DE10032362A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Größenklassifizierung von Bäumen - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Größenklassifizierung eines Baumes mit einer Meßvorrichtung für den Durchmesser des Stammes des Baumes, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßvorrichtung eine mechanische und/oder optische Sensorik mit Meßwertaufnehmer aufweist und mit einem mobilen Datenverarbeitungssystem verbunden ist, in das die aufgenommenen Meßwerte übertragbar sind und in dem aus den Meßwerten eine Größenklassifizierung ermittelbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vor­ richtung und ein Verfahren zur Größenklassifizierung von Bäumen, wobei mittels einer Meßvorrichtung der Umfang des Stammes eines Baumes in einer bestimmten. Höhe über der Erdoberfläche bestimmt wird. Derartige Vorrichtungen und Verfahren werden beispielsweise zur Inventur von Alleebäumen in großen Baumschulbeständen verwendet.

Bei einer derartigen Inventur werden einige zehntau­ send Alleebäume nach dem Stammumfang klassifiziert und inventarisiert. Die Inventur der Alleebäume wird heute mit drei Personen durchgeführt. Die erste Per­ son mißt den Stammumfang und klassifiziert die Bäume nach Größenklassen des Umfangs, z. B. 14 bis 16 cm, 16 bis 18 cm, 18 bis 20 cm, 20 bis 25 cm Stammumfang. Der Umfang wird dabei in 1 m Höhe von der Erdoberfläche aus genommen. Die erste Person teilt der zweiten Per­ son die Klassifikation mit, worauf die zweite Person ein farbiges Fähnchen um den Stamm legt und die Fähn­ chenenden zusammentackert. Die Farbe des Fähnchens kennzeichnet nun die Größenklasse des Alleebaumes. Die dritte Person führt nun für jede Baumreihe eine Strichliste für die in dieser Reihe auftretenden Grö­ ßenklassen. Eine Lokalisierung der Bäume innerhalb einer Reihe wird nicht durchgeführt. Eine Baumreihe ist 100 m bis 200 m lang. Die Strichliste wird danach im Büro in den Rechner eingegeben, z. B. Microsoft Excel. Die Inventarisierung erfolgt in den Sommermo­ naten, so daß in den Versandmonaten im Herbst mit Hilfe der Bestandsdaten den Kundenaufträgen eindeuti­ ge Baumreihen zugeordnet werden können, in denen die gewünschten Bäume stehen. Zur Messung des Umfangs werden entweder ein einfaches Maßband oder eine soge­ nannte Maßgabel oder ein spezielles Umfangsmeßgerät verwendet.

Das Messen des Umfangs mit dem Maßband ist am ein­ fachsten und wird am häufigsten eingesetzt. Aller­ dings ist das Messen mit dem Maßband zeitaufwendig vor allem, wenn das Maßband zwischen dem Stamm und einer eventuell vorhandenen Bambusstange hindurch ge­ führt werden muß. Diese Bambusstange ist am Stamm mit Hilfe von elastischen Kunststoffbändern, die mitwach­ sen, sowie mit verrottbaren Faserbändern befestigt und soll ein gradliniges Stammwachstum ermöglichen. Ein Vorteil des Messens mit dem Maßband ist die rela­ tiv hohe Genauigkeit von ±1 mm.

Mit einer sogenannten Meßgabel können die Ober- und Untergrenzen des Stammumfangs in einer Schrittweite von 2 cm bestimmt werden. Die Meßgabel besteht aus 2 V-förmig zulaufenden Schenkeln, wobei in einem Schenkel Vertiefungen für die entsprechenden Stammumfänge von 8 cm, 10 cm, 12 cm, 14 cm usw. eingelassen sind. Die Gabel wird zur Messung an den Stamm geführt und es wird geschaut, welche Vertiefung gerade noch paßt. Diese Vertiefung liefert den Wert für die Untergrenze des Stammumfangs. Die Meßgabel ist einfach zu handha­ ben, aber zum einen ungenau und zum anderen liefert sie nicht das wirkliche Maß des Umfangs, sondern nur einen Maßbereich.

Das spezielle Umfangsmeßgerät ist in der Lage, eine Art Maßband um den Stamm zu spannen und den Wert des Umfangs anzugeben. Das Gerät kann nicht verwendet werden, wenn am Stamm eine Bambusstange befestigt ist, da dann das Band nicht um den Stamm geführt wer­ den kann. Ein weiterer Nachteil ist das mit 15 kg sehr hohe Gewicht des Gerätes, das trotz Tragegurt unangenehm zu handhaben ist.

Nachteilig an allen diesen Verfähren aus dem Stand der Technik ist, daß u. a. das Messen des Stammumfan­ ges mit dem Maßband sehr zeitaufwendig ist. Demgegen­ über ist das Messen des Stammumfanges mit dem spezi­ ellen oben beschriebenen Umfangsmeßgerät nicht mög­ lich, wenn am Stamm eine Bambusstange angebracht ist. Außerdem ist dieses bekannte Gerät sehr schwer und unhandlich

Insgesamt ist die Inventur der Alleebäume in einer Baumschule auf dem Feld mit drei Personen sehr perso­ nalaufwendig. Nicht zuletzt müssen auch nach der In­ ventur auf dem Feld die handschriftlich erfaßten Da­ ten in einem weiteren Arbeitsgang in einen Computer eingegeben werden. Alleine dieser Vorgang dauert bei großen Baumschulen 1 bis 2 Wochen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Verfügung zu stel­ len, mit dem Bäume bezüglich ihrer Größe auf einfa­ che, rasche und zuverlässige Weise klassifiziert wer­ den können.

Diese Aufgabe wird durch die Vorrichtung nach An­ spruch 1 und durch das Verfahren nach Anspruch 10 ge­ löst. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsge­ mäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrich­ tung werden in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen gegeben.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren unter Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden mittels einer mechanischen oder optischen Sensorik der Stammumfang über die mehrmalige Messung des Stammdurchmessers in verschiedenen Richtungen des Stammes ermittelt und anschließend rechentechnisch direkt an ein mobiles Datenverarbeitungssystem überspielt und dort gespei­ chert. Vorteilhaft an der erfindungsgemäßen Vorrich­ tung und dem erfindungsgemäßen Verfahren ist dabei, daß an sich eine große Zeitersparnis bei der Messung ergibt, da die Messung mit Hilfe des vorgeschlagenen Meßgerätes schneller geht als mit dem Maßband. Wei­ terhin ergibt sich eine Zeitersparnis bei der rechen­ technischen Speicherung, da die Daten direkt vom Meß­ gerät in das mobile Datenverarbeitungssystem überge­ ben werden, von wo die Daten dann sehr leicht weiter in einen Personalcomputer über eine definierte PC- Schnittstelle überspielt werden können. Alleine hier beträgt die Zeitersparnis mehrere Tage oder sogar Wo­ chen. Nicht zuletzt ist wichtig, daß durch die auto­ matische Dokumentation nur noch zwei Personen für die gesamte Klassifizierung notwendig sind.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist eine mehrma­ lige Messung des Durchmessers in verschiedenen Rich­ tungen erforderlich, da der Querschnitt eines Stammes meist von der kreisrunden Idealform abweicht. Die Messung erfolgt dann entweder mechanisch, z. B. mit­ tels eines Meßschiebers oder einer Meßschranke oder auch optisch, beispielsweise mittels eines Laserscan­ ners, eines schwenkbaren oder linear verfahrbaren Lichtstrahls, eines Lichtvorhangs nach dem Licht­ schrankenprinzip und/oder mittels einer lichtbe­ strahlten CCD-Zeile.

In jedem Fall ist jedoch die messende Sensorik mit einer mobilen Datenverarbeitungsanlage elektronisch verbunden, beispielsweise einem Handheld, Palmtop oder Handbedienungsgerät. Diese mobile Datenverarbei­ tungseinheit berechnet nun aus den gemessenen Werten des Stammdurchmessers den Stammumfang und schlägt dem Benutzer eine Größenklassifizierung vor, die dieser übernehmen oder ändern kann.

Die Möglichkeit, die Klassifizierung zu ändern, be­ sitzt den Vorteil, daß im Grenzbereich der Klassifi­ zierung ein mehrmonatiger Wachstumszuschlag gegeben werden kann. Der abgeschätzte Zuschlag sollte dabei dem voraussichtlichen Wachstum bis zum Roden des Bau­ mes entsprechen. Vorteilhafterweise wird diese Klas­ sifizierung dann quittiert und zusammen mit dem Standort und/oder der Nummer der aktuellen Baumreihe abgespeichert.

Selbstverständlich kann anschließend jeder einzelne Baum wie aus dem Stand der Technik bekannt, mit einem farbigen Fähnchen weiterhin manuell markiert werden.

Im folgenden werden einige Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemä­ ßen Verfahrens gegeben.

Es zeigen

Fig. 1 die Bezeichnung und Geometrien eines zu ro­ denden Alleebaumes;

Fig. 2 ein erfindungsgemäßes Meßverfahren und - vorrichtung mit mechanischer Meßvorrich­ tung;

Fig. 3 eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit opti­ scher Messung;

Fig. 4 eine weitere erfindungsgemäße Meßvorrich­ tung;

Fig. 5 eine weitere erfindungsgemäße Vorrichtung.

Fig. 1 zeigt die Bezeichnung und Geometrien eines zu rodenden Alleebaumes. Das Bezugszeichen 1 bezeichnet dabei einen Baum bzw. einen Baumstamm mit einem Wur­ zelwerk 3 und einer Baumkrone 5, der sich aus einer Erdoberfläche 4 erhebt. Als Bemaßung sind mit C die gesamte Baumhöhe, mit E die Meßhöhe bzw. der Abstand von der Erdoberfläche 4 bezeichnet, in dem der Stam­ mumfang für die Klassifizierung erfaßt wird und mit F ist der Stammumfang bzw. Stammdurchmesser des zu klassifizierenden Baumes bezeichnet.

Fig. 2 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung für die mechanische Messung des Stammumfanges und Spei­ cherung der Meßwerte in einem Handbediengerät 7. In Fig. 2 sind wie auch in den folgenden Figuren entsprechende Elemente mit entsprechenden Bezugszeichen versehen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß Fig. 2 weist ein Handbediengerät 7 mit einer Anzeigevorrichtung 8 und Tasten 9 auf, das über eine Leitung 12 mit einem elektronischen Meßschieber 6 verbunden ist. Das Hand­ bediengerät 7 ist weiterhin über eine standardisierte Schnittstelle mit einem Computer 11 verbindbar, so daß die erfaßten Daten elektronisch oder mittels In­ frarotstrahlen in den Computer 11 übertragen werden können.

Der Meßschieber 6 wird nun an den Stamm 1 angesetzt und der Stamm zwischen die beiden Backen des Meß­ schiebers eingeklemmt. Dieser Abstand der beiden Bac­ ken wird dann elektronisch erfaßt und über die Lei­ tung 12 an das Handbediengerät 7 übermittelt. Das Handbediengerät 7 ermittelt nun aus einer mehrfachen derartigen Messung den Umfang des Stammes und schlägt über die Anzeige 8, beispielsweise ein LCD-Display, eine bestimmte Klassifikation vor, wobei sie zugleich den berechneten Umfang darstellt. Beispielsweise wur­ den Durchmesser von 5,3 cm, 6,1 cm und 5,5 cm gemes­ sen. Die Messung wird dabei mit dem obersten der Knöpfe 9 initialisiert, durch Drücken des darunter folgenden Knopfes aus mehreren Messungen ein Umfang berechnet, der folgende Knopf initialisiert die Klas­ sifizierung und mit dem letzten untersten Knopf 9 kann dann die Klassifizierung von Hand geändert wer­ den.

Die Übertragungsschnittstelle 10 ist im vorliegenden Beispiel eine RS232-Schnittstelle.

Fig. 3 zeigt ein weiteres Beispiel für eine Messung des Stammdurchmessers, diesmal mittels eines Licht­ vorhangs. In Fig. 3 bezeichnet 14 ein optisches Meß­ gerät mit einer Lichtquelle 15 und einem Lichtaufneh­ mer 16, wobei die Lichtquelle 15 einen Lichtvorhang ausbildet, der auf den Lichtaufnehmer 16 fällt. Die durch dieses Meßgerät 14 elektronisch erfaßten Daten werden in einer Auswerteeinheit 17 in einen Stamm­ durchmesser umgerechnet und über eine Schnittstelle 18 zu einen Handheld-Computer 19 übertragen. Der Handheld-Computer 19 ist über eine PC-Schnittstelle 10, beispielsweise eine Infrarot-Schnittstelle, mit einem Computer 11 verbunden.

Die Messung des Durchmessers erfolgt folglich nach dem Lichtschrankenprinzip, wobei die Sensorik die Form einer Gabel mit zwei Ästen aufweist. Auf einem der Äste befindet sich die Lichtquelle 15, die den Lichtaufnehmer 16 auf dem anderen Ast beleuchtet. Da der Lichtvorhang bei der Messung durch den Stamm 1 unterbrochen wird, ist die Länge des Schattens des Stammes 1 auf dem Lichtaufnehmer 16 ein Maß für den Durchmesser an dieser Stelle des Stammes 1. Die Mes­ sung wird gestapelt, indem eine Taste auf dem Hand­ held-Computer 19 (Palmtop) gedrückt wird. Auch die Berechnung des Stammumfanges und die Klassifikation bzw. die Datenspeicherung wird durch Drücken einfa­ cher Tasten auf dem Computer jeweils initialisiert. Abschließend werden mit Hilfe der Infrarot-Schnitt­ stelle 10 die aufgenommenen Klassifikationsdaten an den Personalcomputer 11, der beispielsweise in einem Büro steht, übertragen.

Fig. 4 zeigt in den Teilfiguren 4a und 4b zwei ver­ schiedene Vorrichtungen zur optischen Messung des Stammdurchmessers mittels verfahrbaren Laserscannern bzw. einem verfahrbaren Linearstrahl.

In Fig. 4a bezeichnet 20 einen verfahrbaren Laser­ scanner bzw. eine Sensorik mit Linearstrahl, die auf einer Führung in Kreisausschnittsform um den Stamm geführt werden kann. Diese Führung weist eine Öffnung auf, so daß die Meßvorrichtung 14 um den Stamm gelegt werden kann, wobei ggf. auch eine Bambusstange 2 an der Stelle der Öffnung angeordnet wird, so daß sie die Messung nicht stört.

Nach der Zentrierung der Vorrichtung, z. B. mittels der Halterung in Fig. 5, gibt der Benutzer das Start­ signal zur Messung. Die Sensorik fährt nun an der Führung entlang und mißt kontinuierlich oder diskret in kleinen Zeitabständen im Bereich von 0,1 s den Ab­ stand zum Stamm. Aus dem so erhaltenen Profil des Ab­ standes über dem Verfahrweg der Sensorik bzw. des Meßwinkels, berechnet das Handbediengerät den Stammumfang.

In Fig. 4b ist eine Meßvorrichtung 14 in Form einer zweizinkigen Gabel dargestellt. Auf je einem der Äste der Gabel 14 sowie an ihrer Querseite befinden sich verfahrbare Laserscanner bzw. Sensoren mit Linear­ strahl 20a, 20b, 20c, mit denen der Stammumfang abge­ tastet werden kann.

Genau wie im Ausführungsbeispiel aus Fig. 4a verfah­ ren die Sensoren nach dem Startsignal des Benutzers entlang ihrer Führung und liefern ein Abstandsprofil an das Handbediengerät, welches daraus den Stammum­ fang ermittelt.

Fig. 5 zeigt abschließend ein Beispiel für die Mes­ sung und Klassifizierung eines Alleebaumes 1 durch einen Bediener 22, der eine Meßvorrichtung 14 mit Auswerteeinheit 17 führt. An der Auswertevorrichtung 17 ist zur Gewährleistung der Zentrierung und des Stillstandes der Sensorik während der Messung eine Halterung 21 angebracht, die während der Messung ge­ gen den Stamm gedrückt wird und somit als Auflage und Abstandshalter funktioniert. Sowohl die Auswerteein­ richtung 17 als auch die Halterung 21 weisen je einen Griff 23a bzw. 23b auf, so daß die Meßvorrichtung 14 gesichert mit den zwei Händen eines Bedieners 22 ru­ hig und in vordefiniertem Abstand von dem Baumstamm 1 gegen den Baumstamm 1 gedrückt werden kann.

Claims (15)

1. Vorrichtung zur Größenklassifizierung eines Bau­ mes mit einer Meßvorrichtung für den Durchmesser des Stammes des Baumes, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßvorrichtung eine mechanische und/oder optische Sensorik mit Meßwertaufnehmer aufweist und mit einem mobilen Datenverarbeitungssystem verbunden ist, in das die aufgenommenen Meßwerte übertragbar sind und in dem aus den Meßwerten eine Größenklassifizie­ rung ermittelbar ist.

2. Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Sen­ sorik einen Meßschieber oder eine Meßschranke aufweist.

3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die opti­ sche Sensorik einen Laserscanner, einen schwenk- und/oder verfahrbaren Lichtstrahl, einen Licht­ vorhang, eine lichtbestrahlte CCD-Zeile und/oder eine Lichtschranke aufweist.

4. Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Senso­ rik eine Gabel nach dem Lichtschrankenprinzip aufweist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das mobile Datenverarbeitungssystem eine Schnittstelle zur Übertragung der gespeicherten Daten auf ein wei­ teres Datenverarbeitungssystem aufweist.

6. Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnittstelle eine RS232-Schnittstelle und/oder eine Infrarot- Schnittstelle ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das mobile Datenverarbeitungssystem ein Handheld, ein Palm­ top oder ein anderes Handbediengerät ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, gekennzeichnet durch eine Auflage für die Meßvorrichtung.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, gekennzeichnet durch einen Abstandshal­ ter, der zwischen dem Baum und dem Meßgerät an­ bringbar ist.

10. Verfahren zur Größenklassifizierung eines Bau­ mes, dadurch gekennzeichnet, daß eine einmalige oder mehrmalige Messung des Stammdurchmessers an einer vorbestimmten Stelle des Baumes durchgeführt, die Meßwerte direkt elektronisch aufgenommen und gespeichert, aus den einzelnen Meßwerten jeweils der Wert des Stammumfangs ermittelt und der Stammumfang gemäß dem einen ermittelten Wert oder der mehreren ermittelten Werte in eine Größenklasse eingeteilt wird.

11. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, da­ durch gekennzeichnet, daß die Größenklasse ange­ zeigt und anschließend bestätigt oder geändert werden kann.

12. Verfahren nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die so bestimmte Größenklasse anschließend gespeichert wird.

13. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, da­ durch gekennzeichnet, daß die so bestimmte Grö­ ßenklasse gemeinsam mit einer Information über den Standort des klassifizierten Baumes gespei­ chert wird.

14. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, da­ durch gekennzeichnet, daß als Information über den Standort des klassifizierten Baumes die Baumreihe gespeichert wird.

15. Verfahren nach einem der drei vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die so ge­ speicherten Informationen über die Größenklasse und/oder den Standort des Baumes in eine Daten­ verarbeitungsanlage übertragen werden.