ES1060836U - Dispositivo de medicion. - Google Patents

Abstract

1. Dispositivo de medición, especialmente para la toma de datos de campo en un inventario forestal para obtener parámetros tales como diámetro de los árboles, longitud del fuste, altura, altura de copa, diámetro de copa y otros, caracterizado por estar constituido a partir de un soporte considerablemente alargado, sobre el que se establecen dos captadores de imágenes hemisféricas, separadas entre sí una distancia preestablecida y con sus ejes ópticos paralelos, de manera que las imágenes hemisféricas obtenidas de los dos captadores determinan ángulos y distancias con las que es factible calcular dichos parámetros.

Description

Dispositivo de medición.

Objeto de la invención

La presente invención se refiere a un dispositivo de medición, que ha sido especialmente concebido para llevar acabo la toma de datos de campo, para un inventario forestal, tales como diámetro de los árboles a diferentes alturas, longitud del fuste, altura total, altura de copa y diámetro de dicha copa a diferentes niveles, etc.

El dispositivo se basa en un sistema de captación de dos imágenes hemisféricas, tomadas a una distancia conocida, y alineadas en una dirección identificable en las imágenes siendo además los ejes ópticos paralelos.

Antecedentes de la invención

El método comúnmente empleado para llevar a cabo la toma de datos de campo de un inventario forestal, es la medición de los diámetros a una altura de 1'30 metros de los árboles incluidos en parcelas de tamaño conocido. Además se suelen tomar las alturas de todos, o una muestra de los árboles de la parcela. La inclusión de otras variables dásometricas, como el diámetro o la altura de copa, o otras características de la masa como la cobertura del estrato arbustivo, y su altura o la densidad de los árboles menores, depende de los objetivos del inventario. Este método requiere la medición de los diámetros y las alturas de los árboles de uno en uno, y el consecuente registro de los datos en campo, proceso que consume una gran cantidad de recursos y en el que resulta muy complicada la identificación de errores de medición, que requeriría relocalizar la parcela e identificar los árboles medidos.

Descripción de la invención

El dispositivo que la invención propone, a partir del par de imágenes hemisféricas tomado en la parcela del inventario, al que se ha hecho mención con anterioridad, permite obtener el diámetro de los árboles que aparecen en las imágenes a diferentes alturas, la longitud de fuste, la altura, la altura de copa, el diámetro de copa de todos o de algunas de ellos (dependiendo de su distribución en la imagen), disponiendo además por medio de las imágenes, de un registro permanente de los árboles medidos, que permite una sencilla comprobación de errores de medición. Permite además disponer de datos para calcular volumen maderable de forma mas precisa que a partir de las tarifas de volumen en función del diámetro que se emplean comúnmente. Además proporciona información sobre la distribución espacial de los árboles, lo que permite analizar este interesante aspecto de la estructura de la masa forestal.

Para ello, y de forma mas concreta, dicho dispositivo se materializa en una pareja de captadores de imágenes hemisféricas, montado sobre un soporte común en el que dichos captadores presentan un distanciamiento preestablecido, de manera que dicho soporte permite que los captadores tomen dos imágenes a una distancia predeterminada y en una dirección identificable en las imágenes, siendo sus ejes ópticos paralelos.

No obstante se ha previsto la posibilidad de que en el dispositivo participe un captador único de imágenes hemisféricas, de manera que sea desplazable sobre una guía operativamente establecida en el soporte. Dicho captador único se desplazará de un lado a otro del soporte, concretamente de una a otra de las imaginarias posiciones de los dos captadores anteriormente citados, manteniendo el eje óptico una misma orientación en dicho desplazamiento, es decir adoptando a lo largo del mismo posiciones paralelas, y debiendo existir referencia en la imagen relativa a en que dirección se ha producido el desplazamiento.

Como complemento a la estructura descrita el soporte dispondrá de medios de nivelación que permitan fijar el eje óptico de las imágenes en dirección vertical, para facilitar la medición de la altura sobre las imágenes, si bien es factible también disponer, como alternativa, de un sistema que proporcione en las imágenes la referencia del cenit.

El soporte estará preferentemente instalado sobre un trípode, para permitir a los operarios situarse debajo del campo de la imagen.

Los captadores de imágenes hemisféricas dispondrán de una lente de "ojo de pez", es decir con una apertura de campo de 180° para conseguir imágenes circulares, de manera que la distancia de un objeto de la imagen al centro de la misma se (aproximadamente) proporcional al ángulo que forma la visual a dicho objeto con el eje óptico de la imagen.

A partir de las imágenes obtenidas con el dispositivo podrá determinarse los ángulos que forman tanto el eje óptico de la imagen como la dirección en que se alinean los dos captadores (o el eje de desplazamiento si el captador es único) con la dirección del centro óptico del dispositivo de captación a la base, el ápice u otro punto de los árboles, y a partir de estos ángulos la distancia reducida desde cada uno de los dos ejes ópticos de las imágenes a la base, el ápice u otros puntos de los árboles, pudiendo determinarse también, finalmente, a partir de distintas relaciones geométricas, diámetros, longitudes de fuste y alturas.

Descripción de los dibujos

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica del mismo, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

La figura 1.- Muestra una representación esquemática en alzado de un dispositivo de medición realizado de acuerdo con el objeto de la presente invención.

La figura 2.- Muestra una representación esquemática en perspectiva del mismo dispositivo, en la que se observa la toma de imágenes sobre un árbol.

La figura 3.- Muestra, finalmente, las imágenes obtenidas por los dos captadores en el dispositivo de las figuras anteriores.

Realización preferente de la invención

A la vista de las figuras reseñadas y en especial de las figuras 1 y 2, puede observarse como el dispositivo de medición que la invención propone está constituido a partir de un soporte (1), alargado, sobre cuyas zonas extremas se establecen sendos captadores (2-2') de imágenes hemisféricas, como las que proporcionan lentes de "ojo de pez" con una apertura de campo de 180°, estando éstos captadores (2-2') montados con sus ejes ópticos (3-3') paralelos y distanciados una magnitud (4) fija y preestablecida.

No obstante, y como anteriormente se ha dicho, los dos captadores de imágenes (2-2') pueden ser sustituidos por un captador único (2), que a lo largo de una guía, no representada en la figura 1, sea capaz de adoptar las dos posiciones extremas que muestran los dos captadores que aparecen representadas en la misma.

El soporte (1), por razones de operatividad, podrá sobreelevarse convenientemente con respecto al suelo mediante un trípode (5), dotado de medios de nivelación para el soporte (1), que permitan fijar el eje óptico de las imágenes en dirección vertical.

Los captadores de imágenes (2-2') proporcionarán preferentemente imágenes digitales de alta resolución, y tomarán preferiblemente las dos imágenes de forma simultánea.

Las imágenes hemisféricas obtenidas serán del tipo de las que muestra la figura 3.

En el análisis de las imágenes mostradas en ésta figura 3, es factible la determinación de la distancia reducida y de cada uno de los dos ejes ópticos (3-3') de las imágenes a la base (6), el ápice (7) u otro punto de los árboles (8). Estas distancias se calculan a partir del distanciamiento (4) entre los puntos de captación de las dos imágenes de la figura 1 y el ángulo que forma en cada una de tales imágenes el radio que pasa por la base, el ápice u otro punto del árbol con la dirección en la que se alinean las dos imágenes, \alpha_{1} y \alpha_{2}, mediante la siguiente fórmula, en la que las distancias a obtener son d_{1} y d_{2}, y la distancia (4) aparece como d':

d_{1} = \frac{d'}{\frac{sen(\alpha_{1})\cdot cos(\alpha_{2})}{sen(\alpha_{2})} - cos(\alpha_{1})}

d_{2} = \frac{d_{1}\cdot sen(\alpha_{1})}{sen(\alpha_{2})}

Los ángulos que forman los ejes ópticos de cada uno de los captadores con la dirección del centro óptico del captador a la base, al ápice, u otro punto de los árboles, considerando que la distancia entre el punto al centro de la imagen es d_{c1} y d_{c2} respectivamente en las imágenes de la figura 3, y dicha distancia es, por tratarse de una imagen captada por una lente de "ojo de pez", proporcional al ángulo, viene determinado por las fórmulas:

1 - \delta_{1} = \frac{\pi}{2} \cdot \frac{r - d_{c1}}{r}

1 - \delta_{2} = \frac{\pi}{2} \cdot \frac{r - d_{c2}}{r}

Siendo r el radio de la imagen.

Finalmente, para medición de diámetros, longitudes de fuste y alturas de los árboles (8), conocidos el ángulo que forma la proyección de la dirección del centro óptico de captador (2) a la base, el ápice u otro punto del árbol sobre el plano perpendicular al eje óptico de las imágenes respecto a la dirección en la que se encuentran éstas alineadas, el ángulo que forma la dirección del centro óptico del captador a dicho punto del árbol con el eje óptico y la distancia que separa el centro óptico de dicho punto del árbol se dispone de las coordenadas polares de dicho punto, y por lo tanto se puede obtener su posición. Calculando las distancias entre puntos se pueden, a partir de las imágenes obtener las magnitudes reales de diámetros, longitudes de fuste y altura. Se puede asimismo determinar en la imagen que punto corresponde a una determinada altura en el árbol para medir, por ejemplo en el caso de que la altura sea 1,30 metros, el diámetro normal.

Claims (4)

1. Dispositivo de medición, especialmente para la toma de datos de campo en un inventario forestal para obtener parámetros tales como diámetro de los árboles, longitud del fuste, altura, altura de copa, diámetro de copa y otros, caracterizado por estar constituido a partir de un soporte considerablemente alargado, sobre el que se establecen dos captadores de imágenes hemisféricas, separadas entre sí una distancia preestablecida y con sus ejes ópticos paralelos, de manera que las imágenes hemisféricas obtenidas de los dos captadores determinan ángulos y distancias con las que es factible calcular dichos parámetros.

2. Dispositivo de medición, según reivindicación 1ª, caracterizado porque el citado soporte está montado sobre un trípode a través de medios de nivelación, para permitir a los operarios situarse debajo del campo de la imagen y para fijar el eje óptico de las imágenes en dirección vertical.

3. Dispositivo de medición, según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque opcionalmente sobre el soporte se establece un captador de imágenes único, desplazado opcionalmente sobre una guía entre dos situaciones límite correspondiente a la posición fija de los captadores de imágenes cuando son dos los que participan en el dispositivo, y en cuyo caso el captador toma dos imágenes consecutivas desde cada una de sus dos posiciones extremas.

4. Dispositivo de medición, según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el captador o los captadores de imágenes son digitales de alta resolución e incorporan lentes de "ojo de pez", u otras capaces de tomar imágenes con una apertura de campo de 180°, de manera que las imágenes sean circulares y que la distancia de un objeto al centro de la imagen sea proporcional al ángulo que forma la visual a dicho objeto con el eje óptico de la imagen.