CN1603742A - 一种电子经纬仪测量系统及其测树方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电子经纬仪测量系统及其自动测树方法。该系统是由电子经纬仪、PDA以及数据库集成，其中电子经纬仪进行观测，PDA进行数据自动记录、数据解算，存储，数据库进行数据存储，进行林分生长量测量时对两期数据进行记录；该测树方法是电子经纬仪测树过程与计算机技术结合而成的，在电子经纬仪的配合下，通过角规测树软件实现了测树过程的量测、判断、计算全面自动化，使得外业内业同步完成，能大大提高工作效率，降低劳动强度。特别是采用潜在计数值法，与常规法相结合，可以更加合理地测定林分蓄积生长量，能更加提高角规测树的实用性，具有广阔的市场前景。

Description

一种电子经纬仪测量系统及其测树方法

技术领域

本发明是关于森林资源抽样调查的方法，特别是关于森林资源不等概抽样调查的电子经纬仪自动测树方法，其通过角规测树软件实现了测树过程的量测、判断、计算全面自动化，使得外业内业同步完成，能大大提高工作效率，降低劳动强度，尤其是采用潜在计数值法，与常规法相结合，可以更加合理地测定林分蓄积生长量。

技术背景

50多年来，角规理论和技术不断发展日臻完善，但其主要功能仍然是测定林分的胸高断面积。受此理论的启示，1955年，平田种男(日本)提出了定角测高法，测定林分的平均树高。1964年北村昌美(日本)提出了一致高和法，测定林分的蓄积量。1991-1998年徐祯祥等提出了形点法，测定立木材积和林分蓄积。他们的理论无疑是正确的，但是林内树冠重叠，通视困难，无法直接测得林分的平均高，所以未能在实践中推广应用；并且，由于采用角规测树，只能靠两眼目估观测，这和用仪器比起来，很明显受到人为因素干扰大，操作人员必须严格要求，认真操作，但这难免还有很大的误差，不能保证精度；其次，采用角规测树，不能进行实时的处理，不能达到实时动态的监测林分的生长量的目的；同时，由于角规测树原理的特殊性(PPS抽样)，进界木生长量和保留木生长量在角规测树中都是跳跃式的，这种跳跃式变化并不完全符合林分实际生长过程，而且测定林分的蓄积要比断面积复杂的多，大量的、繁杂的信息采集与处理，也不能靠手工解决，尚待自动化。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型的电子经纬仪测量系统，它把电子经纬仪、PDA以及森林测量数据库集成为一体，实现自动、快速、实时解算待测区域的生长量与蓄积量。

本发明的目的是通过以下技术手段实现的：所述的电子经纬仪测量系统把电子经纬仪与PDA和森林测量数据库通过数据电缆线连接为一体，其中数据库可进行数据的自动记录、存储、以及从中提供相关信息。

一种基于所述电子经纬仪的测量系统的测树方法：所述的电子经纬仪测量系统在测量过程中，首先由电子经纬仪进行胸径夹角α_1j，平距S_1j以及各株样木的胸径d_1j的测量，同时PDA进行数据自动记录、数据解算，存储，森林测量数据库进行数据存储，进行林分生长量测量时对两期数据进行记录。

由于本发明采用了上述结构，与现有结构相比具有以下优点：

1>、这种方法结合了电子经纬仪精确的测角功能和PDA以及数据库的强大的数据处理及存贮功能，从而可以实现比普通角规更为精准的测树功能；

2>、无需借助一元材积表以获得形高，并采用潜在计数值法，即可精准实时以及合理地推算林分蓄积和生长量；

3>、在整个测树过程中，能实现从信息采集到信息处理的自动化。可为森林资源的合理经营、可持续发展提供决策依据。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步阐述。

图1是本发明的系统结构图；

图2是本发明的测量示意图；

图3是本发明的系统流程图；

图4是本发明的测量过程的流程图。

具体实施方式

1、电子经纬仪测量系统

该电子经纬仪测量系统把电子经纬仪(1)与PDA(2)和森林测量数据库(3)通过数据电缆线连接为一体，其中数据库(3)可进行数据的自动记录、存储、以及从中提供相关信息。电子经纬仪(1)在测量过程中，按图2所示进行胸径夹角α_1j，平距S_1j以及各株样木的胸径d_1j的测量，PDA(2)进行数据自动记录、数据解算，存储森林测量数据库(3)进行数据存储，进行林分生长量测量时对两期数据进行记录。

2、数据库结构设计

观测值表(编号、距离、坡度、胸径、胸径夹角、邻界角)

形高表(胸径、材积、形高)

林分生长量的潜在计数值法计算表(编号；距离；前期保留木胸径、角规计数值、形高、角规计数值和形高的乘积；前期潜在木胸径、角规计数值、形高、角规计数值和形高的乘积；后期保留木胸径、角规计数值、形高、角规计数值和形高的乘积；后期进界木胸径、角规计数值、形高、角规计数值和形高的乘积)

3、基于电子经纬仪的森林测量软件

引入潜在计数值法，它与常规法相结合，可以合理地测定林分蓄积生长量。潜在木是指角规观测中未被抽中的林木，其角规计数值为δ_P。第j棵计数木的计数值δ_Pj为： ${\mathrm{\δ}}_{\mathrm{Pj}}=\frac{{\sin }^2{\mathrm{\ϵ}}_j}{{\sin }^2\mathrm{\ϵ}}$

其中ε_j为测得的第j棵树的胸径处两侧所夹角，ε为临界角。潜在木的确定方法可以采用广西连续清查方法，在外业用较小的角规常数记录计数木的直径、距离和材积，内业则采用规定的F值统计抽中木，那些被淘汰的林木即被视为潜在木。

4、电子经纬仪的具体测树方法如下：

(1)林分蓄积量测量

①一人持仪器置于固定样点上，仪器高1.3m；一人持水平标尺置于待测立木的胸径处；

②首先发出“开始”指令，并选择符合林分生长的角规常数F(0.5，1，2，4)，然后按提示操作。

③从第j株开始，瞄准胸高处。提取相关数据，如直径d_j、视线坡度角θj、测量仪器与树的距离S。并提示开始第j+1株立木的观测。

如此绕测一周，此时观测系统将贮存的结果传入自动计算系统。

自动计算系统的实施程序如下：

①根据选定的符合林分现状的角规常数F，得与之相对应的临界视角ε，若α≥ε，则σ_j＝1，若α＜ε，则为0；

②根据所测坡度θ_j按照数模[1]、[2]，可得样点计数之和Z’；

③由数学模型[3]，可得第j株树的胸高断面积G_j；

④然后将外业数据中胸径d_j对应的材积V_j代入数模[4]，得形高(Hf)_j；

⑤将Z、F和(Hf)代入数模[5][6]，可得林分每公顷断面积G，林分每公顷蓄积M。

(2)林分生长量测量

①固定样点的测设，且在固定样点上设立永久性固定标桩；

②一人持仪器置于固定样点上，仪器高设为1.3m；一人持水平标尺置于待测立木的胸径处，并给该树标号；

③首先发出“开始”指令，第一期绕测选择比符合林分实际要小的角规常数F`(0.5，1，2，4)第二期则选择正常角规常数F值，然后按提示操作。

④从第j株开始，瞄准胸高处。提取相关数据，如直径d_j、距离S和视线坡度角θj。并提示开始第j+1株立木的观测。

如此绕测一周，此时观测系统将贮存的结果传入自动计算系统。自动计算系统的实施程序如下：

①第一期绕测选择相对于林分现状而言较小的角规常数F’，得与之相对应的临界视角ε₁，同时可以获得相应符合林分的F值对应的临界视角ε₂。

②若α_1j≥ε₂，则Z＝1；若α_1j＜ε₂ 且α_2j≥ε₁，定为潜在木，潜在值为 ${\mathrm{\δ}}_{\mathrm{pj}}=\frac{F_{1j}}{F};$ 将数据代入数模[2]，可得样点计数之和Z₁、Z_p

③选择符合林分条件的F值，对第一期利用较小角规常数F’值绕测时所有计数木重新绕测，α_2j≥ε₂时，Z＝1；否则计为0

④由数学模型[3]，可得第j株树的胸高断面积G_j

⑤然后将外业数据中胸径d_j对应的材积V_j代入数模[4]，得形高(Hf)_j；

⑥由数模[5][6]，可得林分每公顷断面积G₁、G₂、G_p，林分每公顷蓄积M₁、M₂、M_p；

⑦将⑥所得数据代入数模[7][8][9]，可得进界生长量G_g，净增量ΔG、蓄积净增量ΔM；

Z_i′＝Z_i·secθ_i[1]    Z＝∑σsec(90°-θ)[2]     $G=\frac{\mathrm{\π}}{4}{d}^2\left[3\right]$

$\mathrm{Hf}=\frac{V}{G}\left[4\right]$                 G＝FZ[5]             M＝F∑(Hf)[6]

G_g＝G₂-G₁[7]        ΔG＝G_g-G_p[8]     ΔM＝M₂-M₁-M_p[9]

Claims (3)

1.一种电子经纬仪测量系统，其特征是：所述的电子经纬仪(1)与PDA(2)和森林测量数据库(3)通过数据电缆线连接为一体，其中森林测量数据库可进行数据的自动记录、存储、以及从中提供相关信息。

2、一种电子经纬仪的测树方法，其特征是：电子经纬仪测量系统在测量过程中，进行胸径夹角α_1j，平距S_1j以及各株样木的胸径d_1j的测量，同时PDA系统采用潜在计数值法，进行数据自动记录、数据解算，存储，森林测量数据库进行数据存储，进行林分生长量测量时对两期数据进行记录。

3、根据权利要求2所述的电子经纬仪的测树方法的自动计算软件，其特征是：自动计算系统按照如下程序完成内业计算。

当进行林分蓄积量测量时，自动计算系统的实施程序如下：

(1)根据选定的符合林分现状的角规常数F，得与之相对应的临界视角ε；

(2)若α≥ε，则σ_j＝1；若α＜ε，则为0；

(3)根据所测坡度θ_j按照数模[1]进行坡度改正，将改正数据代入数模[2]，可得样点计数之和Z’；

(4)把第j株树的上述各外业数据分别代入相应的数学模型[3]，可得第j株树的胸高断面积G_j；

(5)然后将外业数据中各胸高样木的胸径d_j对应的材积V_j代入数模[4]，得形高(Hf)_j；

(6)将Z、F和(Hf)代入数模[5][6]，可得林分每公顷断面积G，林分每公顷蓄积M；

当进行林分生长量测量时，自动计算系统的实施程序如下：

(1)第一期绕测选择相对于林分现状而言较小的角规常数F’，得与之相对应的临界视角ε₁，同时可以获得相应符合林分的F值对应的临界视角ε₂；

(2)若α_1j≥ε₂，则Z＝1；若α_1j＜ε₂且α_2j≥ε₁，定为潜在木，潜在值为 ${\mathrm{\δ}}_{\mathrm{pj}}=\frac{F_{1j}}{F}$ ；将数据代入数模[2]，可得样点计数之和Z₁、Z_p；

(3)选择符合林分条件的F值，对第一期利用较小角规常数F’值绕测时所有计数木重新绕测，α_2j≥ε₂时，Z＝1；否则计为0；

(4)把第j株树的上述各外业数据分别代入相应的数学模型[3]，可得第j株树的胸高断面积G_j

(5)然后将外业数据中各样木的胸径d_j对应的材积V_j代入数模[4]，得形高(Hf)_j；

(6)将Z₁、Z₂、F和(Hf)代入数模[5][6]，可得林分每公顷断面积G₁、G₂、G_p，林分每公顷蓄积M₁、M₂、M_p；

(7)将G₁、G₂、G_p、M₁、M₂、M_p代入数模[7][8][9]，可得进界生长量G_g，净增量ΔG、蓄积净增量ΔM；

Z_i′＝Z_i·secθ_i[1]    Z＝∑σsec(90°-θ)[2] $G=\frac{\mathrm{\π}}{4}{d}^2\left[3\right]$ $\mathrm{Hf}=\frac{V}{G}\left[4\right]$ G＝FZ[5]    M＝F∑(Hf)[6]

G_g＝G₂-G₁[7]    ΔG＝G_g-G_p[8]。

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