方向的方位角为θ₂；或者，所述水平台上设置的角度传感器监测所述水平台的转动角度为|θ₂-θ₁|；

S53：待测树木的位置(x₁，y₁)的计算公式为：

x₁＝e₁cos|θ₂-θ₁|，y₁＝e₁sin|θ₂-θ₁|

或者，所述待测树木的位置测量方法包括如下步骤：

S61：在待测区域内由四个角桩划分为矩形样地，四个角桩的四个端点为A点、B点、C点和D点，A点为原点；

当待测树木和A点之间有遮挡时，将所述树木参数和位置测量装置置于A点，所述瞄准器瞄准B点，所述电子罗盘记录所述瞄准器的瞄准方向的方位角θ₁；

S62：转动所述水平台至所述瞄准器朝向所述待测树木和A点之间的标志物后，所述激光测距仪测量所述标志物后和A点之间的水平间距为e₂；所述电子罗盘记录所述瞄准器的瞄准方向的方位角为θ₃；或者，所述水平台上的角度传感器监测所述水平台的转动角度为|θ₃-θ₁|；

S63：将所述树木参数和位置测量装置置于所述标志物处，转动所述水平台至所述瞄准器朝向所述待测树木后，所述激光测距仪测量所述标志物后和所述待测树木之间的水平间距为e₃，所述电子罗盘记录所述瞄准器的瞄准方向的方位角为θ₄；

所述待测树木的位置(x₃，y₃)的计算公式为：

x₃＝e₂cos|θ₃-θ₁|+e₃cos|θ₄-θ₃|，y₃＝e₂sin|θ₃-θ₁|+e₃sin|θ₄-θ₃|。

(三)有益效果

本发明的有益效果是：本发明的树木参数和位置测量装置及其测量方法，通过树木参数和位置测量装置的设置，以及包括树高、冠幅、胸径的树木参数和相对样地中A点的位置坐标的各测量方法，能够同时获取待测树木的树高、冠幅和胸径的参数信息，并能获取待测树木相对于样地中A点的位置坐标，以便于后续对树木生长状态和位置相关性的分析研究。

附图说明

图1为本发明的树木参数和位置测量装置的立体示意图；

图2为图1的分解示意图；

图3为图1的分解示意图；

图4为设备机体盒的立体示意图；

图5为图4的分解示意图；

图6为当树木参数和位置测量装置的顶部低于待测树木的顶部且底部高于待测树木的底部时，待测树木树高的测量示意图；

图7为树木参数和位置测量装置的顶部低于待测树木的底部时，待测树木树高的测量示意图；

图8为树木参数和位置测量装置的底部高于待测树木的顶部时，待测树木树高的测量示意图；

图9为树木参数和位置测量装置相对待测树木的树冠的正投影位于树冠外时，待测树木冠幅的测量示意图；

图10为树木参数和位置测量装置相对待测树木的树冠的正投影位于树冠外时，待测树木冠幅的测量示意图；

图11为树木参数和位置测量装置相对待测树木的树冠的正投影位于树冠内时，待测树木冠幅的测量示意图；

图12为待测树木胸径的测量示意图；

图13为待测树木位置坐标的测量示意图。

【附图标记说明】

1：伸缩支架；

2：水平台；21：第二电机；22：丝杠；

3：瞄准器；31：伸出杆；32：驱动杆；33：第一电机；34：转动钮；

4：设备机体盒；41：滑块；

5：显示屏；

6：铅垂线；

7：支撑块；71：空腔；72：通孔；73：蜗杆；74：蜗轮；75：转轴；76：第三电机；

8：待测树木。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。其中，本文所提及的“上”、“下”等方位名词以图1的定向为参照。

参见图1-13，本发明实施例提出的一种树木参数和位置测量装置，包括伸缩支架1、水平台2和瞄准器3。

水平台2绕竖直轴线转动的连接在伸缩支架1上，水平台2上还设置激光测距仪和电子罗盘。瞄准器3能够相对水平台2的长度方向移动，且能够绕垂直于水平台2的长度方向的水平轴线转动的连接在水平台2上。

进一步，本树木参数和位置测量装置的测量方法为：

待测树木8的树高的测量方法包括如下步骤：

S11：初始状态时，水平台2的长度方向朝向待测树干8宽度方向上的中心，且瞄准器3的瞄准方向为水平方向；

瞄准器3由初始状态绕水平轴线转动至朝向待测树木8的顶端，瞄准器3的转动角度为α₁；瞄准器3由初始状态绕水平轴线转动至朝向待测树木8的底端，瞄准器3的转动角度为β₁；

S12：将瞄准器3沿水平台2的长度方向移动距离a后，瞄准器3由初始状态绕水平轴线转动至朝向待测树木8的顶端，瞄准器3的转动角度为α₂；瞄准器3由初始状态绕水平轴线转动至朝向待测树木8的底端，瞄准器3的转动角度为β₂；

S13：当树木参数和位置测量装置的顶部低于待测树木8的顶部且底部高于待测树木8的底部时，待测树木8的树高H的计算公式为：

当树木参数和位置测量装置的顶部低于待测树木8的底部时，待测树木8的树高H的计算公式为：

当树木参数和位置测量装置的底部高于待测树木8的顶部时，待测树木8的树高H的计算公式为：

其中，h为本树木参数和位置测量装置与待测树木8顶端的竖直间距，l为本树木参数和位置测量装置与待测树木8底端的竖直间距。

待测树木8的冠幅的测量方法包括如下步骤：

S21：初始状态时，树木参数和位置测量装置的瞄准器3位于A1点，树木参数和位置测量装置相对待测树木8的树冠的正投影位于树冠外，水平台2的长度方向对应于待测树木8的树干外，瞄准器3的瞄准方向为水平方向；

水平台2带动瞄准器3绕竖直轴线转动角度ε₁，且瞄准器3绕水平轴线转动角度γ₁，至瞄准器3瞄准待测树木8的树冠宽度方向上的第一端A4点；

S22：瞄准器3相对水平台2向第一方向移动距离b₁后位于A2点，瞄准器3由水平方向绕水平轴线转动角度γ₂，至瞄准器3瞄准待测树木8的树冠宽度方向上的第一端A4点；

S23：水平台2带动瞄准器3绕竖直轴线转动角度ε₂，且瞄准器3绕水平轴线转动角度γ₃，至瞄准器3瞄准待测树木8的树冠宽度方向上的第二端A5点；

S24：瞄准器3相对水平台2向第一方向的反向移动距离b₂至A3点后，瞄准器3由水平方向绕水平轴线转动角度γ₄，至瞄准器3瞄准待测树木8的树冠宽度方向上的第二端A5点；

S25：待测树木8的冠幅M的计算公式为：

其中，A2A6为位于A2点的瞄准器3与待测树木8树冠宽度方向上的第一端A4投影于地面上的A6点的水平间距。A2A7为位于A2点的瞄准器3与待测树木8树冠宽度方向上的第二端A5投影于地面上的A7点的水平间距。

或者，待测树木8的冠幅的测量方法包括如下步骤：

S31：初始状态时，树木参数和位置测量装置相对待测树木8的树冠的正投影位于树冠内，瞄准器3位于B1点，水平台2的长度方向对应于待测树木8的树干宽度方向的中心，瞄准器3的瞄准方向为水平方向；

水平台2由初始状态带动瞄准器3绕竖直轴线转动角度ε₃，至瞄准器3瞄准待测树木8的树冠宽度方向上的第一端B3点；水平台2由初始状态带动瞄准器3绕竖直轴线转动角度ε₄，至瞄准器3瞄准待测树木8的树冠宽度方向上的第二端B4点；

S32：瞄准器3相对水平台2向第一方向移动距离c后位于B2点，水平台2由初始状态带动瞄准器3绕竖直轴线转动角度ε₅，至瞄准器3瞄准待测树木8的树冠宽度方向上的第一端B3点；水平台2由初始状态带动瞄准器3绕竖直轴线转动角度ε₆，至瞄准器3瞄准待测树木8的树冠宽度方向上的第二端B4点；

S33：待测树木8的冠幅M的计算公式为：

M＝M1+M2＝||B2B5tanε₅|-|B2B6tanε₆||

其中，B2B5为位于B2点的瞄准器3与待测树木8树冠宽度方向上的第一端B3投影于地面上的B5点之间的水平间距，B2B6为位于B2点的瞄准器3与待测树木8树冠宽度方向上的第二端B4投影于地面上的B6的水平间距。

待测树木8的胸径的测量方法包括如下步骤：

S41：初始状态时，瞄准器3位于C1点，伸缩支架1的高度为1.3m，以满足胸径测量标准，瞄准器3的瞄准方向为水平方向且瞄准器3瞄准待测树木8的树干宽度方向上的中心；

水平台2带动瞄准器3绕竖直轴线由瞄准待测树木8的树干宽度方向上的一侧C3点转动至瞄准另一侧C4点，水平台2的转动角度为ε₇；

S42：瞄准器3相对水平台2向第一方向移动距离e至位于C2点后，水平台2带动瞄准器3绕竖直轴线由瞄准待测树木8的树干宽度方向的一侧C3点转动至瞄准另一侧C4点，水平台2的转动角度为ε₈；

S43：胸径X的计算公式为：

待测树木8的位置坐标的测量方法包括如下步骤：

S51：在待测区域内由四个角桩划分为矩形的样地，四个角桩的四个端点依次为A点、B点、C点和D点，A点为原点(0，0)；

当待测树木8和A点之间无遮挡时，将树木参数和位置测量装置置于A点，瞄准器3瞄准B点，电子罗盘记录瞄准器3的瞄准方向的方位角为θ₁；

S52：转动水平台2至瞄准器3朝向待测树木8后，激光测距仪测量待测树木8和A点之间的水平间距为e₁；电子罗盘记录瞄准器3的瞄准方向的方位角为θ₂；或者，水平台2上设置的角度传感器监测水平台2的转动角度为|θ₂-θ₁|；

S53：待测树木8的位置P1(x₁，y₁)的计算公式为：

x₁＝e₁cos|θ₂-θ₁|，y₁＝e₁sin|θ₂-θ₁|；

或者，待测树木8的位置测量方法包括如下步骤：

S61：在待测区域内由四个角桩划分为矩形样地，四个角桩的四个端点为A点、B点、C点和D点，A点为原点；

当待测树木8和A点之间有遮挡时，在A点和待测树木8之间设置一杆体或者树木的标志物P2(x₂，y₂)，将树木参数和位置测量装置置于A点，瞄准器3瞄准B点，电子罗盘记录瞄准器3的瞄准方向的方位角θ₁；

S62：转动水平台2至瞄准器3朝向待测树木8和A点之间的坐标为(x₂，y₂)的标志物后，激光测距仪测量标志物后和A点之间的水平间距为e₂；电子罗盘记录瞄准器3的瞄准方向的方位角为θ₃；或者，水平台2上的角度传感器监测水平台2的转动角度为|θ₃-θ₁|；

S63：将树木参数和位置测量装置置于标志物处，转动水平台2至瞄准器3朝向待测树木8后，激光测距仪测量标志物后和待测树木8之间的水平间距为e₃，电子罗盘记录瞄准器3的瞄准方向的方位角为θ₄；

S63：待测树木8的位置P3(x₃，y₃)的计算公式为：

x₃＝e₂cos|θ₃-θ₁|+e₃cos|θ₄-θ₃|，y₃＝e₂sin|θ₃-θ₁|+e₃sin|θ₄-θ₃|。

需要说明的是，通过瞄准器3判断水平台2的长度方向的对应方向。

本发明的树木参数和位置测量装置及其测量方法，通过树木参数和位置测量装置的设置，以及包括树高、冠幅、胸径的树木参数和相对样地中A点的位置坐标的各测量方法，能够同时获取待测树木8的树高、冠幅和胸径的参数信息，并能获取待测树木8相对于样地中A点的位置坐标，以便于后续对树木生长状态和位置相关性的分析研究。

可选地，待测树木的树高的测量方法还可为：水平台2上的激光测距仪直接测量得到水平台2初始状态下与待测树木8之间的水平间距L₁，结合第一角度传感器和第二角度传感器采集到的角度α₁和β₁，通过如下公式计算得出待测树木的树高H：

当树木参数和位置测量装置的顶部低于待测树木8的顶部且底部高于待测树木8的底部时：

H＝h+l＝L₁tanα₁+L₁tanβ₁

当树木参数和位置测量装置的顶部低于待测树木8的底部时：

H＝h-l＝|L₁tanα₁-L₁tanβ₁|

当树木参数和位置测量装置的底部高于待测树木8的顶部时，

H＝l-h＝|L₁tanβ₁-L₁tanα₁|

可选地，待测树木的冠幅的测量方法还可为：水平台2上的激光测距仪直接测量得到位于A1点的瞄准器3与待测树木8的树冠宽度方向的第一端A4点之间的水平间距L₂(即图9中A1点和待测树木8的树冠宽度方向的第一端A4投影于地面上的A6点的连线长度)，位于A3点的瞄准器3与待测树木8的树冠宽度方向的第二端A5之间的平间距L₃(即图9中A3点和待测树木8的树冠宽度方向的第二端A5投影于地面上的A7点的连线长度)，位于B1点的瞄准器3与待测树木8树干宽度方向的中心水平间距为L₄。瞄准器3的水平移动距离b₁和b₂,结合第一角度传感器和第二角度传感器采集到的角度ε₁、ε₂、ε₃和ε₄，通过如下公式计算得出待测树木的冠幅M：

当树木参数和位置测量装置相对待测树木8的树冠的正投影位于树冠外：

M＝M1-M2＝(L₂+b₁)cosε₁-(L₂+b₂)cos(ε₁+ε₂)

其中，M1为位于A2点的瞄准器3与待测树木8的树冠宽度方向的第一端A4投影于地面上的点A6的边长投影于瞄准器3初始状态时的长度方向的长度。M2为位于A3点的瞄准器3与待测树木8的树冠宽度方向的第二端A5投影于地面上的点A7的边长投影于瞄准器3初始状态时的长度方向的长度。

当树木参数和位置测量装置相对待测树木8的树冠的正投影位于树冠内：

M＝M3+M4＝L₄tanε₃+L₄tanε₄

其中，M3为待测树木8树冠宽度方向上的第一端B3投影于地面的投影点B5和待测树木8宽度方向的中心之间的水平间距。M3为待测树木8树冠宽度方向上的第二端B4投影于地面的投影点B6和待测树木8树干宽度方向上的中心之间的水平间距。

可选地，待测树木的胸径的测量方法还可为：水平台2上的激光测距仪直接测量得到位于初始状态的瞄准器3与待测树木8树干宽度方向上的中心之间的水平间距L₄、结合第一角度传感器和第二角度传感器采集到的角度ε₇，通过如下公式计算得出待测树木的胸径X：

进一步，激光测距仪的测量方向平行于水平台2的长度方向。

激光测距仪用于监测树木测量装置和待测树木8或标志物的水平间距。电子罗盘用于监测瞄准器3的瞄准方向的方位角。

进一步，伸缩支架1为伸缩三脚架，伸缩支架1的顶端通过万向铰转动连接在水平台2上。

进一步，树木参数和位置测量装置还包括数据计算模块，数据计算模块接收水平台2的转角数据、瞄准器3的相对水平台2的长度方向移动的距离数据、以及瞄准器3的转角数据，并将各数据信息带入计算公式中，以自动计算获得待测树木8的树高、冠幅、胸径和位置坐标。

进一步，水平台2上设置用于监测水平台2转动角度的第一角度传感器，瞄准器3上设置用于监测瞄准器3转动角度的第二角度传感器。水平台2上设置用于监测瞄准器3相对水平台2的长度方向移动的距离的位移传感器。

数据计算模块通讯连接第一角度传感器、第二角度传感器、激光测距仪和电子罗盘，用于接收第一角度传感器、第二角度传感器、用于检测树木参数和位置测量装置和待测树木8的水平间距的激光测距仪、位移传感器、以及用于监测瞄准器3的瞄准方向的方位角的电子罗盘发送的数据信息，并将各数据信息带入计算公式中，以获得待测树木8的树高、冠幅、胸径和位置坐标。

进一步，数据处理模块计算待测树木8的树高、冠幅、胸径和位置坐标的具体原理为：

其中，数据处理模块计算待测树木8的树高的工作原理为：

当第二角度传感器监测到瞄准器3由水平方向向上转动时，数据计算模块记录瞄准器3的转角大于0°；当第二角度传感器监测到瞄准器3由水平方向向下转动时，数据计算模块记录瞄准器3的转角小于0°；

数据计算模块接收：瞄准器3沿待测树木8宽度方向的竖直中线由水平方向竖直转动至瞄准待测树木8顶端的转角α₁，以及由水平方向竖直转动至瞄准待测树木8的底端的转角β₁；瞄准器3相对水平台2的长度方向移动的距离a；瞄准器3移动距离a后，瞄准器3由水平方向竖直转动至瞄准待测树木8顶端的转角α₂，以及由水平方向竖直转动至瞄准待测树木8底端的转角β₂；

当α₁和α₂均大于0°且β₁和β₂均小于0°时，数据计算模块采用计算公式 计算出树高H；

当α₁、α₂、β₁和β₂均大于0°时，数据计算模块采用计算公式/>计算出树高H；

当α₁、α₂、β₁和β₂均小于0°时，数据计算模块采用计算公式 计算出树高H；

其中，数据处理模块计算待测树木8的冠幅的工作原理为：

当树木参数和位置测量装置相对待测树木8的树冠的正投影位于树冠外时，数据计算模块接收：水平台2由长度方向对应于待测树木8的树干外水平转动转角ε₁，且瞄准器3由水平方向竖直转动转角γ₁，至瞄准器3瞄准待测树木8的树冠宽度方向上的第一端；瞄准器3沿水平台2长度方向的第一方向移动的距离b₁，以及瞄准器3移动距离b₁后瞄准器3由水平方向竖直转动至瞄准待测树木8的树冠宽度方向上的第一端的转角γ₂；水平台2由长度方向对应于待测树木8的树冠宽度方向上的第一端水平转动转角ε₂，且瞄准器3由水平方向竖直转动转角γ₃，至瞄准器3瞄准待测树木8的树冠宽度方向上的第二端；瞄准器3沿水平台2长度方向的第一方向的反向移动距离b₂，以及瞄准器3移动距离b₂后由水平方向竖直转动至瞄准待测树木8的树冠宽度方向上的第二端的转角γ₄；数据计算模块采用计算公式 计算出冠幅M；

当树木参数和位置测量装置相对待测树木8的树冠的正投影位于树冠内，且初始状态时，水平台2的长度方向对应于待测树木8树干宽度方向的中心时，数据计算模块接收：水平台2由初始状态水平转动至对应于待测树木8的树冠宽度方向上的第一端的转角ε₃，以及由初始状态水平转动至对应于待测树木8的树冠宽度方向上的第二端的转角ε₄；瞄准器3沿水平台2的长度方向的第一方向移动的距离c，以及瞄准器3移动距离c后，水平台2由初始状态分别水平转动至朝向待测树木8的树冠宽度方向上的第一端的转角ε₅和第二端的转角ε₆；数据计算模块采用计算公式： 计算出冠幅M；

其中，数据处理模块计算待测树木8的胸径的工作原理为：

数据计算模块接收：水平台2的长度方向对应于待测树木8树干宽度方向上的中心后，水平台2由对应于待测树木8的树干宽度方向上的一侧水平转动至对应于另一侧的转角ε₇；瞄准器3沿水平台2长度方向的第一方向移动的距离e；瞄准器3移动距离e后，水平台2由对应于待测树木8的树干宽度方向上的一侧水平转动至对应于另一侧的转角ε₈；数据计算模块采用计算公式：计算出胸径X；

其中，数据处理模块计算待测树木8的位置坐标的工作原理为：

在待测区域内由四个角桩划分为矩形样地，四个角桩的四个端点依次为A点、B点、C点和D点，A点为原点(0，0)：

当待测树木8和A点之间无遮挡时，数据计算模块接收：A点和B点连线的方位角θ₁；待测树木8和A点连线的方位角θ₂；待测树木8和A点之间的水平间距e₁；数据计算模块采用计算公式x₁＝e₁cos|θ₂-θ₁|，y₁＝e₁sin|θ₂-θ₁|计算出待测树木8相对于A点的位置(x₁，y₁)；

当待测树木8和A点之间有遮挡时，数据计算模块获取：A点和B点连线的方位角θ₁；位于A点和待测树木8之间的标志物P2(x₂，y₂)与A点之间的水平间距e₂；标志物和A点连线的方位角θ₃；标志物和待测树木8之间的水平间距e₃；标志物和待测树木8连线的方位角θ₄；数据计算模块采用计算公式x₃＝e₂cos|θ₃-θ₁|+e₃cos|θ₄-θ₃|，y₃＝e₂sin|θ₃-θ₁|+e₃sin|θ₄-θ₃|计算出待测树木8相对于A点的位置(x₃，y₃)。

需要说明的是，竖直转动是指瞄准器3绕连接端向上或向下转动。水平转动是指水平台2绕竖直轴线转动。

进一步，本树木参数和位置测量装置还包括设备机体盒4。

设备机体盒4相对水平台2的长度方向滑动的设置在水平台2上。

瞄准器3绕水平轴线转动连接在设备机体盒4上。

设备机体盒4内设置电源和连接电源的控制电路板，控制电路板上设置单片机和数据计算模块。

单片机连接并驱动水平台2转动，单片机连接并驱动瞄准器3转动以及沿水平台2的长度方向移动，以实现本树木参数和位置测量装置的自动运转。同时，单片机接收第一角度传感器、第二角度传感器、激光测距仪、电子罗盘、第一位移传感器和第二位移传感器传输的数据信息，并将数据信息传输至数据计算模块。

设备机体盒4上设置显示屏5，显示屏5用于接收数据计算模块传输的数据信息并显示待测树木8的参数和位置坐标。

具体地，水平台2设置沿长度方向延伸的滑轨。

设备机体盒4固定连接滑块41，滑块41滑动连接在滑轨上，滑轨上设置用于驱动滑轨运转的第二电机21。第二电机21通过导线或者通讯连接单片机，单片机驱动第二电机21控制瞄准器3沿水平台2的长度方向移动。第二电机21通过导线连接电源。

可选地，滑轨上沿长度方向延伸设置丝杠22，丝杠22的两端通过轴承转动连接于滑轨上，丝杠22上套设并螺纹连接螺母。丝杠22的一端固定连接第二电机21的输出轴，螺母通过螺钉固定连接滑块41。第二电机21驱动丝杠22绕自身轴线转动时，丝杠22带动螺母沿丝杠22的长度方向移动，螺母带动滑块41沿水平台2的长度方向移动。

具体地，瞄准器3通过螺钉固定连接在伸出杆31上且瞄准器3的瞄准方向平行于伸出杆31的延伸方向，伸出杆31垂直连接驱动杆32，驱动杆32水平定向并能够相对设备机体盒4绕自身轴线转动的连接在设备机体盒4上。具体地，驱动杆32平行于水平台2的宽度方向。

驱动杆32的一端固定连接第一电机33的驱动端，第一电机33的主体固定设置在设备机体盒4上。

第一电机33通过导线连接单片机，单片机驱动第一电机33控制瞄准器3转动。第一电机33通过导线连接电源。

具体地，伸缩支架1的顶部设置支撑块7。更具体地，伸缩支架1的顶端通过万向铰铰接于支撑块7上，以在非工作状态时，折叠伸缩支架1，以缩小体积，便于收纳。

支撑块7内的空腔71内设置水平定向的蜗杆73和轴向竖直的蜗轮74，蜗杆73转动连接支撑块7上，蜗轮74套设并通过螺栓或者销钉、键等连接件固定于转轴75上，转轴75穿过支撑块7的顶部并通过螺栓固定连接在水平台2上。具体地，转轴75通过轴承转动连接在支撑块7上。

蜗杆73的一端固定连接第三电机76的输出端，第三电机76的主体固定设置在支撑块7上。

第三电机76通过导线连接单片机，单片机驱动第三电机76控制水平台2转动。具体地，第三电机76驱动蜗杆73绕自身轴线转动，蜗杆73带动蜗轮74绕竖直轴线转动，蜗轮74带动转轴75和水平台2同步绕竖直轴线转动。第三电机76通过导线连接电源。

更具体地，水平台2上和伸出杆31上均设置水平仪。

初始状态时，伸缩调节伸缩支架1并调整伸缩支架1的放置位置，通过水平仪判断水平台2处于水平状态。通过水平仪监测伸出杆31的水平状态，转动伸出杆31并通过水平仪判断处于水平状态，以使瞄准器3的瞄准方向为水平方向。

更具体地，伸缩支架1为三脚架。使用时，将伸缩支架1放置在地面上，通过调节伸缩支架1中每一杆体的长度，调节水平台2处于水平状态。

进一步，水平台2上还设置铅垂线6，铅垂线6的长度为1.3m。

测量待测树木8的胸径时，调节伸缩支架1至和水平台2上设置的铅垂线6的高度一致，以使本树木参数和位置测量装置能够在待测树木8距地面1.3m高度位置处测量胸径，符合胸径的测量标准。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述，是指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行改动、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种树木参数和位置测量装置，其特征在于，包括伸缩支架(1)、水平台(2)和瞄准器(3)；

所述水平台(2)绕竖直轴线转动的连接在所述伸缩支架(1)上，所述水平台(2)上还设置激光测距仪和电子罗盘；

所述瞄准器(3)能够相对所述水平台(2)的长度方向移动，且能够绕垂直于所述水平台(2)的长度方向的水平轴线转动的连接在所述水平台(2)上。

2.如权利要求1所述的树木参数和位置测量装置，其特征在于，所述水平台(2)上设置用于监测所述水平台(2)转动角度的第一角度传感器，所述瞄准器(3)上设置用于监测所述瞄准器(3)转动角度的第二角度传感器；

所述水平台(2)上设置用于监测所述瞄准器(3)相对所述水平台(2)的长度方向移动的距离的位移传感器。

3.如权利要求2所述的树木参数和位置测量装置，其特征在于，还包括数据计算模块；

所述数据计算模块通讯连接所述第一角度传感器、所述第二角度传感器、所述激光测距仪和所述电子罗盘，用于接收所述第一角度传感器、所述第二角度传感器、用于检测所述树木参数和位置测量装置和待测树木(8)的水平间距的所述激光测距仪、所述位移传感器、以及用于监测所述瞄准器(3)的瞄准方向的方位角的所述电子罗盘发送的数据信息，并将各数据信息带入计算公式中，以获得所述待测树木(8)的树高、冠幅、胸径和位置坐标。

4.如权利要求3所述的树木参数和位置测量装置，其特征在于，

当所述第二角度传感器监测到所述瞄准器(3)由水平方向向上转动时，所述数据计算模块记录所述瞄准器(3)的转角大于0°；当所述第二角度传感器监测到所述瞄准器(3)由水平方向向下转动时，所述数据计算模块记录所述瞄准器(3)的转角小于0°；

所述数据计算模块接收：所述瞄准器(3)沿所述待测树木(8)宽度方向的竖直中线由水平方向竖直转动至瞄准所述待测树木(8)顶端的转角α₁，以及由水平方向竖直转动至瞄准所述待测树木(8)的底端的转角β₁；所述瞄准器(3)相对所述水平台(2)的长度方向移动的距离a；所述瞄准器(3)移动距离a后，所述瞄准器(3)由水平方向竖直转动至瞄准所述待测树木(8)顶端的转角α₂，以及由水平方向竖直转动至瞄准所述待测树木(8)底端的转角β₂；

当α₁和α₂均大于0°且β₁和β₂均小于0°时，所述数据计算模块采用计算公式计算出树高H；

当α₁、α₂、β₁和β₂均大于0°时，所述数据计算模块采用计算公式 计算出树高H；

当α₁、α₂、β₁和β₂均小于0°时，所述数据计算模块采用计算公式 计算出树高H；

当所述树木参数和位置测量装置相对所述待测树木(8)的树冠的正投影位于树冠外时，所述数据计算模块接收：所述水平台(2)由长度方向对应于所述待测树木(8)的树干外水平转动转角ε₁，且所述瞄准器(3)由水平方向竖直转动转角γ₁，至所述瞄准器(3)瞄准所述待测树木(8)的树冠宽度方向上的第一端；所述瞄准器(3)沿所述水平台(2)长度方向的第一方向移动的距离b₁，以及所述瞄准器(3)移动距离b₁后所述瞄准器(3)由水平方向竖直转动至瞄准所述待测树木(8)的树冠宽度方向上的第一端的转角γ₂；所述水平台(2)由长度方向对应于所述待测树木(8)的树冠宽度方向上的第一端水平转动转角ε₂，且所述瞄准器(3)由水平方向竖直转动转角γ₃，至所述瞄准器(3)瞄准所述待测树木(8)的树冠宽度方向上的第二端；所述瞄准器(3)沿所述水平台(2)长度方向的第一方向的反向移动距离b₂，以及所述瞄准器(3)移动距离b₂后由水平方向竖直转动至瞄准所述待测树木(8)的树冠宽度方向上的第二端的转角γ₄；所述数据计算模块采用计算公式 计算出冠幅M；

当所述树木参数和位置测量装置相对所述待测树木(8)的树冠的正投影位于树冠内，且初始状态时，所述水平台(2)的长度方向对应于所述待测树木(8)树干宽度方向的中心时，所述数据计算模块接收：所述水平台(2)由初始状态水平转动至对应于所述待测树木(8)的树冠宽度方向上的第一端的转角ε₃，以及由初始状态水平转动至对应于所述待测树木(8)的树冠宽度方向上的第二端的转角ε₄；所述瞄准器(3)沿所述水平台(2)的长度方向的第一方向移动的距离c，以及所述瞄准器(3)移动距离c后，所述水平台(2)由初始状态分别水平转动至对应于所述待测树木(8)的树冠宽度方向上的第一端的转角ε₅和第二端的转角ε₆；所述数据计算模块采用计算公式：计算出冠幅M；

所述数据计算模块接收：所述水平台(2)的长度方向对应于所述待测树木(8)树干宽度方向上的中心后，所述水平台(2)由对应于所述待测树木(8)的树干宽度方向上的一侧水平转动至对应于另一侧的转角ε₇；所述瞄准器(3)沿所述水平台(2)长度方向的第一方向移动的距离e；所述瞄准器(3)移动距离e后，所述水平台(2)由对应于所述待测树木(8)的树干宽度方向上的一侧水平转动至对应于另一侧的转角ε₈；所述数据计算模块采用计算公式：计算出胸径X；

在待测区域内由四个角桩划分为矩形样地，四个角桩的四个端点依次为A点、B点、C点和D点，A点为原点(0，0)：

当所述待测树木(8)和A点之间无遮挡时，所述数据计算模块接收：A点和B点连线的方位角θ₁；所述待测树木(8)和A点连线的方位角θ₂；所述待测树木(8)和A点之间的水平间距e₁；所述数据计算模块采用计算公式x₁＝e₁cos|θ₂-θ₁|，y₁＝e₁sin|θ₂-θ₁|计算出所述待测树木(8)相对于A点的位置(x₁，y₁)；

当所述待测树木(8)和A点之间有遮挡时，所述数据计算模块获取：A点和B点连线的方位角θ₁；位于所述待测树木(8)和A点之间的标志物与A点之间的水平间距e₂；所述标志物和A点连线的方位角θ₃；所述标志物和所述待测树木(8)之间的水平间距e₃；所述标志物和所述待测树木(8)连线的方位角θ₄；所述数据计算模块采用计算公式x₃＝e₂cos|θ₃-θ₁|+e₃cos|θ₄-θ₃|，y₃＝e₂sin|θ₃-θ₁|+e₃sin|θ₄-θ₃|计算出所述待测树木(8)相对于A点的位置(x₃，y₃)。

5.如权利要求1所述的树木参数和位置测量装置，其特征在于，

还包括设备机体盒(4)；

所述设备机体盒(4)相对所述水平台(2)的长度方向滑动的设置在所述水平台(2)上；

所述瞄准器(3)绕水平轴线转动连接在所述设备机体盒(4)上；

所述设备机体盒(4)内设置电源和连接所述电源的控制电路板，所述控制电路板上设置单片机和数据计算模块；

所述单片机连接并驱动所述水平台(2)转动，所述单片机连接并驱动所述瞄准器(3)转动以及沿所述水平台(2)的长度方向移动；

所述设备机体盒(4)上设置显示屏(5)，所述显示屏(5)用于显示待测树木(8)的参数和位置坐标。

6.如权利要求5所述的树木参数和位置测量装置，其特征在于，所述瞄准器(3)固定连接在伸出杆(31)上且所述瞄准器(3)的瞄准方向平行于所述伸出杆(31)的延伸方向，所述伸出杆(31)垂直连接驱动杆(32)，所述驱动杆(32)水平定向并能够相对所述设备机体盒(4)绕自身轴线转动的连接在所述设备机体盒(4)上；

所述驱动杆(32)的一端固定连接第一电机(33)的驱动端，所述第一电机(33)的主体固定设置在所述设备机体盒(4)上；

所述第一电机(33)连接所述单片机，所述单片机驱动所述第一电机(33)控制所述瞄准器(3)转动。

7.如权利要求5所述的树木参数和位置测量装置，其特征在于，

所述水平台(2)设置沿长度方向延伸的滑轨；

所述设备机体盒(4)固定连接滑块(41)，所述滑块(41)滑动连接在所述滑轨上，所述滑轨上设置用于驱动所述滑轨运转的第二电机(21)；

所述第二电机(21)连接所述单片机，所述单片机驱动所述第二电机(21)控制所述瞄准器(3)沿所述水平台(2)的长度方向移动。

8.如权利要求5所述的树木参数和位置测量装置，其特征在于，所述伸缩支架(1)的顶部固定设置支撑块(7)；

所述支撑块(7)内的空腔(71)内设置水平定向的蜗杆(73)和轴向竖直的蜗轮(74)，所述蜗杆(73)转动连接所述支撑块(7)上，所述蜗轮(74)通过转轴(75)转动连接在所述支撑块(7)上，所述转轴(75)穿过所述支撑块(7)的顶部并固定连接在所述水平台(2)上；

所述蜗杆(73)的一端固定连接第三电机(76)的输出端，所述第三电机(76)的主体固定设置在所述支撑块(7)上；

所述第三电机(76)连接所述单片机，所述单片机驱动所述第三电机(76)控制所述水平台(2)转动。

9.如权利要求1所述的树木参数和位置测量装置，其特征在于，所述水平台(2)上还设置铅垂线(6)，所述铅垂线(6)的长度为1.3m。

10.一种权利要求1-9任一项所述的树木参数和位置测量装置的测量方法，其特征在于：

待测树木(8)的树高的测量方法包括如下步骤：

S11：初始状态时，所述水平台(2)的长度方向对应于所述待测树干宽度方向上的中心，且所述瞄准器(3)的瞄准方向为水平方向；

由初始状态绕水平轴线转动所述瞄准器(3)，至所述瞄准器(3)朝向所述待测树木(8)的顶端，所述瞄准器(3)的转动角度为α₁；并由初始状态绕水平轴线转动所述瞄准器(3)，至所述瞄准器(3)朝向所述待测树木(8)的底端，所述瞄准器(3)的转动角度为β₁；

S12：将所述瞄准器(3)沿所述水平台(2)的长度方向移动距离a后，所述瞄准器(3)由初始状态绕水平轴线转动至所述瞄准器(3)朝向所述待测树木(8)的顶端，所述瞄准器(3)的转动角度为α₂；所述瞄准器(3)由初始状态绕水平轴线转动至所述瞄准器(3)朝向待测树木(8)的底端，所述瞄准器(3)的转动角度为β₂；

S13：当所述树木参数和位置测量装置的顶部低于所述待测树木(8)的顶部且底部高于所述待测树木(8)的底部时，所述待测树木(8)的树高H的计算公式为：

当所述树木参数和位置测量装置的顶部低于所述待测树木(8)的底部时，所述待测树木(8)的树高H的计算公式为：

当所述树木参数和位置测量装置的底部高于所述待测树木(8)的顶部时，所述待测树木(8)的树高H的计算公式为：

所述待测树木(8)的冠幅的测量方法包括如下步骤：

S21：初始状态时，所述待测树木参数和位置测量装置相对所述待测树木(8)的树冠的正投影位于所述树冠外，所述水平台(2)的长度方向对应于所述待测树木(8)的树干外，所述瞄准器(3)的瞄准方向为水平方向；

所述水平台(2)带动所述瞄准器(3)绕竖直轴线转动角度ε₁，且所述瞄准器(3)绕水平轴线转动角度γ₁，至所述瞄准器(3)瞄准所述待测树木(8)的树冠宽度方向上的第一端；

S22：所述瞄准器(3)相对所述水平台(2)向第一方向移动距离b₁后，所述瞄准器(3)由水平方向绕水平轴线转动角度γ₂，至所述瞄准器(3)瞄准所述待测树木(8)的树冠宽度方向上的第一端；

S23：所述水平台(2)带动所述瞄准器(3)绕竖直轴线转动角度ε₂，且所述瞄准器(3)绕水平轴线转动角度γ₃，至所述瞄准器(3)瞄准所述待测树木(8)的树冠宽度方向上的第二端；

S24：所述瞄准器(3)相对所述水平台(2)向第一方向的反向移动距离b₂后，所述瞄准器(3)由水平方向绕水平轴线转动角度γ₄，至所述瞄准器(3)瞄准所述待测树木(8)的树冠宽度方向上的第二端；

S25：所述待测树木(8)的冠幅M的计算公式为：

或者，所述待测树木(8)的冠幅的测量方法包括如下步骤：

S31：初始状态时，所述树木参数和位置测量装置相对待测树木(8)的树冠的正投影位于所述树冠内，所述水平台(2)的长度方向对应于所述待测树木(8)的树干宽度方向的中心，所述瞄准器(3)的瞄准方向为水平方向；

所述水平台(2)由初始状态绕竖直轴线转动角度ε₃，至所述瞄准器(3)瞄准所述待测树木(8)的树冠宽度方向上的第一端；所述水平台(2)由初始状态绕竖直轴线转动角度ε₄，至所述瞄准器(3)瞄准所述待测树木(8)的树冠宽度方向上的第二端；

S32：所述瞄准器(3)相对所述水平台(2)向第一方向移动距离c后，所述水平台(2)由初始状态绕竖直轴线转动角度ε₅，至所述瞄准器(3)瞄准所述待测树木(8)的树冠宽度方向上的第一端；所述水平台(2)由初始状态绕竖直轴线转动角度ε₆，至所述瞄准器(3)瞄准所述待测树木(8)的树冠宽度方向上的第二端；

S33：所述待测树木(8)的冠幅M的计算公式为：

所述待测树木(8)的胸径的测量方法包括如下步骤：

S41：初始状态时，所述伸缩支架(1)的高度为1.3m，所述瞄准器(3)的瞄准方向为水平方向且所述瞄准器(3)瞄准所述待测树木(8)的树干宽度方向上的中心；

所述水平台(2)带动所述瞄准器(3)绕竖直轴线由瞄准所述待测树木(8)的树干宽度方向上的一侧转动至瞄准另一侧，所述水平台(2)的转动角度为ε₇；

S42：所述瞄准器(3)相对所述水平台(2)向第一方向移动距离e后，所述水平台(2)带动所述瞄准器(3)绕竖直轴线由瞄准所述待测树木(8)的树干宽度方向的一侧转动至瞄准另一侧，所述水平台(2)的转动角度为ε₈；

S43：胸径X的计算公式为：

所述待测树木(8)的位置坐标的测量方法包括如下步骤：

S51：在待测区域内由四个角桩划分为矩形的样地，四个角桩的四个端点依次为A点、B点、C点和D点，A点为原点(0，0)；

当待测树木(8)和A点之间无遮挡时，将所述树木参数和位置测量装置置于A点，所述瞄准器(3)瞄准B点，所述电子罗盘记录所述瞄准器(3)的瞄准方向的方位角为θ₁；

S52：转动所述水平台(2)至所述瞄准器(3)朝向所述待测树木(8)后，所述激光测距仪测量所述待测树木(8)和A点之间的水平间距为e₁；所述电子罗盘记录所述瞄准器(3)的瞄准方向的方位角为θ₂；或者，所述水平台(2)上设置的角度传感器监测所述水平台(2)的转动角度为|θ₂-θ₁|；

S53：待测树木(8)的位置(x₁，y₁)的计算公式为：

x₁＝e₁cos|θ₂-θ₁|，y₁＝e₁sin|θ₂-θ₁|；

或者，所述待测树木(8)的位置测量方法包括如下步骤：

S61：在待测区域内由四个角桩划分为矩形样地，四个角桩的四个端点为A点、B点、C点和D点，A点为原点；

当待测树木(8)和A点之间有遮挡时，将所述树木参数和位置测量装置置于A点，所述瞄准器(3)瞄准B点，所述电子罗盘记录所述瞄准器(3)的瞄准方向的方位角θ₁；

S62：转动所述水平台(2)至所述瞄准器(3)朝向所述待测树木(8)和A点之间的标志物后，所述激光测距仪测量所述标志物后和A点之间的水平间距为e₂；所述电子罗盘记录所述瞄准器(3)的瞄准方向的方位角为θ₃；或者，所述水平台(2)上的角度传感器监测所述水平台(2)的转动角度为|θ₃-θ₁|；

S63：将所述树木参数和位置测量装置置于所述标志物处，转动所述水平台(2)至所述瞄准器(3)朝向所述待测树木(8)后，所述激光测距仪测量所述标志物后和所述待测树木(8)之间的水平间距为e₃，所述电子罗盘记录所述瞄准器(3)的瞄准方向的方位角为θ₄；

S64：所述待测树木(8)的位置(x₃，y₃)的计算公式为：

x₃＝e₂cos|θ₃-θ₁|+e₃cos|θ₄-θ₃|，y₃＝e₂sin|θ₃-θ₁|+e₃sin|θ₄-θ₃|。