CN103256906A

CN103256906A - 一种电子经纬仪立木材积精准测算方法

Info

Publication number: CN103256906A
Application number: CN201310122017XA
Authority: CN
Inventors: 冯仲科; 曹忠; 高原; 高超
Original assignee: Beijing Forestry University
Current assignee: Beijing Forestry University
Priority date: 2013-04-10
Filing date: 2013-04-10
Publication date: 2013-08-21
Anticipated expiration: 2033-04-10
Also published as: CN103256906B

Abstract

本发明公开了一种电子经纬仪立木材积精准测算方法，本发明是关于森林资源调查的方法，它属于一种无伐倒无损树干的材积测算方法。其特征在于：首先利用胸径尺测量立木地径和1.3米处直径，其次利用电子经纬仪测量树干1.3米处直径至树顶的水平夹角和天顶距，最后使用区分求积法计算立木材积。本方法充分利用了电子经纬仪精度高、灵活以及低成本的特点，降低了外业调查的成本，提高了立木材积测量外业操作和内业处理的效率。实验证明，本方法完全可以替代伐倒木区分求积。

Description

一种电子经纬仪立木材积精准测算方法

一、技术领域

本发明是关于森林资源调查的方法，特别是关于一种立木材积精准测算的方法。

二、技术背景

树干材积是森林调查的重要基础信息之一，通过传统方法来测定这些数据会给我们带来测量精度不高、限制条件多、操作繁琐等不便。中国目前有几千个林场，每十年进行一次二类调查，这样每次就要伐倒近30万棵树来重新修订材积表。这种伐倒立木后然后利用区分求积式求算立木材积的方法虽然精度比较高，但对我国森林资源的损伤太大，不符合我们保护生态环境的宗旨。

随着测绘技术的成熟和普及，电子经纬仪以其高精度、低成本的优点逐渐应用于各行各业。电子经纬仪在测树中的应用，不仅提高了测树速度、精度和效率。更重要的是不用伐倒林木和爬树，不对林木有任何损害就可以自动、实时获取测树因子。本方法就是在这样的背景下产生的。

三、发明内容

本发明的目的是在不伐倒、不破坏树木的原则下精确获取树杆的胸径、上部直径、任意处高度等测树因子并且实现观测自动化、，数据采集自动化、数据存贮通讯自动化、单株木材积计算自动化。

主要发明内容：

①一种只需测量胸径、地径、胸径以上任意处树干的水平夹角和天顶距、以及树顶天顶距就可以精确计算立木材积的方法。

②任意处树干直径和树高的获取。

③树高及材积计算模型建立。

本发明具有以下优点：

(1)大大提高了相关数据的精度，由于本研究采用了高精度测绘仪器——电子经纬仪作为数据采集工具，较传统测树方法精度有数量级的提高，这样获得的数据作为测树因子数据来源，必然大大提高这些数据的精度；

(2)显著提高森林资源调查的工作效率，传统的森林资源调查中，调查数据需要笔记，并配合计算器进行计算，工序繁琐。本研究开发了配套的测树软件，可以实现数据的实时采集、处理和保存，大大提高了野外工作的自动化程度；

(3)实现了对树木的无损伤测量，传统方法对小班标准木通常都采取做解析木的途径，工作繁琐，且对森林造成伤害。通过电子经纬仪和胸径尺，不用伐倒林木和爬树，不对林木有任何损害就可以自动、实时获取测树因子。这对于当前我国正大力推行的森林可持续经营政策显得尤为重要。

四、附图说明

下面结合附图和实例对本发明进一步说明。

图1为本发明操作过程示意图。图2为本发明斜距测量原理示意图。图3为本发明树干材积分段计算原理示意图。

五、具体实施方式

首先利用胸径尺测量立木地径和1.3米处直径，其次利用电子经纬仪测量树干1.3米处直径至树顶的水平夹角和天顶距，最后使用区分求积法计算立木材积，具体步骤如下：

(1)使用胸径尺测量地径d₀，树高1.3处直径d₁₃；

(2)安置电子经纬仪，从树高1.3米处至树顶按顺序依次分段瞄准树干边缘，获取电子经纬仪望远镜视线瞄准立木左沿、右沿时的水平夹角α₁，α₂，α₃，...α_n和瞄准立木右沿时的天顶距γ₁，γ₂，γ₃，…γ_n；

(3)通过数模①H＝S·sinγ₁[tan(90°-γ_n)-tan(γ₁-90°)]+1.3求得树高H，其中通过数模②

求得仪器中心到树干的斜距S、通过数模③L＝S·sinγ₁求得仪器中心到树干的平距L、通过数模④

(n＝1，2，3...n-1)求得任意处直径d_n；

(4)通过数模⑤

V = 1.3 π (D_{0}^{2} + D_{0} D_{13} + D_{1.3}^{2}) / 12 + π h_{2} (D_{1.3}^{2} + D_{13} D_{2} + D_{2}^{2}) / 12 + \cdot \cdot \cdot + π h_{n} \cdot D_{n - 1}^{2} / 12

求得立木材积V。

Claims

1.一种电子经纬仪立木材积精准测算方法，其特征是：首先利用胸径尺测量立木地径和1.3米处直径，其次利用电子经纬仪测量树干1.3米处直径至树顶的水平夹角和天顶距，最后使用区分求积法计算立木材积。具体步骤如下：

(1)使用胸径尺测量地径d₀，树高1.3处直径d_1.3；

(2)安置电子经纬仪，从树高1.3米处至树顶按顺序依次分段瞄准树干边缘，获取电子经纬仪望远镜视线瞄准立木左沿、右沿时的水平夹角α₁，α₂，α₃，...α_n和瞄准立木右沿时的天顶距γ₁，γ₂，γ₃，...γ_n；

(3)通过数模①H＝S·sinγ₁[tan(90°-γ_n)-tan(γ₁-90°)]+1.3求得树高H，其中通过数模②求得仪器中心到树干的斜距S、通过数模③L＝S·sinγ₁求得仪器中心到树干的平距L、通过数模④

(n＝1，2，3...n-1)求得任意处直径d_n；

(4)通过数模⑤

V = 1.3 π (D_{0}^{2} + D_{0} D_{1.3} + D_{13}^{2}) / 12 + π h_{2} (D_{1.3}^{2} + D_{13} D_{2} + D_{2}^{2}) / 12 + \cdot \cdot \cdot + π h_{n} \cdot D_{n - 1}^{2} / 12

求得立木材积V。