CN1317941C - 伐木方法和林业系统 - Google Patents

Abstract

一种借助包括车辆和装在车辆上的采伐装置的采伐机械进行采伐的方法和林业系统，基础是在采伐机械(1)上设置至少一个位置确定设备(5)，它能够借助外部的可无线接收的信号确定采伐机械的位置。在采伐机械上设置一个标记设备，它适于在从树木得到的木材段料上施加标记。在采伐机械上设置一个控制组件(8)，最好是一计算机，以便控制标记设备借助从位置确定设备(5)收到的位置信息在木材段料上标记位置信息或与其相应的编码。

Description

伐木方法和林业系统

技术领域

本发明涉及借助采伐机械进行森林采伐的方法及林业系统。

背景技术

传统的伐木及其相关的操作目前仍比较粗放地进行，林木原料几乎作为散装产品被运输。即使静态森木评估作为一定的伐木准备而实施，也是往往相当粗放的类型。因此，真正的伐木产出量可能与理论计算的产出量大相径庭。目前的伐木技术的另一个问题在于，其往往是以相对较小的规模经营，在一定的伐木中往往只涉及木材原料的一个卖者和一个买者。不同森林拥有人之间边界必须认真加以考虑，这是林木原料不可能详细识别的结果。另外，目前采伐机械的驾驶者在实施采伐工作时得到的支持很差。在采伐机械上往往本身有一种截锯计算机，但是，这种计算机除了在采伐机械的采伐装置和树接触可获得的情形以外，得不到与正在处理的树的任何其它相关情况。因此，很有理由说截锯工作的精度可以被改善。

上述缺点的后果是相当高的开支，需要大量的人工计划和管理。

发明内容

本发明的目的主要是创造林业采伐及其计划的合理化状况。

按照本发明的第一方面，本发明的目的是考虑到采伐的真正结果，创造以合理的方式更正采伐计划的改进的可能性。

按照本发明的另一方面，本发明的目的是创造为采伐机械的驾驶者提供改进的计算机支持状况，主要是为了实现采伐机械的全自动化控制。

按照本发明的第三方面，本发明的目的是创造使木材原料不作为无个别特征的散装产品而作为具有产地标识的产品而被处置。

按照本发明的第四方面，本发明的目的是通过在木材段料的处理链的后期选录关于木材段料使用真实度的信息来创造采伐计划的更好的追踪状况(follow-up)。

按照本发明的第五方面，本发明的目的是减轻与采伐机械处理过的离地木材段料的找寻相关的问题。这种找寻通常是由输送装置进行的，其任务是将木材送出林区。

本发明第一方面的基础是实现了借助极为先进的遥记(remoteregistration)和分析技术以建立详尽和精确的关于林分(forest stand)特征数据库，其中也包括树分(tree stand)本身以及地理和地质状况。在这样形成的数据库中，可以说包括林分的很精确和详实的更新，旨在以几厘米的十分之几的精度定位个别的树木。另外，个别树木应对其木质和成分进行精心的评估。例如，可以提到数据库的解析应使林业计划人员借助普通计算机鼠标能够点击个别树木并转动树木，并实现以计算机为基础的造材横截预测。与此相关，本发明旨在通过真实采伐数据的反馈创造很精确、迅速的采伐计划的追踪状态。

本发明的第二方面提供一种借助采伐机械进行森林采伐的方法，所述采伐机械包括一车辆和装在车辆上的采伐装置，森林部分的特征在采伐前被记录、分析和处理，送至具有高的地理精确度和关于林分特征的高精确度的数据库，以该数据库为基础制定采伐计划，其特征在于：采伐是借助一个位置确定设备实施的，所述位置确定设备设置在采伐机械上，并能够借助可无线接收的信号确定采伐机械或采伐装置的位置，驾驶者前面的、包含在以数据为基础的采伐计划中的林分部分的复制连同采伐建议的指示，借助设置在采伐机械上的第一计算机装置提供给采伐机械的驾驶者。

本发明的第三方面提供一种借助采伐机械进行森林采伐的方法，所述采伐机械包括一车辆和一个装在该车辆上的采伐装置，一个设置在该车辆上的计算机装置记录关于被采伐的木材段料的质量和/或尺寸，以及一个设置在车辆上用于在从树木得到的木材段料上施加标记的标记设备，其特征在于：借助设置在采伐机械上的至少一个位置确定设备确定采伐机械的位置，所述位置确定设备能够与采伐一棵树木相关地借助外部的可无线接收的信号确定采伐机械的位置，至少一个从该树木得到的木材段料借助标记设备被标记该位置信息或一编码，木材段料借助该编码与位置信息相关联，位置信息或编码用于与所述木材段料相关的质量和/或尺寸数据相关联。

这样得到的木材段料将因此变得与有关生长位置个别地关联起来，这就是说，个别的森林拥有者在木材段料送离采伐地之后肯定能够确定有关木材段料是属于他还是属于其它人。

木材原料从散装产品的转变成各个能够按上述方式识别的产品，这也意味着不仅多个卖者可以轻松地处理其产品，而且多个买者也可以按同一采伐位置处置。当本发明的构思被圆满地利用时，标在一个木材段料上的位置信息，其精确度使其可以精确地表明该木材段料产自那一棵树。在采伐前进行林木分析也可以通过下述远程分析技术实施，其精确性使个别的树木可以对位置作清楚的确定，也可以对木材质量和体积作相当精确的预报。这种事先的精确分析意味着事先对一定采伐的产量作了很精确的计算。另外，可对采伐作目标控制，为了最佳的的结果确切准备采伐的树木也实际上得以采伐。按照本发明，设置在采伐机械上的计算机装置可用来以林区预分析得出的数据和据以确定的采伐指示为基础来控制采伐机械，以便只确切采伐事先确定准备采伐的树木。如果借助照相和其它记录技术实施对森林的精确记录，并且这种记录精确地配合以地理正确状况，那么就可以实现上述高分辨能力，即单一树木水平上的分辨能力。另外，设置在采伐机械上的位置确定装置也要求很高的分辨能力。目前，借助以卫星为基础的GPS系统(全球定位系统)已经可以获得这种高分辨能力。

按照本发明的第四方面，为了锯成板在各木材段料上的标记在锯前被阅读，并且该标记信息被储存，使来自该木材段料的木板可借以提供至少包括关于原树生长位置的信息，或提供一个编码，借助该编码，木材段料可以同生长地发生关联，从而可以形成有关体积和质量的采伐结果的附加核查的状况。这样就可以使关于木材段料的木板实际产量的信息和在锯木厂中关于该木材段料确切的识别信息相互关联，从而可以作出关于个别树木的产量的确切结论。土地所有者显著提高了下述可能性，即，核查根据林木评估得到的林分也实际得到预期的经济产量。不会在木材处置链中例如由于不胜任的造材横截，或者从另外一种观点来看由于不适当的处置而显著降低价值。

按照本发明的第五方面，计算机装置用于在从采伐装置排放经过处理的木材段料时确定和记录采伐装置的位置，并将这种位置信息储存在数据库中或数据载体上，以便在其后借助运输装置提取木材段料时加以使用。这样就可以保证可以在现场安全地找到木材段料。与此相关，关于木材段料的位置信息最好提供给运输设备的驾驶者，使他可以方便地将运输设备移向木材段料。按照一种发展，运输设备的移动在位置信息及林分预定计划的基础上，在计算机的控制下可完全自动地进行。

如上所述相应于在个别树木的水平上的分辨能力的精度进行预先分析和采伐，即使如此，当以较小的程度实施本发明的构思时，也可使用较低精度的分辨能力，例如，分辨能力在1米或几米的水平上。

本发明的细节及优点在下面的详细说明中介绍。

附图说明

现在对照以下附图具体描述作为例子的本发明的推荐实施例。

图1以高精度的数字地形模型表示借助飞机或其它手段得到的数据用于景观更新的情形，

图2的示意图表示林分，其中更确切来说a表示森林一部分的航空照片，b表示森林的法正部分(normal portion)的侧视图，c表示从上方看去森林部分的示意图，

图3表示纯景观数据和森林原材料数据可以综合用来便于制定关于森林的战略计划的情形，

图4的示意图表示在实际工作场地的森林采伐机械，

图5的示意图表示森林采伐组织与工作中心的联系，

图6的示意图表示作为本发明的标记方法的结果，关于某一木材段料的识别特征及原产地在向着客户的物流中可以被追踪的情形，

图7的立体图详细表示设有切割装置的采伐装置的排放端，

图8的示意图表示一个木材段料按照本发明在其一端作标记的情形，

图9的示意立体图表示一个标记设备，它带有可在有效和无效位置之间移动的标记装置，

图10是具有冲头特征的标记装置的示意图，

图11a和b是表示替代的标记设备的示意图，

图12表示另一个替代的标记设备，

图13的立体图表示与锯木厂进口有关的一个清洁设备，

图14的示意图表示设有位置确定设备的采伐机械，位置确定设备包括在采伐机械的车辆上的位置确定组件和用于确定采伐装置相对于位置确定组件的位置的装置，

图15表示替代图14所示技术方案的另一技术方案，

图16是另一替代方案，

图17是另一替代方案，

图18的示意图表示设置在采伐机械上的扫描器可用来扫描被采伐树木的情形，借助控制组件可利用扫描信息作出关于造材横截的决定或造材横截的预测，

图19的示意图表示在本发明的实际应用中，数据可被记录并用于实现合理林业系统的情形。

具体实施方式

为了完整利用本发明的优点，需要为高质量的林业决策提供基础。其一方面旨在能够建立对于与基础(地质学、四元地质学、自然地理、水文学、气象学、土壤学、植被生态学、营养地质学和各种计划地图)有关的很高质量及具有很高经济性的描述。在图1中表示能够以高精度数字地形模型借助不同的记录技术，特别是从飞机上取得可以用于更新景观的数据。另外，需要精确记录所述景观区域的林分。这里也推荐使用不同的技术来从飞机上记录林分，例如，图2a是一张航空照片，其中可以分辨出个别树木。借助适当的照片分析技术，以及不同种类树木的特征及其在不同条件下的生活图案，可以取得对于个别树木的木材质量和木材体积的较为精确的了解。借助真实精确的更新技术，以及将更新与确切的地图坐标相关联，也能够以很高的精确度，即，在厘米或至少分米的数量级上确定个别树木的位置。图2c中表示存在下述一种倾向，即，在相对于复制技术的中心投影中将个别的树木看成从照片中心向外倾斜。当考虑到阴影效应、树木的侧面影像的锥削度、树叶和针叶总体的直径及其颜色等因素时，可以对储藏的森林木材进行很好的评估。这种评估可以构成一种基础，以便对采伐战略作出很仔细、确切的决策。

在图3中表示在横截面复制中综合景观和森林原材料数据，以便于制订采伐计划。

在图4中表示包括底部车辆2和装在车辆2上的采伐装置3的采伐机械1。在这个实施例中，采伐装置3借助吊车4承载在车辆2上。这里，采伐装置3是所谓的夹持式采伐装置，即，一种适于夹持直立的树木、将其切割、放倒至图4所示位置，然后借助输送装置使圆木穿过装置，同时分枝圆木。圆木可被切割装置横截成单独的木材段料。应强调的是，在这方面，本发明同样适用于下述情形：需要弃去圆木的分枝，即，只横截成木材段料。但是，本发明也适用于所谓的整体圆木处置，即，利用采伐装置将树木切割并放倒，但是其后并不将其横截成段料。在权利要求书中使用的术语“木材段料”在这种情形中也包括整体的圆木。如果需要，采伐装置可设有去除分枝装置，以便通过驱使圆木穿过采伐装置而使其去除分枝，也进行整体圆木处置。一个位置确定设备5设置在采伐机械上，能够借助外部无线接收的信号确定采伐机械的位置。位置确定设备最好根据GPS系统(GPS＝全球定位系统)工作。这是一种以人造卫星为基础的定位系统，可形成很高精度的定位。卫星信号扰动存在。扰动实际上借助地面站发出的信号修正。这些信号由位置确定设备接收，并可与卫星信号一起产生所寻求的很高的定位精度。

图4中GPS卫星标号为6，而位置确定设备5的天线的标号为7。图4中放大圆圈中的视图表示采伐机械的驾驶者已将计算机装置8与显示屏连通，显示屏连接于位置确定设备。计算机实际上可以是采伐机械的横截计算机，设有软件，以及可能还有硬件，以及进行定位处理。

一个标记设备设置在采伐机械1上。图9中示出该设备的一个实施例，其标号为9。标记设备9用于在从树木获得的木材段料上作标记。标记设备9由计算机装置8控制，借助从位置确定设备5收到的位置信息，将位置信息，即，关于树木生长位置的信息标记在木材段料上(例如图8中标号为10的那种)，或将编码标记在木材段料上，借助该编码，位置信息可以同所述木材段料关联起来。下文中将讲到，木材段料设有专门的编码，作为标记施加在木材段料上，并储存在采伐机械的计算机装置中。这种编码的目的是能够用于跟踪储存在计算机装置中的其它信息，例如木材段料的质量和/或尺寸。例如，所述编码以数字串的形式构成时间信息，其精确程度是以能够区分被采伐的不同木材段料等。这种编码也可以由时间信息和一个数字串形式的数字的组合构成，在这种情形中，例如，该数字可由一棵树中的木材段料的号数构成。重要的一点在于，该编码可以用作一个基础，使一定的木材段料与该木材段料的其它存储数据，如关于木材段料的生长地、木材段料的质量和/或尺寸、关于生长地的造林或地理状况、生长地的海拔高度等关联起来。最后提到的生长地的海拔高度可借助GPS设备取得。

但是需要指出的是，作为木材段料上的标记，施加关于木材段料生长地的位置信息，从而通过阅读该标记使树木可以同生长地关联起来而无需从数据库提取其它数据，这也在本发明的范围以内。在不想处置整个树干(stems)的情形中，需要用一个关于所述木材段料在树木中的部位的数字来补充关于生长地的位置信息。木材段料也可以设有关于质量、尺寸等本身可阅读的信息。特别是当需要将相当大量的信息与木材段料相关联时，通常倾向于对木材段料采用一个编码，而不是将所述数据储存在一个或多个数据库中，其相关数据可借助编码与木材段料相关联。与此相关，需要指出的是，借助编码与木材段料相关联的进一步的数据可以是关于木材段料的实际买家的信息，以及关于木材段料的卖家的信息。

如果能够使卖家与树木生长地联系起来，那么就不需要卖家信息。在图7中示出采伐装置3的排放端，即，由该装置的输送装置11排放木材段料的那端。该装置在其排放端具有一切割装置12，其用于切割送至该切割装置的木材段料。切割装置12在本实例中是一把锯刀，其可摆动地设置并具有一条围绕运行的链条，当然，也可采用其它的切割装置。按照本发明的标记设备最好设置在采伐装置的出口端，因而送到的木材段料按照一个实施例在从圆木切下后立即作标记。因此，标记可以施加在自由下落的木材段料的端部上，这对速度有相当高的要求。但是，也可使用其它实施例。因此，标记设备可用于将标记施加在木材段料的覆盖表面上，这可能是在从树皮放过一部分覆盖表面之后进行。按照另一个实施例，也可以在未从圆木分离的木材段料上作标记，但是这意味着然后必须对该木材段料进行关于质量和体积的预测。如果预测不正确，就会有一个差别。

对木材段料实施标记的一种可能性是组合标记设备和切割装置12，例如，在切割装置12上设置适用的标记装置。按照一种可能的实施例，标记装置具有喷嘴的特征，适于在刚刚切下的木材段料上喷射具有上述信息内容的标记。这样做的一个条件是要有相当大量的喷嘴。原则上可以将具有大量信息内容的标记施加在木材段料的整个端部上。当然，较为受限的信息量木材段料是可以想见的，特别是在只用编码时。

在图8中表示的情形是示意画出的一个木材段料10已有一个标记13，是由冲入木材段料端部的孔的矩阵构成的。这种标记也可适当地具有一个基准标记14，以便能够充分阅读上述矩阵。在矩阵中的可能的孔数可以很大，例如，100或100以上，这取决于所需要的信息量。最好将标记施加在木材段料的端面上，这是由于这通常可以方便在以后阅读标记信息。

图9中表示标记设备9包括一个本体15，在该本体中设有许多标记装置16。在本实施例中，这些标记装置具有冲孔装置的特征，其可以在有效的标记位置和无效的休止位置之间移动。在本实施例中，冲孔装置在有效位置上时突出，而在无效位置上缩回。因此，这些冲孔装置可压在木材段料的端部上，使标记装置在此刻有效，即，突出，从而冲入木材段料的端面中。

在图5中表示采伐组织可联系工作中心17，该工作中心可以通过电话和无线电技术等与采伐组织的不同单位沟通。采伐机械的标号为1。关于被伐森林的信息从计算机8送至工作中心17，从工作中心17向采伐机械1发送适于控制采伐机械1工作的信号，从而使采伐工作暂时集中于所寻求的分类上。工作中心17还与采伐组织的其它单位接触，例如，运输车辆和森林原材料的消费者如锯木厂和纸浆厂等。工作中心17可以通过GPS系统有效保持不同采伐单位的位置的记录，并且有效地计划采伐工作。工作中心17在每个时间点都具有数据，这些数据表明哪里有木材存量并可通过采伐取得，以及有关可以考虑的质量和体积，从而使商务合同可以借助工作中心非常迅速地达成。换言之，工作中心可以发挥“电子”木材交换的作用。

在图6中表示圆木10已作好准备，以便在锯木厂中锯成板材。锯木厂进口示意地由标号18代表。与锯木厂进口相关地设有复制设备19，其用于在锯木前复制木材段料的端面，并记录和储存图片上的信息，这些信息是关于形状的，例如，直径和树皮厚度和/或生长情况如年轮宽度。借助通过复制设备19取得的信息，系统中包括的设备可以针对与木材段料来源的林区有关的森林随时间生长的情况进行分析和预测。也可以对采伐计划进行修正，其条件当然是在锯木厂进口设有阅读设备20，以便阅读各木材段料的标记，并储存标记信息。锯木厂配置的计算机装置用于控制锯木厂中附加的标记设备，以便为从所述木材段料得到的木板作编码形式的标号，该编码至少与关于树木生长的原始位置的信息有关。这样得到的木板可以核对生长位置，因而具有环境意识的买家可以保证他们买到的木板来自从环保观点来看可以接受的产地。

复制设备19和阅读设备20当然实际上可以是同一台设备构成的。

木材段料10的标记和该标记的阅读可以使标记与关于木材段料在锯后的真实经济产量的信息相关联。关于上述产量的数据和木材段料的生长位置然后可以同已经存入森林数据库的信息，即，在森林储备木材评估的框架内最初得到的信息及后来与采伐相关借助与采伐装置组合的标记设备施加在木材段料上信息进行比较。

图10表示图9所示标记装置16的结构。具有冲头特征的该标记装置适当地具有一个管状前端，在压入木材段料的木质材料中时，该前端接纳一些木料。冲头式标记装置16具有一个侧向开口21，进入冲头式标记装置的管状前端的木料可以通过该开口排出。冲头式标记装置16绕一根与冲压方向平行的轴线可转动地设置，因而进入冲头装置的冲头端的木料可以与木材段料断开，并可通过开口21排出。

一个凸轮式突出装置22用于使冲头装置16伸出至其有效位置，该装置适于使冲头装置伸出及返回。突出装置22在其返回运动时将冲头装置转回其初始位置。然后，突出装置22也可以使冲头装置强制缩回，或者设置图10中所示的一根弹簧23以便作返回运动。

可以将图10中的冲头装置16与墨标记组合起来，适当地为冲头装置设置一条墨通道24，通过该通道标记墨从一墨源送至冲头装置的前口部。其目的在于在冲孔后在木材段料端部上形成的孔内留有墨，使其更加清晰。

一个替代的标记设备9′表示在图11中。标记装置16由许多较小的排成矩阵的钻头构成，其可转动地布置。例如，每个上述钻头适于装在一个齿轮26的中心孔25中，在齿轮外表面上的齿用于啮合一条凸轮带26。齿轮中的钻头16和孔25具有防止钻头相对于齿轮的相对转动的啮合装置。当凸轮带沿图11b所示路径运转时，凸轮带相应地与不同的齿轮26啮合，因而齿轮26转动，钻头16同时引起转动。钻头16可相对于齿轮26轴向位移，因而可使钻头通过图11中未示出的轴向位移装置进入打标记有效位置。然后其功能与对照图9所述装置相似，即，处于有效位置的钻头式标记装置16突出，而其它的保持缩回。

图12所示的替代方案9″中，标记设备的本体15具有可转动轮的特征。这里，标记装置16可径向移动，因而它们可以通过轮上的圆周开口突出。在轮内相应设有驱动装置，使标记装置16可有选择地突出，从而在木材段料上作出需要的标记。按照图12的标记设备可用来标记木材段料的覆盖表面(mantle surface)，可能在一个除去树皮的部分上，或者穿过树皮或就在树皮上进行，但是当标记木材段料的端面时也可使用轮式原理。

当然也可构想出其它标记技术。一种有利的标记技术，其基础是使用发射激光的装置，该装置以条形码或其它方式在圆木上施加需要的标记。多个激光标记装置可以按照与机械式实施例的已描述的方式布置成矩阵形式。当然，为了打标记，也可采用除激光技术以外的其它辐射能。

标记设备也可设计成将需要的标记信息施加在分离的载体上，该载体又施加在木材段料上。例如，这可能是带有条形码或其它编码形式的标记信息的条带。

如图13所示，一个特殊的清洁设备可以设置在锯木厂的进口，其用于从木材段料清除污物如雪或冰，否则冰雪会使标记信息难于阅读。例如，清洁设备可以具有蒸汽浴的特征。在标记信息只施加在木材端部的情形中，当然只在那里进行清洁作业就足够了。

需要强调的是，如图6中标号为19和20的阅读设备当然可以不仅设置得与锯木厂相关。这种阅读设备也可以设置在其它需要根据木材段料上的标记对木材段料进行分类的地方。因此，每个买家都可被供应他所需要的木材段料。一般来说，标记技术意味着每个个别的木材段料可以在对照图5所述的采伐系统中得到单独的处置，因而买家可以更好地指望实际买到适于他的用途的木材段料。

图14所示采伐机械也具有一个位置确定设备5。图14中使用的吊车具有的结构与图4所示稍有不同。象在图4的实施例中那样，图14的实施例的位置确定设备5的结构中也有一个在车辆上，如在实例中可转动的司机室中的位置确定组件27，位置确定设备也包括用于确定采伐装置3相对于位置确定组件27的位置的装置。由于组件27的位置是已知的，而且组件27和装置3的相对位置也是可以确定的，因而装置3中存在的树木实际上也可以确定位置。

用于确定采伐装置3相对于组件27的位置的装置，如图14所示，包括一个例如激光式的距离表28，它能够测量从它至固定在装置3中的树的圆木的距离。如果距离表28组合有在吊车两条可相对活动的臂件之间的每个铰链中的角度传感器，以及在吊车4或司机室上的方向传感器，那么，装置3与组件27的距离和方向就可以非常精确地加以确定。装置3的位置然后可以同采伐机械的计算机中的数据加以比较，因而驾驶者可以比较采伐装置3的实际位置与按照采伐指令的需要位置，从而驾驶者可以容易得多地找到按照采伐指令他必须采伐的那些树木。

图15表示稍有不同的采伐机械。这里的车辆也具有位置确定组件27和距离表28。该距离表用于测量圆木和唯一可相对于车辆转动的吊车部件29之间的距离。在部件29和车辆司机室(即，装有组件27的部分)不可相对转动，但是可以作为一个组件绕一竖直轴线转动的情形中，除了用于转动调节司机室/部件29的传感器，即，罗盘以外只需要一个传感器。但是，如果部件29可绕竖直轴线相对于司机室转动，那么，在部件29和车辆的其余部分之间就需要另一个角度传感器。

图16表示一个替代方案，其中，位置确定设备5包括两个位置确定组件27和27′。组件27设置在车辆司机室上，组件27′则设置在吊车上。

设置两个这样的位置确定组件，它们适当地连接于采伐机械上的计算机装置8，计算机装置能够评估两组件的信号以便定位，这意味着在运动过程中也总能够确定吊车的方向。象前述实施例一样，这个实施例也具有一个距离表28。这就是说，为了清楚地确定采伐装置中存在的圆木的位置所需要的唯一的另一个传感装置是吊车两条最外部的臂件之间的角度传感器30。与此相关，需要指出的是，第二位置确定组件27′不应设置得太靠近采伐装置，这是由于那样会有损坏的危险，另外，也会被分枝、针叶和树叶体系隐蔽起来。

图17所示的替代方案也有一个位置确定设备5，在车辆司机室上带有一个位置确定组件27。图17的替代实施例中，在吊车中的每个铰链连接中有一个角度传感器。在吊车和车辆之间的连接中也是这样。另外，这种布置必须设置一个方向传感器，即一个罗盘，以便确定吊车相对于位置确定组件27的方向。

图18示意地表示图14、15和16中的距离表28可以完成附加功能的情形，即，可以作为一个扫描器，在放倒树木前扫描等待采伐的树木。例如激光式的这种扫描器适当地连接于采伐机械中的控制组件，以便向其提供扫描信息，控制组件利用扫描信息确定造材横截或进行横截预测。图18中示意地表示由扫描器28产生的关于相邻树木的图片信息在所述树木旁的计算机中适当的信号处理之后可用作提供造材横截建议的基础(图18中树旁竖柱带有数字)，也可说明质量等级。

由扫描器28确定的造材横截预测可通过与从前对个别树木的储备木材的评估形成的测量结果作充分的比较，从而进行补偿和调整。因此，这意味着采伐机械的驾驶者可通过采伐机械上的计算机8从控制组件得到显著更为精细的造材横截建议。

需要强调的是，本发明的应用当然并不局限于附图所示的那种采伐机械。因此，本发明也可适用于下述采伐机械，即，在这种采伐机械中，吊车只设有所谓的采伐头，即，一种能够切断并放倒树木的装置，然后借助吊车将树木放入设置在车辆底盘上的加工机中，加工机通常包括去除分枝装置(branching means)和切割装置。因此，在这种采伐机械中，采伐头必须看作是本文上述的采伐装置的等同物，采伐头在现场的位置需要确定，以便借以确定树木的位置。换言之，不管附加的加工设备是否组合有树木采伐部分，装在吊车上还是设在车辆底盘上，使圆木借助吊车放入加工部分，这些都属于本发明的范围。

图19示意地表示本发明的一个可能的实施例。以前描述的横截计算机标号为8。在采伐机械1上的整个计算机装置的标号为31。计算机装置除横截计算机8以外还包括另一个计算机32，其用于从一个或两个GPS组件27，27′取得相应于采伐机械的实际位置的位置信息。标号28代表一个或多个扫描器，其用于确定距离，以及分别扫描采伐机械的驾驶员前面存在的一部分林木。标号30代表前述的角度测定装置等。

当进行采伐工作时，横截计算机8记录木材段料的质量和尺寸。另一计算机32借助来自构件27-30的信息确立采伐装置的位置。计算机32现可借助标记设备9在木材段料上作出前述的标记，最好为编码形式的标记。所述编码借助计算机32关联于由横截计算机8确立的关于木材段料特征的数据。这些数据由计算机32存储。

GPS组件27，27′从卫星33或类似装置取得定位所需的信号，以及定位所需的附加信号。

计算机32，以及横截计算机8适于借助连于天线34a的发射器/接收器34进行无线通讯，发射器/接收器35也包括一天线36，并连接于一个基地计算机38，该基地计算机包括在第二计算机装置37中。因此，数据可以从采伐机械上的计算机32无线地转送至基地计算机38。由基地计算机38收到的数据储存在属于一个或多个第二计算机装置37的一个或多个数据库中。这种第二计算机装置37可以在全国以适当的数目分布。参阅图5描述的工作中心17如图所示连接于基地计算机38。因此，工作中心17可以从基地计算机收到评估及控制所需的数据。标号39代表一个林业计划单位，该单位向基地计算机输送森林地图、采伐计划等，然后这些被以无线方式提供给采伐机械，并可用来例如通过图片屏幕40指导采伐机械的驾驶者，或者使采伐机械根据收到的数据受到自动控制。因此，这些数据应该很精确，使采伐机械可在其指导下在现场自动移动，并自动采伐在采伐计划中决定要采伐的树木。

图19也表示可以使用一个卫星41提供基地计算机38和采伐机械上的计算机装置31之间的通讯。

图19也示意地表示一个锯木厂42，其具有前述的复制设备19，20。锯木厂包括第三计算机装置，其具有一计算机44。该计算机从复制设备19，20取得信息，并将该信息可能借助无线连络45进一步发送至基地计算机38。因此，基地计算机38从锯木厂42取得关于接收木材的锯木厂及其财产的信息，使储存在基地计算机38中的数据可以得到补充和修正。这就是说，有可能比较采伐计划和锯木厂的实际所得木材，因而使生产链中的薄弱环节可被找出。锯木厂42中的计算机44可连接于标记设备46和分类设备47。借助标记设备46，在锯木厂中得到的木板或板组可打上编码形式的标记，该编码可以和木板来源的树木的生长地、质量及尺寸信息等数据发生关联。连接于计算机44的分类设备47由计算机44控制，使来自一定的树木或一定的树木组的木板可被一起送至一个包装设施或其它聚集设施，从而提供了用上述编码标记这种聚集设施的条件。

图19所示的系统能够在所包括的各计算机装置之间连续、自动进行数据交换。作为对上面所作描述的补充，应该指出的是，采伐机械上的计算机32还能够储存关于木材段料由采伐机械排放的地点的信息，因而当以后提取这些木材段料时，运输装置的驾驶者就可以通过计算机32的无线发送或者如果数据已送至基地计算机38则从基地计算机取得上述信息，用其将运输装置引至木材段料所在地，以便提取。

图19所示系统可从工作中心17得到连续的采伐导向，即，采伐工作可以在离工作中心很远的距离上得到引导。

本发明虽然不只是局限于上述各实施例。例如，应指出的是，在确定采伐装置相对于采伐机械上设置的位置确定组件的位置时可以借助任意的传感技术，例如，电视摄影测量技术、其它电视技术等。一般来说，本专业技术人员在理解本发明的基本构思后可对其进行多种修改而并不超出本发明的范围。

Claims (45)

1.借助采伐机械进行森林采伐的方法，所述采伐机械包括一车辆和装在车辆上的采伐装置，森林部分的特征在采伐前被记录、分析和处理，送至具有高的地理精确度和关于林分特征的高精确度的数据库，以该数据库为基础制定采伐计划，其特征在于：采伐是借助一个位置确定设备实施的，所述位置确定设备设置在采伐机械上，并能够借助可无线接收的信号确定采伐机械或采伐装置的位置，驾驶者前面的、包含在以数据为基础的采伐计划中的林分部分的复制连同采伐建议的指示，借助设置在采伐机械上的第一计算机装置提供给采伐机械的驾驶者。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：第一计算机装置适于按照所述采伐建议自动控制采伐机械。

3.借助采伐机械进行森林采伐的方法，所述采伐机械包括一车辆(2)和一个装在该车辆上的采伐装置(3)，一个设置在该车辆上的计算机装置(31)记录关于被采伐的木材段料的质量和/或尺寸，以及一个设置在车辆上用于在从树木得到的木材段料(10)上施加标记(3)的标记设备(9)，其特征在于：借助设置在采伐机械上的至少一个位置确定设备(5)确定采伐机械的位置，所述位置确定设备(5)能够与采伐一棵树木相关地借助外部的可无线接收的信号确定采伐机械的位置，至少一个从该树木得到的木材段料借助标记设备(10，9)被标记该位置信息或一编码，木材段料借助该编码与位置信息相关联，位置信息或编码用于与所述木材段料相关的质量和/或尺寸数据相关联。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于：木材段料也标记关于质量和/或尺寸的信息。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于：在从一棵树木取得多个木材段料的情形中，每个木材段料被标记关于其在圆木上的位置的信息。

6.如权利要求3所述的方法，其特征在于：关于各木材段料的买家和/或卖家的信息被储存，木材段料与关于买家和/或卖家的所述信息借助位置信息或编码发生关联。

7.如权利要求3所述的方法，其特征在于：标记是借助与木材段料接触的标记技术如冲孔、切割、钻削、冲压等进行的。

8.如权利要求3所述的方法，其特征在于：标记是借助非接触标记技术如辐射能、喷墨等进行的。

9.如权利要求3所述的方法，其特征在于：采伐机械位置信息涉及采伐机械的采伐装置的位置。

10.如权利要求3所述的方法，其特征在于：木材段料的标记是在其一个端部上进行的。

11.如权利要求3所述的方法，其特征在于：标记是在木材段料的覆盖表面的一部分上进行的，可能是在该部分除去树皮后进行的。

12.如权利要求3所述的方法，其特征在于：在采伐时确定的、关于木材段料的生长位置、质量、尺寸、可能还有在树木中的部位的数据被储存以便评估，并与关于采伐结果的预测进行比较，所述预测是在采伐前进行的。

13.如权利要求3所述的方法，其特征在于：储备森林木材的评估是借助远程分析如从飞机上，在采伐之前完成的，其涉及到单一的树木或在一个准备采伐或伐稀的区域内的相对较小的林木面积。

14.如权利要求13所述的方法，其特征在于：采伐是借助所述储备森林木材的评估、通过提供给采伐机械的数据而受到控制的，因而在采伐过程中，当前需要的质量和尺寸的木材的采伐得到优选。

15.如权利要求3所述的方法，其特征在于：木材段料被锯成木板，在锯木厂中，在各木材段料上的标记被阅读并与关于木材段料的信息如木材段料的质量和/或尺寸和/或其它性质和/或锯木材段料的产量一起储存起来，这些数据用于评估/修正所作的采伐预测。

16.按照权利要求3所述的方法采伐的木材段料的锯木方法，其特征在于：各木材段料的标记在锯木前被阅读并储存，来自该木材段料的木板被打标记，所述标记至少包括关于原来树木的生长位置的信息或一个编码，借助该编码木板可以同数据库中的关于该生长位置的信息相关联。

17.按照权利要求3所述的方法采伐的木材段料的锯木方法，其特征在于：木材段料的一个端面在锯前被复制，在所述复制中关于形状如直径和树皮厚度和/或生长情况如年轮宽度的信息被记录和储存。

18.如权利要求17所述的方法，其特征在于：关于所述木材段料的林区在一个时期的森林生长的分析和预测在进行时受到所述关于形状和/或生长情况的所述信息的支持，或所述信息与采伐前制定的采伐计划进行比较。

19.如权利要求3所述的方法，其特征在于：准备借助采伐机械采伐的树木在树木采伐前由一扫描器扫描，该扫描器设置在采伐机械上，扫描信息用作对造材横截或造材横截预测的指导手段。

20.包括借助采伐机械(1)采伐木材的林业系统，所述采伐机械包括一车辆(2)；一个装在该车辆上的采伐装置(3)；一个设置在采伐机械(1)上的标记设备(9)，所述标记设备用于在从一棵树木得到的至少一个木材段料(10)上施加标记(13)；以及一个设置在采伐机械上的计算机装置(31)，所述计算机装置用于控制所述标记设备，以便标记木材段料，其特征在于：至少一个位置确定设备(5)设置在采伐机械上，以便借助外部的可无线接收的信号确定采伐机械的位置，所述计算机装置(31)用于在木材段料上标记位置信息或编码，在从位置确定设备(5)收到的位置信息的基础上，木材段料可借助所述编码与储存在一个数据库中的位置信息相关联。

21.如权利要求20所述的系统，其特征在于：所述采伐机械包括用于确定/输入关于木材段料的质量和/或尺寸的信息的装置，所述计算机装置(31)用于控制所述标记设备，以便在木材段料上标记质量和尺寸信息或记录该信息，从而可借助所述编码与木材段料相关联。

22.如权利要求20所述的系统，其特征在于：所述采伐机械包括用于自动确定/手工输入关于当前的木材段料在圆木中的部位的信息的装置，所述计算机装置用于控制所述标记设备，以便在木材段料上标记该部位信息，或记录该部位信息，以便能够借助所述编码与木材段料相关联。

23.如权利要求20所述的系统，其特征在于：所述计算机装置包括用于接收关于各木材段料的买家和/或卖家的信息的装置，所述计算机装置用于控制所述标记设备，以便在木材段料上标记所述关于买家和/或卖家的信息或记录该信息，以便能够借助所述编码与木材段料相关联。

24.如权利要求20所述的系统，所述计算机装置适于确定和记录在从采伐装置排放经过加工的木材段料时采伐装置的位置，该位置信息被储存在一个数据库中或数据载体上，以便在以后借助运输装置提取木材段料时使用。

25.如权利要求20所述的系统，其特征在于：所述位置确定设备根据GPS系统工作。

26.如权利要求20所述的系统，其特征在于：所述标记设备(9)应用在采伐机械的采伐装置上，以便与采伐装置中正在加工的圆木相关地对木材段料进行标记。

27.如权利要求20所述的系统，其特征在于：所述标记设备使用接触标记技术如冲孔、切割、钻削、冲压等工作。

28.如权利要求20所述的系统，其特征在于：所述标记设备使用非接触标记技术，例如辐射能如激光、喷墨等工作。

29.如权利要求27所述的系统，其特征在于：所述标记设备包括多个标记装置(16)，其用于接触所述木材段料，所述标记装置可选择地在有效标记位置和无效休止位置之间移动，因而取决于需要的标记信息，计算机装置将木材段料需要的标记信息汇聚在一起。

30.如权利要求29所述的系统，其特征在于：所述标记装置(16)制成冲头装置、冲压装置或钻削装置。

31.如权利要求30所述的系统，其特征在于：所述标记设备具有用于向标记装置供应标记墨的装置(24)。

32.如权利要求27所述的系统，其特征在于：所述标记设备用于产生一个带有标记信息的载体，并将该载体施加在木材段料上。

33.如权利要求32所述的系统，其特征在于：所述载体由粘贴带构成，其上带有例如呈条形码形式的标记信息。

34.如权利要求28所述的系统，其特征在于：所述标记设备具有一个或几个激光器，以便在木材段料上施加标记信息。

35.如权利要求27所述的系统，其特征在于：所述标记设备包括一个带有标记装置的承载件，所述承载件制成一个转动装置(15)。

36.如权利要求20所述的系统，其特征在于：所述标记设备用于在木材段料的一个端部上施加标记。

37.如权利要求20所述的系统，其特征在于：所述标记设备用于在木材段料的覆盖表面的一部分上施加标记，可能是在该部分除去树皮后进行的。

38.如权利要求20所述的系统，其特征在于：第一次提到的计算机装置(31)用于以无线方式向第二计算机装置(37)的一个数据库(38)转送在采伐过程中确定的数据，所述数据关于生长位置、质量，还可能关于木材段料在树木中的部位，以便以后与采伐前进行的关于采伐结果的预测进行比较。

39.如权利要求20所述的系统，其特征在于：所述系统包括一个将木材段料锯成木板的锯木厂(42)，一个阅读设备(19，20)用于在锯前阅读各木材段料上的标记，并储存标记信息，与锯木厂相关的第三计算机装置(43)用于控制另一个标记设备(46)，以便向来自所述木材段料的木板或板组提供一个标记，该标记至少包括原来树木的生长位置的信息或编码，借助该编码上述信息可以同木板相关联。

40.如权利要求39所述的系统，其特征在于：一个复制设备(19，20)用于在锯前复制木材段料的一个端面，并记录和储存在该复制中的关于形状如直径和树皮厚度和/或生长情况如年轮宽度的信息。

41.如权利要求40所述的系统，其特征在于：它包括一个设备，该设备用于借助所述关于形状和/或生长情况的信息产生关于木材段料来源的林区的对于在一时期森林生长情况的分析和预测。

42.如权利要求20所述的系统，其特征在于：一个扫描器(28)设置在采伐机械上，以便在放倒准备采伐的树木之前扫描所述树木，该扫描器连接于第一计算机装置(31)，以便向其传送扫描信息，所述扫描信息由计算机装置用作造材横截或造材横截预测的指导。

43.如权利要求20所述的系统，其特征在于：在采伐机械上的所述位置确定设备(5)包括至少一个在采伐机械的车辆上的位置确定组件(27)，以及应用在采伐机械上用于确定采伐装置相对于位置确定组件的位置的装置。

44.如权利要求43所述的系统，其特征在于：所述用于确定采伐装置相对于位置确定组件的位置的装置包括距离表、角度确定装置、方向指示器和/或电视摄影测量设备和/或另一个位置确定组件(27′)。

45.包括借助采伐机械(1)采伐木材的林业系统，所述采伐机械包括一车辆(2)、一个安装在该车辆上的采伐装置(3)和一个设置在采伐机械上的计算机装置(31)，其特征在于：至少一个位置确定设备(5)设置在采伐机械上，并能够借助外部的可无线接收的信号确定采伐机械的位置，所述计算机装置(31)适于在被加工的木材段料从采伐装置排放时确定并记录采伐装置(3)的位置，这种位置信息被储存在一个数据库中或数据载体上，以便以后借助运输装置提取木材段料时使用。

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