DE2147469B2 - Vorrichtung zur optischen distanzmessung mit automatischer reduktion der messwerte auf die horizontaldistanz und zur gleichzeitigen messung der breiten- und hoehenausdehnung eines entfernten gegenstandes (baumstamm) - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur optischen Distanzmessung mit automatischer Reduktion der Meßwerte auf die Horizontaldistanz und zur gleichzeitigen Messung der Breiten- und Höhenausdehnung eines entfernten Gegenstandes (Baumstamm) mit einer Fernrohroptik und einer Pendeltrommel, auf deren Mantelfläche eine im Gesichtsfeld der Fernrohroptik sichtbare Meßskala aufgezogen ist.

Vorrichtungen dieser Art beruhen im wesentlichen auf der Tatsache, daß die Entfernung eines Gegenstandes von einem Beobachter in einem bestimmten Verhältnis zur Breitenausdehnung dieses Gegenstandes steht, wenn der Beobachter die Breitenausdehnung unter einem bestimmen Sehwinkel wahrnimmt, weil das ⁶S Verhältnis der halben Breitenausdehnung zur Entfernung des Gegenstandes in einem solchen Fall dem Tangens des halben Sehwinkels entspricht. Wird daher in das Gesichtsfeld einer Fernrohroptik erne hunzontale Skala eingespiegelt so bestimmen d>e Skalene.nhe.ten bestimmte SehwinkeL Alle anvisierten Gegenstände, die im Gesichtsfeld der Fernrohroptik die gleiche Bmte wie eine Skaleneinheit aufweisen, besitzen daher ein bestimmtes Verhältnis zwischen ihrer Breite und Entfernung. Kann nun durch einen am Ort des zu vermessenden Gegenstandes angebrachten Maßstab der Länee einer Skaleneinheit ein bestimmter Meßwert zugeordnet werden, so kann in einfacher Weise die Entfernung des Gegenstandes vom Beobachter angegeben werden da hierfür lediglich das durch den sich aus der Skaleneinheit bestimmenden Sehwinkel gegebene Verhältnis zwischen der Entfernung und der Breite des Gegenstandes mit dem der Skaienemhe.t zugeordneten Meßwert multipliziert zu werden braucht. Durch entsprechende Wahl dieses Verhältnisses, beispielsweise 100 · 1 läßt sich die Entfernung direkt an dem am Ort des zu messenden Gegenstandes aufgebauten Maßstab ablesen. .

Auch die Breitenausdehnung kann mit solch einer Vorrichtung ohne Schwierigkeiten bestimmt werden, weil nur die der Breitenausdehnung entsprechende Anzahl der Skaleneinheiten mit dem einer Einheit zugeordneten rvießwert multipliziert werden muß.

Damit die im Gelände gemessene Entfernung bzw. Breite eines Baumstammes auf die Horizontalebene reduziert werden kann, ist die in das Gesichtsfeld der Fernrohroptik eingespiegelte Skala auf einer Pendeltrommel aufgezogen und besitzt vertikale Einheitsstrafen die sich nach dem Cosinus des Neigungswinkels der optischen Achse des Fernrohres gegenüber einer Horizontalen verjüngen. Auf Grund der Gewichtsbelastung der Pendeltrommel bleibt diese beim Verschwenken der Vorrichtung um eine horizontale Achse gegenüber einer Horizontalen in Ruhe, dreht sich aber gegenüber der Vorrichtung, so daß der in das Gesichtsfeld des Fernrohres eingespiegelte Teil der Skaleneinheitsstreifen jeweils eine den Neigungswinkel des Gerätes berücksichtigende Breite aufweist, die die automatische Reduktion der tatsächlichen Entfernung auf die Horizontalebene gewährleistet. Da mit der Skala auf der Pendeltrommel ohne weiteres die Neigung der Vorrichtung abgelesen werden kann, kann auch die Höhenausdehnung eines Gegenstandes bestimmt werden. Zu diesem Zweck braucht lediglich die Differenz der in Prozent angegebenen Neigung der beiden die Höhe des Gegenstandes bestimmenden Visierpunkte gebildet und diese Differenz mit dem einer horizontalen Skaleneinheit zugeordneten Meßwert multipliziert zu werden.

Mit Hilfe der eingespiegelten Skaleneinheiten kann aber auch die relative Stammkreisfläche eines Waldbestandes bestimmt werden, die die Summe der Stammquerschnittsflächen eines Bestandes zur Fläche dieses Bestandes ins Verhältnis setzt. Die relative Stammkreisfläche wird dabei mit der sogenannten Winkelzählprobe ermittelt, die sich die Tatsache zunutze macht, daß nicht nur ein unter einem bestimmten Sehwinkel wahrnehmbarer Stammkreisdurchmesser ein bestimmtes Verhältnis zur Entfernung dieses Stammes besitzt, sondern daß auch ein bestimmtes Verhältnis zwischen der Kreisfläche dieses Stammes und der Fläche des durch die Entfernung des Stammes gegebenen Kreises besteht. Entspricht daher der Durchmesser eines Baumstammes der Länge einer eingespiegelten Skaleneinheit, so kann, da der der Skaleneinheit entsprechende Sehwinkel bekannt ist, das Verhältnis zwi-

sehen der Stammkreisfiäche und der Fläche jenes Kreises angegeben werden, dessen Radius der Entfernung des Baumstammes vom Beobachter gleich ist. Oberragt jedoch ein Baumstamm diese Skaieneinheit, so muß er sich innerhalb dieses Grenzkreises befinden. Die Zahl der Bäume, deren Durchmesser eine Skaleneinheit überragt, gibt demnach die Zahl der Bäume an, die innerhalb ihres Grenzkreises stehen und folglich auch das durch den Sehwinkel vorgegebene Flächenverhältnis zu ihrem Grenzkreis aufweisen, so daß eine Multiplikation dieser Bäumezahl mit dem vom Sehwinkel bestimmten Flächenverhältnis bereits die relative Stammkreisfläche ergibt.

Nachteilig bei bekannten Geräten dieser Art, wie sie beispielsweise in den OE-PS 1 72 305 und 1 74 480 beschrieben sind, ist, daß die für die genaue Skalenablesung erforderliche scharfe Meßkante durch eine knapp vor der Skala Hegende Abdeckung erreicht wird. Dadurch können Meßkante und Skalenbild nicht gleichermaßen völlig scharf eingestellt werden, weil sich unterschiedliche Abstände der Meßkante und des Skalenbildes von der Lupe ergeben. Außerdem wird die Skala auf der Pendeltrommel durch ein eigenes Fenster von außen beleuchtet, was besondere Rücksichtnahme auf Nichtverdeckung des Beleuchtungsfensters während der Meßarbeit erfordert.

Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, diese Mängel zu vermeiden und eine Vorrichtung der eingangs geschilderten Art so zu verbessern, daß mit einfachen Mitteln Meßkante und Skalenbild gleichermaßen völlig scharf eingestellt und die Vergrößerung des Skalenbildes zum Zweck der Feinjustierung geringfügig variiert werden kann.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß in der Abbildungsebene der Feinrohroptik die horizontale Oberkante eines Prismas liegt, das den unterhalb seiner Oberkante auftreffenden, zur unteren Gesichtsfeldhälfle gehörigen Gang der Sehstrahlen über ein weiteres Prisma zu zwei gegeneinander verstellbaren Sammellinsen umlenkt, die das Bild des der jeweiligen Instrumentenneigung entsprechenden Abschnittes der Meßskala in der Abbildungsebene der Fernrohroplik unterhalb der Oberkante des Prismas entwerfen. Da die erforderliche scharfe Meßkante gemäß der Erfindung nicht mehr durch eine knapp vor der Skala liegende Abdeckung, sondern durch eine in der Bildebene des Objektivs liegende scharf geschliffene Prismenkante erreicht wird, können Meßkante und Skalenbild gleichermaßen völlig scharf eingestellt werden. Die Projektion der Skala erfolgt dabei durch aie Kombination zweier Sammellinsen, die gegeneinander verstellt werden können, was eine Variation der Vergrößerung des Skalenbildes zum Zwecke der Feinjustierung ermöglicht.

Erhält die Meßskala in weiterer Ausbildung der Erfindung im Ablesebereich durch einen schwenkbar angeordneten Spiegel einen Teil des durch die Fernrohroptik eindringenden Lichtes als Oberflächenbeleuchtung zugeführt, so kann ein gesondertes Beleuchtungsfenster entfallen, auf dessen Abdeckung bei der Meßarbeil ebenfalls nicht mehr geachtet werden muß.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen schematischen Längsschnitt durch eine Vorrichtung zur optischen Distanzmessung,

F i g. 2 eine Vorderansicht der Vorrichtung und

F i g. 3 die beiden Gesichtsfeldhälften der Fernrohroptik für das Beispiel der Durchmessermessung eines hoch über dem Boden gelegenen Baumstammquerschnittes.

Wie aus F i g. 1 hervorgeht, entwirkt das Objektiv 4

der aus einem Okular 1, zwei Umkehrprismen 2 und 3 und dem verstellbaren Objektiv 4 bestehenden Fernrohroptik nach Umlenkung der Lichtstrahlen über die gekreuzten Prismen 3 und 2 ein Bild, das durch das verstellbare Okular 1 betrachtet wird. Dieses Bild liegt

ίο in einer zur Achse des Okulars 1 senkrechten Ebene, in der auch die obere Kante eines weiteren Prismas 5 liegt, so daß nicht nur das Bild der Fernrohroptik, sondern auch die Kante des Prismas 5 als scharfes Lupenbild zu sehen ist.

Knapp unterhalb dieser durch das Prisma 5 gebildeten Meß- oder Visierkante wird der Sehstrahl vom Prisma 5 zu einem Prisma 6 reflektiert und von dort über Sammellinsen 7 und 8 zur Mantelfläche einer Pendeltrommel 10 weitergeleitet, die das für die Messung erforderliche Skalenbild trägt Die in einem Rohr 9 gefaßten Sammellinsen 7 und 8 sind sowohl gegeneinander als auch gemeinsam verstellbar und entwerfen in der Abhildungsebene der Fernrohroptik ein reelles Bild der Skala, das von unten an die Meßkante des Prismas 5 heranreicht. Die Beleuchtung der Skala auf dem Mantel der Pendcltrommel 10 erfolgt über den im Drehpunkt 12 schwenkbaren Spiegel 11, der einen kleinen Teil des durch das Objektiv 4 in das Gehäuse 15 eintretenden Lichtes auf die Ablesestelle der Skala reflektiert.

Die Pendeltrommel 10 besitzt ein justierbares Gewicht 13 und einen Druckknopf 14 zum Lösen, Abbremsen und Feststellen der sehr empfindlichen Pendelbewegung. Die genauere Form und Funktion von

Gewicht 13 und Druckknopf 14 ist, da sie für die Erfindung von untergeordneter Bedeutung ist, nicht dargestellt.

Das Objektiv 4 wird von einer Objektivfassung 16 mit durch Schraubung verstellbarem Tubus getragen.

Eine Augenmuschel 17 dient der Halterung des Okulars und der Bildbetrachtung. Auf der Unterseite des Gehäuses 15 ist ein Normgewinde 18 für ein Fotostativ vorgesehen.

In der Vorderansicht (Fig. 2) der geschlossenen Vorrichtung ist der Riffelknopf 12 zum Verschwenken des Beleuchtungsspiegels 11 und ein abschraubbarer Gehäusedeckel 19 sichtbar.

In F i g. 3 ist das Gesichtsfeld der Fernrohroptik dargestellt. Das Bild ist, wie bereits erwähnt, durch die als

Meßkante fungierende Oberkante des Prismas 5 in eine obere und eine untere Hälfte geteilt, wobei in der oberen beispielsweise das Schaftstück eines stehenden Baumes zu sehen ist, der durch die Meßkante geschnitten wird. In der unteren Gesichtsfeldhälfte ist die Meßskala sichtbar, deren sämtliche Werte nur an der Visierkante richtig abgelesen werden können. Mit Hilfe dieser Meßskala lassen sich folgende Messungen durchführen:

1. Messung des Neigungswinkels der Achse der Fernrohroptik in Prozenten und Graden.

2. Optische Distanzmessung mittels verschiedener Streifenbreiten und horizontaler Einheiten verschiedener Länge, wobei die mit Hilfe eines am Ort des zu vermessenden Baumstammes aufgestellten Maßstabes ermittelten Meßwerte automatisch auf die Horizontaldistanz reduziert werden, weil sich die Streifenbreiten um den Cosinus des Neigungswinkels verjüngen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur optischen Distanzmessung mit automatischer Reduktion der Meßwerte auf die Horizontaldistanz und zur gleichzeitigen Messung der Breiten- und Höhenausdehnung eines entfernten Gegenstandes (Baumstamm) mit einer Fernrohroptik und einer Pendeltrommel, auf deren Mantelfläche eine im Gesichtsfeld der Fernrohroptik sichtbare Meßskala aufgezogen ist, dadurch gekennzeichnet, daß in der Abbildungsebene der Fernrohroptik die horizontale Oberkante eines Prismas

(5) liegt, welches den unterhalb seiner Oberkante auftreffenden, zur unteren Gesichtsfeldhälfte gehörigen Gang der Sehstrahlen über ein weiteres Prisma (6) zu zwei gegeneinander verstellbaren Sammellinsen (7,8) umlenkt, die das Bild des der jeweiligen Instrumentenneigung entsprechenden Abschnittes (F i g. 3) der Meßskala in der Abbildungsebene der Fernrohroptik (4) unterhalb der Oberkante des Prismas (5) entwerfen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßskala im Ablesebereich durch einen schwenkbar angeordneten Spiegel (Hohlspiegel) (11) einen Teil des durch die Fernrohroptik eindringenden Lichtes als Obertlächenbeleuchtung zugeführt erhält.

3. Breitenmessung des anvisierten Baumes durch Vergleich des im Gesichtsfeld erkennbaren Stammdurchmessers mit den horizontalen Skaleneinheiten und Multiplikation der dem Stammdurchmesser eitsprechenden Anzahl der Skaleneinheiten mit dem einer Skaleneinheit zukommenden, an dem am Standort des Baumes aufgestellten Maßstab ablesbaren Meßwert.

4. Auszählung von Winkelzählproben mit den runden Zählfaktoren ¹A, V2,1, 2, 3 und 4 m²/ha. Diese Faktoren ergeben sicn auf Grund der durch die verschiedenen Längen der horizontalen Skaleneinheiten bestimmten Sehwinkel, die für alle Baumstämme, für die sie gelten, ein bestimmtes Verhältnis zwischen der als Kreisfläche angenommenen, anvisierten Querschnittsfläche der Bäume und der Fläche jenes Kreises angeben, dessen Radius der 4s jeweiligen Entfernung dieser Baumstämme entspricht.