JPH1030924A - 樹高測定方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 視認性に優れたレーザー光線を指標として、
樹木に接近することなく簡単な操作で多数の樹木の高さ
を精度高く測定することができる樹高測定方法及びその
装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 林間に成育する被測定樹木７の根元８に
視認可能なレーザー光線１０を射出して測定場所から根
元８までの距離を測定して基準距離Ｌとすると共に、水
平線Ｓに対するレーザー光線１０の俯角θ１を測定し、
その後レーザー光線１１を被測定樹木７の頂上９に射出
して水平線Ｓに対するレーザー光線１１の仰角θ２を測
定することにより、レーザー光線１０，１１の射出角度
αを求め、被測定樹木７が垂直に成育していると仮定し
て、基準距離Ｌと射出角度αとの関係から、三角関数定
理を用いて被測定樹木７の高さＨを演算により求める樹
木測定方法及びそのための装置を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は樹木の樹高測定方法
及びその装置に関し、特には視認性に優れたレーザー光
線を指標として、樹木に接近することなく簡単な操作で
多数の樹木の高さを精度高く測定することができるもの
である。

【０００２】

【従来の技術】一般に、林業における林間地での樹木の
材積値査定や調査或は樹木の経済的価値の判断のために
は樹木の高さを正確に測定することが求められる。これ
は自然林や人工林において樹木単位の経済的価値は、一
般的に樹木の幹径と樹高値を用いて計算される材積値を
用いるためである。

【０００３】従来、樹高測定手段としては次のようなも
のが用いられている。先づ、標準木切り倒し測定法は、
林分内で全体を代表すると思われる樹木を切り倒し、巻
き尺その他で全長を測定する実測法であり、樹木の年輪
の状態を確認し材質評価ができるメリットがある。ま
た、計測ポールの昇降法は、多段式の計測ポール（測定
竿）を用い最大１５ｍ程度迄上昇させ、それ以上は通常
２人目の測定者が遠く離れて計測ポールの先端と樹木の
頂上を見比べながら測定者の勘で判断する方法である。

【０００４】その他にもプリズムを利用して樹木までの
距離を測定してファインダーを覗き根元・樹高の角度を
測定し、計算することにより測高するブルーメライス
法、標準板を用いることにより距離測定を不要とすると
ともに、操作性を向上させた標準板−角度検出法、既知
寸法の標準板を樹木に添え付け、これをビデオカメラで
撮影することにより、数多くの樹木の樹高測定を能率良
く試みる標準板−ビデオカメラでの画像処理法、双眼鏡
形式で測定対象物を認知し、レーザー式距離計で距離を
測定し、内蔵角度センサで角度測定を行ない樹木の樹高
を計算する、いわば電子化されたブルーメライス法でも
あるレーザー式距離計応用法等である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
た従来の樹高測定手段において、標準木切り倒し測定法
は、樹高測定としては最も効率が悪く、伐採作業を伴う
ために危険性もある。しかも、伐採した樹木が林分内を
代表できているか否か疑問が生じる余地が残る。計測ポ
ールの昇降法は、人の目は比較するものがあると、ある
程度精度的に向上することを利用しているものである
が、精度の高い測定を行うには熟練が必要であり、又１
５ｍにも及ぶ計測ポールの上昇や取り扱いは測定作業者
１人では困難であって、少なくとも２名が必要であり、
しかもその作業は重労働である。

【０００６】ブルーメライス法による測定器は、古くか
らある測定器で、測定者の操作が多く精度的に信頼性に
欠ける面がある。標準板−角度検出法は、距離測定をな
くするために既知寸法の標準板を樹木に添え付ける必要
があり、結果として測定能率が低いものである。標準板
−ビデオカメラでの画像処理法は、林間では見通しが悪
いこと、見えないと測定困難で、しかも装置が大掛かり
である。レーザー式距離計応用法は、頂上の見えない林
間では使用不能であり、使用しても双眼鏡を覗くことに
より樹木全体の把握が同時にできないため林間での樹高
測定には使用できない。よって、現実には依然として実
用性の高い、樹木の切り倒し法又は計測ポールの昇降法
を用いているのが現状である。

【０００７】そこで、本発明は上記した事情に鑑み、樹
木に接近することなく簡単な操作で多数の樹木の高さを
精度高く測定することができる新規な樹高測定方法及び
その装置を提供するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するため、樹高測定方法として、林間に成育する被測定
樹木の根元に視認可能なレーザー光線を射出して測定場
所から根元までの距離を測定して基準距離とすると共
に、水平線に対するレーザー光線の俯角を測定し、その
後レーザー光線を被測定樹木の頂上に射出して水平線に
対するレーザー光線の仰角を測定することにより、レー
ザー光線の射出角度を求め、被測定樹木が垂直に成育し
ていると仮定して、基準距離と射出角度との関係から、
三角関数定理を用いて被測定樹木の高さを演算により求
める手段を提供する。

【０００９】また、樹高測定装置として、被測定樹木に
射出して測定位置を決定するレーザー光線射出装置と、
射出するレーザー光線の射出角度を計測するレーザー光
線射出角度測定装置と、被測定樹木からのレーザー反射
光線を用いて測定場所から被測定樹木の立地場所までの
基準距離を計測するレーザー式基準距離測定装置と、レ
ーザー光線の射出角度と立地場所までの基準距離を用い
て被測定樹木の樹高を演算する演算処理装置とからなる
手段、射出角度は被測定樹木の根元にレーザー光線を射
出して水平線に対するレーザー光線の俯角と、レーザー
光線を被測定樹木の頂上に射出して水平線に対するレー
ザー光線の仰角を測定することから演算する手段、レー
ザー光線としてグリーン色系波長を有するレーザー光線
を使用した手段、及び演算した被測定樹木の樹高を数値
表示する手段を提供する。

【００１０】したがって、被測定樹木の根元及び頂点と
樹高測定装置との間で三角形を形成し、三角形の一辺で
ある被測定樹木の樹高を、三角形の底辺となる樹高測定
装置から被測定樹木の根元までの基準距離と、三角形と
一角となる根元へ射出したレーザー光線と頂点へ射出し
たレーザー光線の射出角度を利用して三角関数定理によ
り演算して求めることができる。なお、このとき被測定
樹木は垂直に成育しているものとして樹高を演算する。
よって、被測定樹木の頂上角度は９０度−射出角度＝頂
上角度により求めることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図に
基づき説明する。本発明にかかる樹高測定方法及びその
装置は、被測定樹木の根本と樹高測定個所に人間の目に
とって視認性に優れた可視レーザー光線を射出して測定
点を明確にし、レーザー光線の射出角度と距離により樹
高を演算して測定するものである。

【００１２】図１，図２に示すように、１は本発明にか
かる樹高測定装置であって、三脚２上に水平方向及び垂
直方向へ旋回可能に連結した台板１５にレーザー光線射
出装置３と、被測定樹木である被測定樹木７からのレー
ザー光線反射光を用いたレーザー光線射出角度測定装置
５を固定し、これらの上部にレーザー式基準距離測定装
置４を重ね、更にこの上部に演算処理装置６が搭載され
てカバー１４にて被覆されて構成されている。演算処理
装置６の上面に図３に示すように演算結果表示器１２と
複数の操作スイッチ１３が設けられている。この操作ス
イッチ１３には測定、リセット、メモリーの必要最小限
のスイッチが含まれている。

【００１３】レーザー光線射出装置３は、被測定樹木７
の測定個所を示すためのものであり、望遠鏡などのファ
インダー又は何等かの照準及び電子的な補助手段なしに
測定箇所を決定することができる。そのため、人間の目
にとって最も視認性が高く、安全性の高い光出力を持
ち、携帯性に適する小型軽量の半導体励起固体方式のグ
リーン色系波長を有するレーザー光線を用いることが適
当である。

【００１４】レーザー式基準距離測定装置４は、被測定
樹木７からのレーザー反射光線を用いて樹高測定装置１
と被測定樹木７間の距離を測定するものであり、レーザ
ー光線を一定周波数で変調し、発射光と反射光の位相差
で高精度に距離測定を行うものである。レーザー光線に
ついては別途距離測定用に用意されたレーザー光源を用
いることも可能である。

【００１５】レーザー光線射出角度測定装置５は、射出
するレーザー光線の射出角度を測定するもので、樹木の
鉛直方向に沿わせて回転させる回転機構の三脚２側の軸
にロータリーエンコーダを取り付けて測定する。なお、
液面位置による角度検出センサーを設けてもよい。この
レーザー光線射出角度測定装置５は水平にレーザー光線
を射出した時に角度出力がゼロとなるように調整してお
く。

【００１６】演算処理装置６は、各種の測定操作機能
と、測定した測定値の一時記憶機能と、測定したデータ
に基づく演算機能と、演算結果の表示機能を有する。

【００１７】次に図１，図４及び図５に基づき、本発明
の測定原理及び測定方法を説明する。樹高測定装置１を
三脚２を介して、被測定樹木７を視認することができ、
かつ、地面の状況の良い被測定樹木７から離れた適宜の
場所の地面Ｇに設置する。このとき樹高測定装置１は台
板１５を介して水平方向及び垂直方向へ旋回可能であ
る。

【００１８】先づ操作スイッチ１３の測定スイッチを操
作して、レーザー光線射出装置３より、被測定樹木７の
根本８に視認可能なレーザー光線１０を射出し、レーザ
ー式基準距離測定装置４により、樹高測定装置１から根
本８までの基準距離Ｌを測定する。この基準距離Ｌの測
定出力は距離測定信号２０として演算処理装置６に入力
される。なお、レーザー光線１０は演算処理装置６から
レーザー光発生信号２２が出力され、レーザー光線射出
装置３に入力されることにより射出される。

【００１９】上記基準距離Ｌの測定と同時にレーザー光
線射出角度測定装置５により水平線Ｓに対するレーザー
光線１０の俯角θ１（伏角θ１）を測定する。このレー
ザー光線１０の俯角θ１は角度測定信号２１として演算
処理装置６に入力される。

【００２０】次に、樹高測定装置１を上方に回動させ、
操作スイッチ１３を操作して、レーザー光線射出装置３
よりレーザー光線１１を被測定樹木７の頂上９に射出
し、頂上９にレーザー光線１１の光点があることを確認
した後、レーザー光線射出角度測定装置５により、水平
線Ｓに対するレーザー光線１１の仰角θ２を測定する。
このとき頂上９が目視できないときは、目視できている
レーザー光線１１の光点を頂上９の方向に添わせるよう
にして測定する。この仰角θ２は演算処理装置６に角度
測定信号２１として入力される。これらの操作は操作ス
イッチ１３の操作によって行われる。１４はバッテリー
電源である。

【００２１】演算処理装置６により、入力されたレーザ
ー光線１０，１１の射出角度αと被測定樹木７を鉛直と
した場合の頂上９とレーザー光線１１との頂上角度βが
演算される。即ち、レーザー光線１０の俯角θ１，レー
ザー光線１１の仰角θ２を用いて次式によりレーザー光
線１０，１１の射出角度αが演算される。 α＝θ２−θ１…（１） 次に頂上角度βは被測定樹木７が水平線Ｓに対して垂直
に生えているとすると次式により求められる。 β＝９０−θ２…（２）

【００２２】よって、図５に示すように被測定樹木７の
根元８及び頂点９と樹高測定装置１との間で三角形を形
成し、三角形の一辺である被測定樹木７の樹高Ｈを、三
角形の底辺となる樹高測定装置１から被測定樹木７の根
元８までの基準距離Ｌと、三角形と一角となる根元８へ
射出したレーザー光線１０と頂点９へ射出したレーザー
光線１１の射出角度αを利用して三角関数定理により演
算して求めることができる。被測定樹木１の頂上角度β
は前記した（２）式により求められる。よって、演算処
理装置６により、被測定樹木７の樹高Ｈが次式により演
算され、演算結果、即ち樹高が表示されると共に、記憶
される。 Ｈ＝ｓｉｎα × Ｌ／ｓｉｎβ…（３）

【００２３】なお、被測定樹木７は水平線Ｓに対して垂
直に生えていることを前提としているが、数度傾いてい
てもその誤差は僅かであり、約１％前後の範囲内にあ
り、誤差として許容できる範囲である。

【００２４】演算された樹高Ｈは演算表示器１２にて表
示されるが、演算表示器１２には数値表示器としてのセ
グメント式あるいはドットマトリックス式などのデジタ
ル表示器を用いて、測定者の読み取り誤差の発生を防止
している。測定結果を確認し、測定結果がよければ操作
スイッチ１３のメモリースイッチを操作して前回測定結
果を記憶すると共に、リセットスイッチを操作すると初
期化され、三脚１を旋回させて次に測定すべき被測定樹
木７の根元８に樹高測定装置１のレーザー光線１０を射
出するように、根元方向に樹高測定装置１を回転させ停
止することにより、測定位置を移動することなく一定点
で複数の樹木の樹高を測定することができる。

【００２５】以上に説明したように、密生する林間での
樹木頂上を見通すことが困難な、針葉樹を中心とする伐
採時期に達した人工林での樹高測定は、従来法では困難
であり、唯一、計測ポールの昇降による測定が測定者２
名で行われて来たが、本発明により、樹木の頂上を想定
した位置にレーザー光線を射出しながら樹木全体の形状
を測定者がレーザー光線と同時に視認判断することによ
り、従来方法以上の精度と省力化をもって測定できるも
のである。

【００２６】

【発明の効果】以上説明した本発明によれば、密生する
林間の樹木の樹高測定が、非接触測定で、同一測定場所
で多数の樹木に対して行えるために、機器移動が少なく
て測定能率が向上するとともに、レーザー光線によるた
め測定箇所の確認が容易で、測定者の視線を拘束するこ
とがないから足場の不安定な林間における樹高測定作業
を安全に行える。また、演算処理装置を用いることによ
り、メモリー装置又はメモリーカード、フロッピ−ディ
スク等の外部記憶媒体を使用して樹高データを保存でき
るため、樹高測定後のデータ処理の省力化ができる。

【００２７】よって、本発明によれば、被測定樹木に接
触することなく測定できること。一人で測定作業ができ
ること。作業者の肉体的・精神的負担が少ないこと。測
定精度が高いこと。測定作業に熟練や特定の技能が要求
されないこと。樹木の頂上を目視することが困難な樹木
であっても測定可能であること。測定位置を移動するこ
となく、複数の樹木の測定が可能であること。作業者が
射出するレーザー光線と樹木全体の形状を同時に視認判
断できること。測定後のデータ処理が容易であり、デー
タの利用が可能である。等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す模式図。

【図２】本発明にかかる樹高測定装置の概要構成例図。

【図３】図２の平面図。

【図４】本発明にかかる樹高測定装置のブロック図。

【図５】本発明にかかる樹高測定装置の測定原理を示す
模式図。

【符号の説明】

１…樹高測定装置 ２…三脚 ３…レーザー光線射出装置 ４…レーザー式基準距離測定装置 ５…レーザー光線射出角度測定装置 ６…演算処理装置 ７…被測定樹木 ８…根元 ９…頂上 Ｈ…樹高 Ｌ…基準距離 θ１…俯角 θ２…仰角 α…射出角度 β…頂上角度

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 林間に成育する被測定樹木の根元に視認
   可能なレーザー光線を照射して測定場所から根元までの
   距離を測定して基準距離とすると共に、水平線に対する
   レーザー光線の俯角を測定し、その後レーザー光線を被
   測定樹木の頂上に射出して水平線に対するレーザー光線
   の仰角を測定することにより、レーザー光線の射出角度
   を求め、被測定樹木が垂直に成育していると仮定して、
   基準距離と射出角度との関係から、三角関数定理を用い
   て被測定樹木の高さを演算により求めることを特徴とす
   る樹木測定方法。
2. 【請求項２】 被測定樹木に射出して測定位置を決定す
   るレーザー光線射出装置と、射出するレーザー光線の射
   出角度を計測するレーザー光線射出角度測定装置と、被
   測定樹木からのレーザー反射光線を用いて測定場所から
   被測定樹木の立地場所までの基準距離を計測するレーザ
   ー式基準距離測定装置と、レーザー光線の射出角度と立
   地場所までの基準距離を用いて被測定樹木の樹高を演算
   する演算処理装置とからなることを特徴とする樹高測定
   装置。
3. 【請求項３】 射出角度は被測定樹木の根元にレーザー
   光線を射出して水平線に対するレーザー光線の俯角と、
   レーザー光線を被測定樹木の頂上に射出して水平線に対
   するレーザー光線の仰角を測定することから演算する請
   求項２記載の樹高測定装置。
4. 【請求項４】 レーザー光線としてグリーン色系波長を
   有するレーザー光線を使用した請求項２又は３記載の樹
   高測定装置。
5. 【請求項５】 演算した被測定樹木の樹高を数値表示す
   る請求項２，３又は４記載の樹高測定装置。