DE2832407A1

DE2832407A1 - Verfahren und vorrichtung zur schaetzung der grundflaeche eines waldbestandes

Info

Publication number: DE2832407A1
Application number: DE19782832407
Authority: DE
Inventors: Christer Turen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-07-27
Filing date: 1978-07-24
Publication date: 1979-02-08
Also published as: SE7706474L; FI782331A; FI69928C; FI69928B; US4219939A; SE406808B; FR2399002B3; FR2399002A1; CA1112038A

Description

.₃. 2532407

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1"ATBNTANWaLTS BR. ERNST STURM

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T^NG JENKREi

40, Leopoldstr. 20/IV

24. Juli 1978 Kr/h

Verfahren und Vorrichtung zur Schätzung der Grundfläche eines Waldbestandes

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schätzen der Grundfläche der Baumstämme pro Flächeneinheit eines Waldbestandes sowie dessen Verteilung auf Durchmesserklassen.

Um das Volumen eines Waldbestandes bestimmen zu können, müssen Grundfläche (Durchschnittsfläche, in der Regel 1,3 m über dem Erdboden bestimmt), Höhe und Form der Bäume bekannt sein.

Eine bekannte Methode zur Bestimmung der Grundfläche ist, den Durchmesser der Bäume zu messen (abtasten) und sie in Durch-Messerklassen zu registrieren. Zwecks Verminderung des Arbeitseinsatzes kann das Abtastern auf Probeflächen erfolgen, und das erhaltene Resultat danach mit dem Verhältnis zwischen dem Flächeninhalt des Waldes und der Probeflächen multipliziert v/erden. Ein Problem hierbei ist die Bestimmung der Außengrenzen der Probeflächen, so daß sie den vorgesehenen Flächeninhalt erhalten.

Die Grundfläche pro Arealeinheit kann auch mit Hilfe des von dem Österreicher W. Bitterlich eingeführten Relaskopes bestimmt werden« Eine Spaltöffnung mit einer bestimmten Breite wird in einem gewissen bestimmten Abstand vom Auge, z.B. 50 mal Spaltbreite, angeordnet. Das Anvisieren geschieht über der Spaltöffnung zu den Bäumen

2832Λ0?

(in der Regel 1.3m über dem Erdboden) rund um den Beobachtungspunkt. Bei Zählung aller die Spaltöffnung deckenden Bäume erhält _r man bei Anwendung eines Relaskopes mit vorerwähntem Verhältnis ■zwischen Spaltbreite und Entfernung Auge-Spalt (Rechenfaktor 1) die Grundfläche um den Beobachtungspunkt in m /ha. Das Verhältnis zwischen Spaltbreite und Entfernung Auge-Spalt kann auch so geformt werden, daß die Anzahl der die Spaltöffnung deckenden Bäume die Hälfte der Grundfläche pro ha (Rechenfaktor-2), ein Drittel der Grundfläche pro ha (Rechenfaktor 3) usw. ausmacht.

Bei Anwendung des Relaskopes ist somit keine Messung zur Bestimmung der Außengrenzen der Probeflächen erforderlich. Für die Methode ist ferner kennzeichnend_s daß mit steigendem Baumdurchmesser die Stichprobenintensität zunimmt, da dicke Bäume gezählt vrerden können, auch wenn sie ein Stück vom Beobachtungspunkt stehen, während dünne Bäume nahe dem Beobachtungspunkt stehen müssen, um den Spalt zu füllen, also gezählt zu werden.

Bei Relaskopmessung wird jedoch nicht, wie bei Abtasterung, die Verteilung der Grundfläche auf Baumdurchmesser erhalten. Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, bei denen die Vorteile der Relaskopmethode genutzt werden und gleichzeitig die Verteilung der Grundfläche auf Baumdurchmesser erhalten wird. Außerdem werden Fehlerquellen und Schwierigkeiten in der Relaskopmethode beseitigt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen

verschiedene Ansichten des Relaskopabtasters nach der Erfindung sind,

eine Vorrichtung zur Schaffung eines Visierfeldes zeigt,

schematisch das Visieren zum Visierfeld zeigt, ebenfalls schematisch das Visieren zum Visierfeld zeigt, wobei das Auge sich auf gleicher Höhe mit dem unteren Rand des Visierfeldes befindet,

Fig. 5 schematisch den Relaskopabtaster in zwei verschiedenen Lagen zeigt,

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Fig.	Ia-Ic
Fig.	2
Fig.	3
Fig.	4

Fig. 6,7,8 schematisch Kompensierung für geneigte Bodenflächen zeigt.

Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung besteht somit aus einem Abtaster 1 für Durchmessermessung in Kombination mit einem Relaskop 2 mit beweglicher Spaltöffnung 3. Die Spaltöffnung 3 ist für Visieren in Vertikalebene angeordnet. Die Bewegungen vom beweglichen Schenkel U des Abtasters werden über einen Ansatz 5, Zapfen eine Hülse 7 und einen beweglichen Arm 8 zur Spaltöffnung 3 übertragen. Das Übertragungssystem ist so ausgebildet, daß die Maße der Spaltöffnung 3 umgekehrt proportional zu den Maßen zwischen dem beweglichen und dem festen Schenkel U bzw. 9 des Abtasters sind.

Der bewegliche Schenkel des Abtasters wird in seiner Lage mit einer Sperre 10 verriegelt, wenn man ihn nicht hält, so daß er seine Lage nicht verändert, wenn man nach dem Durchmessermessen eines Baumes durch den Relaskopspalt visiert.

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, besteht der obere Teil der Visierstange 11 aus einem Visierfeld 12, dessen obere und untere Teile 13 bzw. 11 in zu der Spaltöffnung 3 am Relaskopabtaster kontrastierenden Farben angestrichen sind. Oberhalb bzw. unterhalb dieser Felder können weitere Felder in anderer Farbe zur Markierung der Außengrenzen der · ursprünglichen Felder vorkommen. Zuoberst an der Stange ist ein Pendel 15 befestigt, von dessen unterstem Teil und rechtwinklig zu ihm sich ein Arm 16 erstreckt. Durch Einsetzung eines Gegengewichtes wird bewirkt, daß das Pendel lotrecht hängt, und der Arm in horizontale Lage kommt.

Das Pendel kann teleskopisch verlängert und in gewünschter Lage verriegelt werden.

Während des Transportes der Stange kann der horizontale Arm gegen das Pendel hochgeklappt und zusammen mit diesem an der Stange verriegelt werden.

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' ⁶' 283240?

Der untere Teil„13 des Visierfeldes 12 besteht aus einem Rohr, das die Visierstange 11"umschließt und längs dieser auf- und abwärts beweglich ist. Das Rohr kann in gewünschter Lage an der Stange verriegelt werden.

Die Visierstange 11 kann teleskopisch verlängert und in gewünschter Lage verriegelt werden. Der Fuß der Stange kann aus einer Spitze, wie in Fig. 2, oder einem Stativ bestehen.

Vor Beginn der Feldarbeit wird die Länge des Pendels 15 nach dem gewünschten Rechenfaktor (siehe nachstehend) eingestellt. Außerdem wird die Länge der Visierstange 11 so eingestellt, daß der untere Rand 14 des Visierfeldes 12 in Augenhöhe liegt. Danach werden die (objektiv oder subjektiv bestimmten) Punkte aufgesucht, um die die Messungen erfolgen sollen. Die Visierstange 11 wird in den Punkten rechtwinklig zur Hauptneigung des Erdbodens und mit dem freien Ende des horizontalen Armes 16 längs der eventuellen Schrägung aufwärts gerichtet angeordnet. Das Pendel 15 nimmt hierbei Lotlage ein. Das Rohr 13 nimmt dann eine solche Lage ein, daß seine untere Kante mit dem Punkt zusammenfällt, wo der horizontale Arm 16 die Visierstange 11 berührt.

Rund um die Visierstange 11 sucht man Bäume auf, von denen man glaubt, daß sie innerhalb oder in der Nähe das für den Baumdurchmesser geltenden Grenzkreisradius liegen (siehe nachstehend). Der Durchmesser der Bäume wird mit dem Abtaster gemessen. Die Spaltöffnung 3 stellt sich dabei automatisch in die für den Durchmesser geltende Lage ein. Mit beibehaltener Einstellung des Abtasters, und somit der Spaltöffnung, visiert man das Visierfeld 12 an. Wird die Spaltöffnung 3 vom Feld gedeckt, befindet sich der Baum innerhalb des Grenzkreises und soll registriert werden. Dessen Durchmesser (Durchmesserklasse) kann dabei aufgezeichnet werden. Wird die öffnung 3 nicht vom Visierfeld 12 gedeckt, soll der Baum nicht registriert werden. Die Gesamtzahl registrierter Bäume auf der Fläche ergibt multipliziert mit dem Rechenfaktor die Grundfläche pro ha, und gleichzeitig ergeben die Durchmesseraufzeichnungen die Verteilung dieser Grundfläche nach Durchmessern (Durchmesserklassen) .

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Beim Visieren soll der Spalt 3 die ganze Zeit in lotrechter Lage gehalten werden.

Das System soll, wie bereits erwähnt, so ausgebildet sein, daß die Bäume, die registriert werden, innerhalb des für den betr. Baumdurchmesser geltenden Grenzkreises stehen. Dessen Radius kann sich zum Baumdurchmesser verhalten wie -^r- (Rechenfaktor 1), -P₁ (Rechenfaktor 2), —

(Rechenfaktor 2), — (Rechenfaktor 3), — (Rechenfaktor

In Fig. 3 ist gezeigt, wie die Forderung dadurch erfüllt wird, daß dem Visierfeld f und der Entfernung Visierpunkt-Spalt = δ . •für das betr. Instrument und den betr. Rechenfaktor bestimmte Maße gegeben werden, und die Transformation zwischen Abtaster und Spalt so angepaßt wird, daß man sich auf dem Grenzkreis r befindet, wenn die Spaltöffnung 3 beim Visieren sich mit dem Visierfeld f deckt.

Zuerst werden." also das Maß des Visierfeldes f sowie die Entfernung Auge-Sp?.lt = ö festgestellt. Das erstgenannte Maß gilt jedoch nur für ebenen Erdboden. Für geneigten Erdboden soll dem Visierfeld, wie nachstehend gezeigt,eine von der Bodenneigung abhängige.Zugabe gegeben werden. Die Entfernung Auge-Spalt soll, damit das Auge gleichzeitig und mit einigermaßen Schärfe sowohl Spalt als auch Visierfeld ausmachen kann, mindestens ca. 70 cm betragen.

Zur Ausrechnung des Verhältnisses zwischen der Spaltöffnung s und dem Baumdurchmesser geht man zuerst aufgrund der Gleichförmigkeit, in Fig. 3 von folgendem aus:

£ _ ö . fö
f"r ^s"r

Der Grenzkreisradius soll~sich, wie bereits erwähnt, zum Baumdurchmesser d' verhalten wie

50 50 50 _u . .50.

2 ^{für die Recnenfaktoren} 1>²>^{3 bzw}· ⁴·

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Dabei werden erhalten:

	fö	(Rechenfaktor	1)
S ⁼	50 d	(Rechenfaktor	2)
S =	föf?	(Rechenfaktor	3)
S =	50 d	(Rechenfaktor	4)
S =	5Ö~d
fö 25 d

Zur Vereinfachung der Konstruktion wurden die Instrumente wie folgt modifiziert:

Die Korrektur für Rechenfaktor wird anstelle über die Spaltbreite am Visierfeld f vorgenommen. Dies bedeutet, daß das Visierfeld für Rechenfaktor 1,2,3 bzw. 4 die Maße

f» L·, £ bzw. - erhält. f? ll? 2

Die Korrektur erfolgt durch Änderung der Länge des Pendels 15 in Fig. 2.

Anstatt, wie in Fig. 3, das Auge sich auf gleicher Höhe mit der Mitte des Visierfeldes befinden zu lassen, kann man es sich nun auf derselben Höhe über dem Erdboden wie der untere Rand des Visierfeldes befinden lassen, siehe Fig. 4. Auf dieselbe Weise ist am Relaskopabtaster nur ein beweglicher Arm, 8 in Fig. 1, anstelle von zwei erforderlich. Man kann den- beweglichen Arm auch unter den festen legen, wobei das Auge sich auf derselben Höhe über dem Erdboden wie der obere Rand des Visierfeldes befinden soll. Der Ansatz 5 in Fig. 1 soll rechtwinklig zum festen Arm sein.

Fig. 5 zeigt schematisch den Relaskopabtaster mit zwei Lagen für den beweglichen Schenkel 14a und 14b des Abtasters und diesen entsprechenden Lagen für den Ansatz, 15a und 15b, sowie den beweglichen Arm, 18a und 18b. Den Lagen entsprechen die Durchmesser

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d., und d„ sowie die Spaltöffnungen s.. und s„. Der Durchmesser d. ist der größte, der mit dem Abtaster gemessen werden kann, während d_? beliebig gewählt ist. Für den Durchmesser d.. liegt der bewegliche Schenkel des Abtasters bei 14a, der Ansatz liegt bei 15a, und der bewegliche Arm bei 18a» Die Spaltöffnung s. ist hier = Höhe des Ansatzes 15a.

S.J ist ein solches Maß zu geben, daß das Visierfeld bei Visieren von für d.. geltendem Grenzkreis sich mit dem Spalt deckt. Für Rechenfaktor 1 ist das Verhältnis dann S. = ~ , - - .

(Wird die Entfernung Auge-Spalt ö = dem größten Durchmesser gemacht, wird S₁ = -r_Q ).

Wenn ein Baum mit dem Durchmesser d₂ gemessen wird, erhält der bewegliche Schenkel des Abtasters die Lage b, der Ansatz die Lage 15b, der bewegliche Arm die Lage 18b, und der Spalt dadurch das Maß s«. Aufgrund von Gleichförmigkeit in der Figur-erhält man:

S₁ S₁ -·_? S₁ . (I₁ fö ^d₁ _fö

^S2 " d₂ " 50 d₁. d₂ ^S2 " 50 d₂

Auch für den Durchmesser d₂ wird somit die Spaltöffnung s„ erhalten, so daß bei Visieren vom Grenzkreis für d„ über s„ Spaltöffnung und Visierfeld zusammenfallen.

In der Regel wird gewünscht, daß eingesammelte Daten auf die Fläche in der Horizontalprojektion bezogen sind, da die Karten in dieser Projektion hergestellt werden. Dies bedeutet, daß auf geneigtem Erdboden der Grenzkreis zu einer Ellipse mit der großen Achse in Richtung der Schräge transponiert werden soll. Die große Achse soll eine solche Länge haben, daß deren Projektion in der Horizontalebene die für den betr. Baumdurchmesser auf horizontalem Erdboden geltende wird. Dem Grenzkreisradius soll deshalb in Richtung der großen Achse die Zugabe j\ r gegeben werden, siehe Fig. Die kleine Achse der Ellipse soll gleich dem Durchmesser für den entsprechenden Grenzkreis auf horizontalem Erdboden sein.

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Die erforderliche Verlängerung der großen Achse wird dadurch er halten, daß dem Visierfeld f eine Zugabe f gegeben wird.

■^— soll sein = =-£ (gleichförmige Dreiecke), siehe Fig. 7.

wird danach eine solche Größe gegeben, daß f + /sf in der Vertikalprojektion = f. Hierbei entstehen zwei gleichförmige Dreiecke mit den Hypotenusen f + /Sf bzw. 2 r + 2Av und den Katheten f bzw. 2 r, siehe Fig. 8.

Of + f _ 2 ν + 2Ay Af + l 1 ±Ay Af 4 r f ~ 2 r f ⁼r "f - r

Da das Visierfeld in rechtem Winkel zur Erdbodenebene angeordnet, und die Spaltöffnung in lotrechter Lage gehalten werden sollen, wird die beschriebene Verlängerung der großen Achse der Ellipse erhalten, und gleichzeitig verbleibt die kleine Achse = dem ursprünglichen Grenzkreisradius. Dazwischenliegende Punkte kommen auf der Ellipse zu liegen.

Die Korrektur für geneigten Erdboden kann auch ausgelassen oder anhand registrierter Erdbodenneigung nachgeholt werden. Die Vorrichtungen 14,15 und 16 an der Visierstange in Fig. 2 können dann entfallen. Der Spalt soll bei diesem Verfahren die ganze Zeit in derselben Schräge gehalten werden, wie die, in der die Stange dem Messenden erscheint.

Das vorstehend beschriebene Verfahren nach der Erfindung ergibt, abgesehen von der Verteilung der Grundfläche auf Baumdurchmesser, eine verminderte Anzahl Ungelegenheiten bei gegenwärtig angewendeten Relaskopmeßmethoden.

Bei bekannten Methoden erfolgt das Visieren zu Bäumen, die eine mehr oder wenige diffuse Oberfläche haben können. Bei der vorliegenden Erfindung dagegen erfolgt das Visieren zu einem zum Spalt kontrastierenden und scharf abgegrenzten Visierfeld, was größere Sicherheit bietet.

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Bei Visieren in der Horizontalebene werden die Visierlinien oft durch dazwischenstehende Bäume und andere Hindernisse unterbrochen. Diese Ungelegenheit wird durch Visieren in der Vertikalebene gem. der Erfindung beseitigt.

Bei Relaskopen für herkömmliches Visieren zu Baumstämmen ist, zumindest für niedrigere Rechenfaktoren, der Winkel zwischen den Visierlinien (der Grenzwinkel) relativ spitz. Eine falsche Beobachtung erhält dadurch größere Bedeutung, als wenn der Grenzwinkel weniger spitz wäre. In dem hier beschriebenen Verfahren kann der .Grenzwinkel stumpfer gemacht werden.

Bei gegenwärtig angewendeten Methoden erfolgt das Visieren gewöhnlich von Augenhöhe zu einer Hone von 1.3 m am Baum. Dies bedeutet, daß das Visieren in einer Ebene erfolgt, die aus der Mantelfläche eines Kegels besteht. In dem hier beschriebenen Verfahren erfolgt das Visieren in einer Ebene parallel mit dem Erdboden.

Das Visieren bei herkömmlichen Mcthodaierfolgt ferner zu einer Sehne durch die Grundfläche der Bäume, und nicht zum Durchmesser. Dieser Fehler wird hier beseitigt.

Die Grundfläche der Bäume soll in der Regel pro ha ni dex· Horizontalprojektion geschätzt werden. Bei herkömmlicher Relaskopmessung sind die Möglichkeiten einer Korrektor dafür begrenzt, während man bei dem hier beschriebenen Verfahren eine sichere Korrektur durch Verlängerung des Visierfeldes vornehmen kann.

Die Erfindung ist nicht auf die gezeigte Ausführungsform begrenzt, sondern kann im Rahmen der nachstehenden Patentansprüche frei variiert werden.

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BAD ORIGINAL

L e e r s e i \ e

Claims

-yi-

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Patentansprüche

.ΐΛ Verfahren zum Schätzen der Grundfläche der Baumstämme pro Flächeneinheit eines Waldbestandes sowie dessen Verteilung auf Durchmesserklassen,
dadurch gekennzeichnet,

daß um wenigstens einen Meßpunkt im Waldbestand die Durchmesser der einzelnen Bäume, vorzugsweise in einer Höhe von ca. 1,3 m über dem Erdboden, mittels eines Abtasters (l) gemessen werden, wonach mit unveränderter Einstellung des Abtvasters eine am Abtaster (l) angeordnete, in ihrer Größe von der Einstellung des Abtasters (l) abhängige Spaltöffnung (3) zu einem oberhalb des. Meßpunktes angeordneten, in seiner Größe für die jeweilige Messung vorbestimmten Visierfeld (12) eingerichtet wird, daß von einer Stelle außerhalb der Spaltöffnung (3), vom Meßpunkt gesehen, die sich gleich weit vom Meßpunkt wie die Mitte des jeweiligen Baumes und in konstanter Entfernung von der Spaltöffnung (3) befindet, das Visierfeld (12) durch die Spaltöffnung (3) betrachtet wird, und danach deren gegeiiseitige Größe, von der Betrachtungsstelle gesehen, verglichen wird, um zu bestimmen, ob der jeweilige Baum sich innerhalb seines Grenzkreises befindet oder nicht, wobei in dem Fall, in dem der Baum sich innerhalb seines Greuzkreises befindet, dessen Durchmesser registriert wird.
2. Vorrichtung zur Schätzung gem. Anspruch 1 der Grundfläche eines Waldbestandes pro Flächeneinheit und deren Verteilung auf Durchmesserklasseu,
dadurch gekennzeichnet,

daß sie einen Abtaster (l) sowie eine im Anschluß an ihn angeordneten Spaltöffnung (3) einschließt, daß der Abtaster (l) und die Spaltöffnung (3) so miteinander zusammengekuppelt sind, daß die Größe der Spaltöffnung (3) von der Einstellung des Abtasters (l) abhängt, und die Vorrichtung außerdem ein im Meßpunkt angeordnetes Visierfeld (12) enthält.

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ORIGINAL INSPECTED

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3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenn die Entfernung zwischen den Schenkeln (4, 9) des Abtasters (l) sich vermindert, die Größe der Spaltöffnung (3) zunimmt, und umgekehrt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abtaster (l) aus einer Schublehre besteht, und die Spaltöffnung (3) vom freien Ende des Lineales der Schublehre und dem freien Ende einer Stange (8) gebildet wird, mit der der bewegliche Schenkel (4) der Schublehre verschiebbar vereint ist.
5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe des Visierfeldes (12) variierbar ist.
6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Visierfeld (12) eine zur Erdbodenebene im wesentlichen rechtwinklige Erstreckung hat.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei geneigtem Erdboden dem Visierfeld (12) eine gewisse solche Zugabe gegeben wird, daß die Grundfläche pro Flächeneinheit in der Ilorizontalprojektion erhalten wird.

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