CN113587896A - 一种任意地形条件下树高树干长冠长高精度测量方法 - Google Patents

一种任意地形条件下树高树干长冠长高精度测量方法 Download PDF

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CN113587896A CN202110937389.2A CN202110937389A CN113587896A CN 113587896 A CN113587896 A CN 113587896A CN 202110937389 A CN202110937389 A CN 202110937389A CN 113587896 A CN113587896 A CN 113587896A
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Abstract

本发明公开了一种任意地形条件下树高树干长冠长高精度测量方法，涉及森林计测技术领域，技术方案为，在测量环境中选取两个不同位置的点，其中一个为观测点，另一个为参考点；观测点和参考点的选取条件为，观测点和参考点可分别无障碍的观察到与待测树木顶点及树基点，通过对观测点和参考点的间距测量，结合树体顶端、树基点及第一分枝点的若干角度测量，得出树体的高度数据。本发明的有益效果是：本方案测量过程中无视测量者与待测目标树间的地形条件，尤其是在不可通达的地形条件下，本方案的优势更明显，另外本方案的测量精度取决于观测点和参考点间的距离和几个角度的测量精度，在现有的技术水平下这几个边角的测量简单易行。

Description

一种任意地形条件下树高树干长冠长高精度测量方法
技术领域
本发明涉及森林计测领域，特别涉及一种任意地形条件下树高树干长冠长高精度测量方法。
背景技术
树高、树干长、树冠长是树木生长量调查中三个基本的调查因子，与森林碳汇紧密相关。目前上述三个因子的调查仪器和方法有全站仪、电子经纬仪、三维激光扫描、布鲁莱斯等型号的测高器、测树杆等，这些设备和操作分别存在着或操作复杂、便携性差、成本昂贵，或测量精度一般等问题，一定程度上限制了在实际中的应用。此外，这些设备和方法往往均需要贴近被测树木才能进行实施，而在山区复杂地形因素条件下，工作人员可能难以到达要测量的树木周边范围，这就给森林计测工作带来不便。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供一种任意地形条件下树高树干长冠长高精度测量方法。
其技术方案为，包括步骤，
S1、在测量环境中选取两个不同位置的点，其中一个为观测点B，另一个为参考点C；观测点B和参考点C的选取条件为，观测点和参考点可分别无障碍的观察到与待测树木顶点A及树基点D，也就是树尖位置及树干和地面接触的位置；
S2、测量观测点B和参考点C之间的间距a，间距a的测量可选用激光测距仪；
S3、将参考点C在观测点B所在水平面上的竖直投影记为参考投影点E，测量参考点 C相对于观测点B在水平线上的倾角∠CBE的度数
Figure 500454DEST_PATH_IMAGE001
，得出观测点B和参考投影点E的间距；
S4、将树基点D位于观测点B所在水平面的竖直投影点记为树投影点O，通过标志杆L1、标志杆L2及待测树木的位置，确定出∠BOE的度数，从而得出树投影点O与观测点B之间的间距；
S5、测量树基点D相对于观测点B的倾角∠OBD的度数
Figure 620857DEST_PATH_IMAGE002
，根据S4得到树投影点O和 观测点B的间距，从而得到树投影点O和树基点D的间距；
S6、选定树干上的第一分枝点P，测量第一分枝点P相对于观测点B的倾角∠OBP度 数
Figure 853124DEST_PATH_IMAGE003
；从而获得树投影点O和第一分枝点P的间距；
S7、测量顶点A相对于观测点B的倾角∠OBA的度数
Figure 186016DEST_PATH_IMAGE004
，从而获得树投影点O和顶点A 的间距，进而获得待测树体高度数值。
优选为，所述S2中，测量观测点B和参考点C之间的间距a，具体为，在所述观测点B和参考点C处分别竖直设立标志杆L1和标志杆L2，在所述标志杆L1和标志杆L2的杆体上分别选取一个测量点，测量标志杆L1和标志杆L2的两个杆间距测量点之间的距离，从而获得参考点B和参考C之间的间距a；
所述测量点的选取方法为，将标志杆L1和标志杆L2竖直设置在观测位置的地面上，以标志杆L1和标志杆L2所在地面为起点，以相同的高度分别在所述标志杆L1和标志杆L2的选取一个点作为所述测量点。即标志杆L1和标志杆L2上的测量点与其对应标志杆所在地面地表的垂直距离相等。
优选为，所述S3测量参考点C相对于观测点B在水平线上的倾角∠CBE的度数
Figure 718498DEST_PATH_IMAGE001
，具 体为，以所述标志杆L1和标志杆L2上的所述测量点为观测点；
以两个所述测量点的连线，及所述标志杆L1的测量点朝向标志杆L2的水平线形成 夹角为倾角∠CBE，从而获得参考点C相对于观测点B在水平线上的倾角∠CBE的度数
Figure 744223DEST_PATH_IMAGE001
。
优选为，所述S3中，得出观测点B和参考投影点E的间距，具体为，根据获取的倾角∠CBE，采用下式进行，
Figure 480097DEST_PATH_IMAGE005
其中，BE为观测点B和参考投影点E之间的间距。
优选为，所述S4中，确定出∠BOE的度数，具体为，以标志杆L1、标志杆L2的轴线，及 所述贯穿所述树基点D的竖直线为测量参考，从而测量获得在观测点B所在的水平面上，树 投影点O、观测点B和参考投影点E形成夹角∠OBE的度数
Figure 147839DEST_PATH_IMAGE006
，测量夹角∠OEB的度数
Figure 272177DEST_PATH_IMAGE007
，则可 得出，在△OBE中，
Figure 734383DEST_PATH_IMAGE008
即
Figure 691974DEST_PATH_IMAGE009
∠BOE为观测点B、树投影点O和参考投影点E在观测点B所在水平面上形成的夹角， 度数记为
Figure 881516DEST_PATH_IMAGE010
。
优选为，所述S4中，确定树投影点O与观测点B之间的间距，具体为，
在△OBE中，利用面积公式，推导出边角关系如下，
Figure 873743DEST_PATH_IMAGE011
于是可得OB的长，
Figure 506850DEST_PATH_IMAGE012
OB为树投影点O与观测点B之间的间距。
优选为，所述S5中得到树投影点O到树基点D的距离，具体为，在直角三角形△OBD中，根据下式，
Figure 466584DEST_PATH_IMAGE013
OD为树投影点O至树基点D之间的距离；
所述S6中，树投影点O和第一分枝点P间距计算方法为，使用公式，
Figure 210549DEST_PATH_IMAGE014
OP为树投影点O到第一分枝点P的距离；
所述S7中，树投影点O和顶点A间距的计算方法为，使用公式，
Figure 57283DEST_PATH_IMAGE015
OA为树投影点到顶点A的距离。
其中，
Figure 110558DEST_PATH_IMAGE002
为
Figure 42742DEST_PATH_IMAGE016
的度数，
Figure 590398DEST_PATH_IMAGE003
为
Figure 532116DEST_PATH_IMAGE017
的度数，
Figure 772605DEST_PATH_IMAGE004
为
Figure 926506DEST_PATH_IMAGE018
的度数，
Figure 277853DEST_PATH_IMAGE019
可以分别通过测量器具直接测量获得。
优选为，所述S7中，待测树体高度数值包括树整体高度、树干长度及树冠长度；树整体高度为，
Figure 348446DEST_PATH_IMAGE020
从而可得，
Figure 494256DEST_PATH_IMAGE021
Figure 401032DEST_PATH_IMAGE022
H为待测树木整体高度；
树干长度为，
Figure 274179DEST_PATH_IMAGE023
从而可得，
Figure 215590DEST_PATH_IMAGE024
Figure 532302DEST_PATH_IMAGE025
为树干长度；
树冠长度为，
Figure 175642DEST_PATH_IMAGE026
从而可得，
Figure 868792DEST_PATH_IMAGE027
Figure 133551DEST_PATH_IMAGE028
为树冠长度。
优选为，还包括S8、判定待测树木是否为竖直生长；
如果待测树木为竖直生长，则待测树木整体高度H为真实树高；
如果待测树木为倾斜生长，则通过待测树木相对于竖直方向的倾角进行数值修正，从而获取真实树高；
判定待测树木是否为竖直生长，具体为，在所述标志杆L1和标志杆L2上的测量点 处设置铅锤，将标志杆L1与标志杆L2的杆身分别与待测树体的中线重合，测量两条铅锤线 与标志杆L1和标志杆L2之间的夹角，取两个夹角中的最大值记为
Figure 886743DEST_PATH_IMAGE029
，
Figure 754730DEST_PATH_IMAGE029
为树体的倾斜角的 度数；
如果
Figure 251570DEST_PATH_IMAGE030
，则树体为竖直生长，待测树木整体高度为真实树木高度；
如果
Figure 636415DEST_PATH_IMAGE031
，则树体为倾斜生长。
优选为，当S8中，判定待测树木为倾斜生长时，对于真实树高值的修正方法为，
获取观测点B和树基点D之间的距离，使用下式，
Figure 544197DEST_PATH_IMAGE032
其中，BD为观测点B和树基点D之间的距离；
在△ABD中，
Figure 647282DEST_PATH_IMAGE033
Figure 416655DEST_PATH_IMAGE034
Figure 436433DEST_PATH_IMAGE035
存在关系，
Figure 269DEST_PATH_IMAGE036
Figure 590650DEST_PATH_IMAGE037
Figure 412982DEST_PATH_IMAGE038
Figure 772419DEST_PATH_IMAGE039
其中，
Figure 772736DEST_PATH_IMAGE040
为树木倾斜时的树体高度；
Figure 102611DEST_PATH_IMAGE041
Figure 479365DEST_PATH_IMAGE042
Figure 958888DEST_PATH_IMAGE043
为树木倾斜时的树干长度；
Figure 644953DEST_PATH_IMAGE044
Figure 944348DEST_PATH_IMAGE045
Figure 124793DEST_PATH_IMAGE046
Figure 442511DEST_PATH_IMAGE047
为树木倾斜时的树冠长度。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本方案可以结合待测树木，在其附近可以观测到的范围内根据地形情况任选两点作为观测点和参考点，通过简单的距离和角度测量，便可获取的树木的整体高度及树干部分和树冠部分的长度。本方案进行实施时，对测量设备没有过高需求，可以借助现有的简单设备，如激光测距仪、电子数显量角器等进行实施，从而在设备的操作难度上和设备成本上也均有所降低。
本方案测量过程中无视测量者与待测目标树间的地形条件，尤其是在不可通达的地形条件下，本方案的优势更明显，另外本方案的测量精度取决于观测点和参考点间的距离和几个角度的测量精度，在现有的技术水平下这几个边角的测量简单易行，精度可控，因此更容易获得高精度的测量结果。
附图说明
图1为本发明实施例1的测量原理示意图。
图2为本发明实施例3的测量原理示意图。
图3为本发明实施例4的测量装置结构图。
图4为图3的A局部放大图。
图5为图3的B局部放大图。
图6为图3的C局部放大图。
图7为图6的A局部放大图。
图8为本发明实施例9的垫块结构示意图。
1、底座；11、基板；12、插杆；13、连接筒；2、支撑组件；21、主支杆；22、限位板；23、主托板；24、转台；241、转动块；242、承载台；25、定位管；251、紧固螺栓；252、圆形水准泡；26、大观察槽；27、调节环；3、大测角器；31、定边尺；32、动边尺；33、锁紧旋钮；34、瞄具；35、把手；351、水准泡；4、小测角器；41、安装架；42、铅锤转轴；43、铅锤；44、小角度尺；441、小定边尺；442、小动边尺；443、小观察槽；44、转杆；5、垫块；51、敲击块。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。当然，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。
实施例1
参见图1，本发明提供一种任意地形条件下树高树干长冠长高精度测量方法，包括步骤，
S1、在测量环境中选取两个不同位置的点，其中一个为观测点B，另一个为参考点C；观测点B和参考点C的选取条件为，观测点和参考点可分别无障碍的观察到与待测树木顶点A及树基点D，也就是树尖位置及树干和地面接触的位置；
S2、测量观测点B和参考点C之间的间距a，间距a的测量可选用激光测距仪；
测量观测点B和参考点C之间的间距a，具体为，在所述观测点B和参考点C处分别竖直设立标志杆L1和标志杆L2，在所述标志杆L1和标志杆L2的杆体上分别选取一个测量点，测量标志杆L1和标志杆L2的两个杆间距测量点之间的距离，从而获得参考点B和参考C之间的间距a；
所述测量点的选取方法为，将标志杆L1和标志杆L2竖直设置在观测位置的地面上，以标志杆L1和标志杆L2所在地面为起点，以相同的高度分别在所述标志杆L1和标志杆L2的选取一个点作为所述测量点。即标志杆L1和标志杆L2上的测量点与其对应标志杆所在地面地表的垂直距离相等。此处的高度数值可选为测量点距离地面1.5米处。
S3、将参考点C在观测点B所在水平面上的竖直投影记为参考投影点E，测量参考点 C相对于观测点B在水平线上的倾角∠CBE的度数
Figure 784631DEST_PATH_IMAGE001
，得出观测点B和参考投影点E的间距；
测量参考点C相对于观测点B在水平线上的倾角∠CBE的度数
Figure 836900DEST_PATH_IMAGE001
，具体为，以所述标 志杆L1和标志杆L2上的所述测量点为观测点；
以两个所述测量点的连线，及所述标志杆L1的测量点朝向标志杆L2的水平线形成 夹角为倾角∠CBE，从而获得参考点C相对于观测点B在水平线上的倾角∠CBE的度数
Figure 539146DEST_PATH_IMAGE001
。
得出观测点B和参考投影点E的间距，具体为，根据获取的倾角∠CBE，采用下式进行，
Figure 993261DEST_PATH_IMAGE048
其中，BE为观测点B和参考投影点E之间的间距。
S4、将树基点D位于观测点B所在水平面的竖直投影点记为树投影点O，通过标志杆L1、标志杆L2及待测树木的位置，确定出∠BOE的度数，从而得出树投影点O与观测点B之间的间距；
确定出∠BOE的度数，具体为，以标志杆L1、标志杆L2的轴线，及所述贯穿所述树基 点D的竖直线为测量参考，从而测量获得在观测点B所在的水平面上，树投影点O、观测点B和 参考投影点E形成夹角∠OBE的度数
Figure 771861DEST_PATH_IMAGE006
，测量夹角∠OEB的度数
Figure 45848DEST_PATH_IMAGE007
，则可得出，在△OBE中，
Figure 820293DEST_PATH_IMAGE049
即
Figure 128915DEST_PATH_IMAGE050
∠BOE为观测点B、树投影点O和参考投影点E在观测点B所在水平面上形成的夹角， 度数记为
Figure 812837DEST_PATH_IMAGE010
。
确定树投影点O与观测点B之间的间距，具体为，
在△OBE中，利用面积公式，推导出边角关系如下，
Figure 823387DEST_PATH_IMAGE051
于是可得OB的长，
Figure 883747DEST_PATH_IMAGE052
OB为树投影点O与观测点B之间的间距。
S5、测量树基点D相对于观测点B的倾角∠OBD的度数
Figure 781296DEST_PATH_IMAGE002
，根据S4得到树投影点O和 观测点B的间距，从而得到树投影点O和树基点D的间距；
树投影点O到树基点D的距离获取，具体为，在直角三角形△OBD中，根据下式，
Figure 150966DEST_PATH_IMAGE053
OD为树投影点O至树基点D之间的距离。
S6、选定树干上的第一分枝点P，测量第一分枝点P相对于观测点B的倾角∠OBP度 数
Figure 399545DEST_PATH_IMAGE003
；从而获得树投影点O和第一分枝点P的间距；
树投影点O和第一分枝点P间距计算方法为，使用公式，
Figure 263596DEST_PATH_IMAGE054
OP为树投影点O到第一分枝点P的距离。
S7、测量顶点A相对于观测点B的倾角∠OBA的度数
Figure 281230DEST_PATH_IMAGE004
，从而获得树投影点O和顶点A 的间距，进而获得待测树体高度数值。
树投影点O和顶点A间距的计算方法为，使用公式，
Figure 821802DEST_PATH_IMAGE055
OA为树投影点到顶点A的距离。
其中，
Figure 557677DEST_PATH_IMAGE002
为
Figure 225419DEST_PATH_IMAGE016
的度数，
Figure 95896DEST_PATH_IMAGE003
为
Figure 823681DEST_PATH_IMAGE017
的度数，
Figure 781273DEST_PATH_IMAGE004
为
Figure 236394DEST_PATH_IMAGE018
的度数，
Figure 963041DEST_PATH_IMAGE019
可以分别通过测量器具直接测量获得。
待测树体高度数值包括树整体高度、树干长度及树冠长度；树整体高度为，
Figure 861727DEST_PATH_IMAGE056
从而可得，
Figure 290303DEST_PATH_IMAGE021
Figure 299848DEST_PATH_IMAGE022
H为待测树木整体高度；
树干长度为，
Figure 146581DEST_PATH_IMAGE057
从而可得，
Figure 668698DEST_PATH_IMAGE058
Figure 600882DEST_PATH_IMAGE025
为树干长度；
树冠长度为，
Figure 882959DEST_PATH_IMAGE059
从而可得，
Figure 101975DEST_PATH_IMAGE027
Figure 811305DEST_PATH_IMAGE028
为树冠长度。
实施例2
在实施例1的基础上，倾角∠CBE的度数
Figure 230785DEST_PATH_IMAGE001
，和倾角∠OBD的度数
Figure 831399DEST_PATH_IMAGE002
，在实际测量时 主要可分为以下三种情况。
（1）当
Figure 387146DEST_PATH_IMAGE060
时，即为复杂地形条件下坡面测树，根据上述公式进行测 量和计算可以分别获取到待测树木整体高度H，树干长度
Figure 532956DEST_PATH_IMAGE025
及树冠长度
Figure 423421DEST_PATH_IMAGE028
。
（2）当
Figure 312879DEST_PATH_IMAGE061
，即观测点B和参考点C在同一水平面，而树木在坡面上，此 时坡面树高、树干高、树冠冠长的测量计算公式变为：
待测树木整体高度：
Figure 988711DEST_PATH_IMAGE062
树干长度：
Figure 289111DEST_PATH_IMAGE063
树冠长度：
Figure 417605DEST_PATH_IMAGE064
该三式分别为观测点B和参考点C在同一水平面，而树木在坡面上的树高、树干高、树冠冠长的测量计算公式。
（3）当
Figure 97372DEST_PATH_IMAGE065
，即为观测点B和参考点C在同一水平面上，此时为平地上 的树木测量，此时的树高、树干长、树冠长的测量计算公式为：
待测树木整体高度：
Figure 893290DEST_PATH_IMAGE066
树干长度：
Figure 380903DEST_PATH_IMAGE067
树冠长度：
Figure 245960DEST_PATH_IMAGE068
该三式即为平地条件下竖直生长的树高、树干高、树冠长的测量计算公式。
实施例3
在实施例1的基础上，本方案步骤还包括S8、判定待测树木是否为竖直生长；
参见图2，
Figure 477221DEST_PATH_IMAGE069
为竖直贯穿树基点D的直线；
Figure 596487DEST_PATH_IMAGE070
分别为A点、P点在线
Figure 504269DEST_PATH_IMAGE069
上的 垂线垂足，即在线
Figure 607354DEST_PATH_IMAGE069
上的水平投影点；
Figure 642306DEST_PATH_IMAGE071
分别为P点和A点在水平面OEB上的竖直投 影点；
Figure 130925DEST_PATH_IMAGE072
为树体的倾斜角，度数为
Figure 960341DEST_PATH_IMAGE029
。
如果待测树木为竖直生长，则待测树木整体高度H为真实树高；
如果待测树木为倾斜生长，则通过待测树木相对于竖直方向的倾角进行数值修正，从而获取真实树高；
判定待测树木是否为竖直生长，具体为，在所述标志杆L1和标志杆L2上的测量点 处设置铅锤，将标志杆L1与标志杆L2的杆身分别与待测树体的中线重合，测量两条铅锤线 与标志杆L1和标志杆L2之间的夹角，取两个夹角中的最大值记为
Figure 816301DEST_PATH_IMAGE029
，
Figure 375983DEST_PATH_IMAGE029
为树体的倾斜角的 度数；
如果
Figure 735420DEST_PATH_IMAGE030
，则树体为竖直生长，待测树木整体高度为真实树木高度；
如果
Figure 735737DEST_PATH_IMAGE031
，则树体为倾斜生长。
当判定待测树木为倾斜生长时，对于真实树高值的修正方法为，
获取观测点B和树基点D之间的距离，使用下式，
Figure 62682DEST_PATH_IMAGE073
其中，BD为观测点B和树基点D之间的距离；
在△ABD中，
Figure 439437DEST_PATH_IMAGE074
Figure 653381DEST_PATH_IMAGE075
Figure 73866DEST_PATH_IMAGE076
存在关系，
Figure 373261DEST_PATH_IMAGE077
Figure 271816DEST_PATH_IMAGE078
Figure 605845DEST_PATH_IMAGE079
Figure 213544DEST_PATH_IMAGE080
其中，
Figure 240713DEST_PATH_IMAGE040
为树木倾斜时的树体高度；
Figure 693691DEST_PATH_IMAGE081
Figure 882227DEST_PATH_IMAGE082
Figure 644515DEST_PATH_IMAGE043
为树木倾斜时的树干长度；
Figure 918502DEST_PATH_IMAGE083
Figure 440750DEST_PATH_IMAGE084
Figure 733060DEST_PATH_IMAGE085
Figure 416982DEST_PATH_IMAGE047
为树木倾斜时的树冠长度。
实施例4
参见图3至图7，结合本方案方法，本方案提出一种角度测量装置，装置本身包括从下至上依次设置的底座1、支撑组件2及大测角器3；
所述大测角器3包括角度测量尺，角度测量尺包括定边尺31与动边尺32，定边尺31和动边尺32的一端通过转轴转动连接，连接处设置有锁紧旋钮33，定边尺31和动边尺32的尺体一侧均设置有用于远距离瞄准定位的瞄具34。
角度测量尺选用数显角度测量尺，定边尺31的尺体上设置有显示屏，数显角度测量尺为现有技术，在此不再赘述。
所述底座1包括基板11，基板11下侧面中部竖直固定设置有插杆12，所述插杆12底端为尖端，所述基板11上侧面设置连接筒13，连接筒13下端与所述基板11球铰连接；连接筒13内部中空，且内壁设置有内螺纹；
所述支撑组件2包括主支杆21，主支杆21底端与所述连接筒13螺纹连接，所述主支杆21底端设置外螺纹，设置有外螺纹的螺纹部上侧设置有限位板22；所述主支杆21顶端固定设置主托板23，主托板23上表面设置转台24，所述转台24包括位于底部的转动块241，所述转动块241下侧面与所述主托板23上表面转动连接，所述转动块241上部铰接承载台242；
所述承载台242包括与所述转动块241上部铰接的支杆，支杆顶端固定设置台板，所述台板与所述定边尺31及动边尺32的转轴同轴转动连接。
支杆和转动块22的铰接处设置有锁紧螺栓。
转台24为万向转动结构，在森林计测工作中，因为树木的生长可能存在多种情况，而需要量取的角度从竖直到水平方向均可能涉及，所以采用转台2便于对工具本体3的控制使用。
定边尺31与动边尺32连接的一端外侧连接把手35。把手35连接于工具本体3的一侧，更加便于工作人员对工具本体3进行操作。
所述把手35上设置有长条状的水准泡351。
所述主支杆21的杆体上套设定位管25，定位管25与主支杆21滑动连接，所述定位管25的管壁上开设有螺纹孔，螺纹连接紧固螺栓251，定位管25管壁外侧固定设置有圆形水准泡252。
定位管25的管壁外侧还设置有用于测量树木倾斜生长角度的小测角器4，所述小测角器4包括安装架41，安装架41与定位管25外壁固定连接，安装架41上设置铅锤转轴42，所述铅锤转轴42的轴线与所述主支杆21的轴线方向垂直；铅锤转轴42的轴杆上开设贯通孔，贯通孔方向为轴杆截面的直径方向，铅锤43的挂绳上端穿过该贯通孔，且铅锤43挂绳的顶端打结；
铅锤转轴42的轴杆端部同轴转动设置转杆44，转杆44上开设有通槽，通槽内滑动连接小角度尺44；
小角度尺44同样为数显角度测量尺，小角度尺44包括小定边尺441及小动边尺442，小定边尺441贯穿所述通槽，且通过通槽与所述铅锤转轴42滑动连接，小动边尺442为折叠尺体，两段尺体的连接处铰接；小定边尺441的尺体上开设有小观察槽443。
如果树木倾斜生长，结合本方案的测量方法，将主支杆21倾斜，令其与树木中线对 齐，转动定位管25，令小测角器4位于主支杆21相对于水平线小角度一侧，等铅锤43处于竖 直静止状态后，转动转杆44，通过小观察槽443观察，令小定边尺441和铅锤43的挂绳位于同 一直线上，然后滑动小定边尺441，调节小动边尺442的角度，令其与主支杆21的轴线平行。 如果在拉动小定边尺441后，小动边尺442和主支杆21的间距仍然过大，可以将小动边尺442 折叠，通过折叠来增加小动边尺442的宽度，令其更容易贴近主支杆21的外壁。通过读取小 定边尺441上的显示屏，便可读出树木倾斜角度，也就是
Figure 912685DEST_PATH_IMAGE086
。
本装置采用独脚架式的支立形式，结合本方案提供测量方法，在测量时可以更灵活的调整主支杆21的方向，因为有很大部分情况树木是倾斜生长的，因此，在需要将主支杆21倾斜然后观察树木倾斜角度时，本装置的结构更加方便使用。
实施例5
在实施例4的基础上，每个瞄具34均包括两个准星，两个准星之间留有间距。
每个瞄具34设置两个准星，能够把视线观测的方向位置固定住，不至于随观测者视线的变动而发生变化，从而确保视线和瞄准星所附着的尺子之间保持平行线，能保证视线观测出来的角度和量角器测量出来的角度大小相等。
定边尺31与动边尺32连接的一端外侧固定连接把手35。把手35连接于工具本体3的一侧，更加便于工作人员对工具本体3进行操作。
两个瞄具34的准星相同，定边尺31和动边尺32上的瞄具34高度要一致，才能保证瞄具视线观测到的角度和出的角度和角度测量尺测量出的角度大小一致。在实际设计制造时，每个瞄具34的两个准星之间间距无需过大，可以降低制造难度。采用这一形式的瞄具34无需额外供电，对于野外计测作业环境适用性极高。
瞄具34也可以选用红光激光发射类瞄具，结合视镜观察激光打到树木上的红色标记来配合定边尺31和动边尺32的使用。
进行角度测量时，结合瞄具34分别确定定边尺31和动边尺32的朝向角度，根据定边尺31上的显示屏进行角度读数即可。
实施例6
在实施例4或5的基础上，所述主支杆21的杆体上开设有径向贯通杆体的大观察槽26，大观察槽26沿主支杆21的轴线开设。当需要观测树木是否倾斜时，令主支杆21倾斜，使其与树木中线对齐，通过大观察槽26观察被测树木，确保主支杆21和树木中线是否基本对齐。
实施例7
在实施例6的基础上，所述大观察槽26内设置透镜，所述透镜整体为矩形条状，透镜朝向主支杆21径向两侧均为内凹的弧形面，两个弧形面圆心的连线与所述主支杆21的轴线垂直且相交。
通过透镜的设置，可以扩大透过大观察槽26获取的观察面积，而考虑到测量方法中，需要确保主支杆21和树木倾斜中线对其，采用这一形式的透镜，不会缩小树木的纵向图像，而仅仅是收窄树木的横向宽度，因此可以更容易的观察树木在大观察槽26内是否居中。
实施例8
在实施例6的基础上，所述大观察槽26的两侧设置弹性的透明膜，大观察槽26内填充透明液体，大观察槽26上方的主支杆21杆体内部开设空腔，空腔内设置活塞，活塞在空腔内沿主支杆21轴向滑动运动，且不转动，空腔和大观察槽26内部空间连通；
活塞上侧固定连接活塞杆，活塞杆为丝杆，所述主支杆21上转动设置调节环27，调节环27与所述活塞杆螺纹连接。
通过这一结构，当调节环27驱动活塞杆下移时，大观察槽26两侧的透明膜向外突出，此时大观察槽26呈凸透镜状态，反之，活塞杆上移时，透明膜内凹，大观察26呈凹透镜状态。根据实际使用观测过程中与树木的距离，可以调节大观察槽26的状态，便于更好的进行观测树木影像在大观察槽26内的状态，确保主支杆21与树木中线对齐，从而提高最终的测量精度。
实施例9
参见图8，在实施例4至实施例8任一的基础上，本装置还包括垫块5。
所述基板11上开设四个定位孔，垫块5上部为敲击块51，敲击块51上侧面开设有碟形凹槽，敲击块下侧面固定连接四根立柱，立柱底端固定设置销杆，销杆与定位孔对应。使用时，首先将底座1摆放在要设置的位置，然后将垫块51插设在基板11上，之后用重物敲击垫块，直至插杆12***地表之后，取下垫块5，支撑组件2等即可完成装置架设。因为考虑到使用环境中可能存在不容易架设底座1的环境，通过垫块5，可以大力敲击，而避免装置其它部分组件损坏。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种任意地形条件下树高树干长冠长高精度测量方法，其特征在于，包括步骤，
S1、在测量环境中选取两个不同位置的点，其中一个为观测点B，另一个为参考点C；观测点B和参考点C的选取条件为，观测点和参考点可分别无障碍的观察到与待测树木顶点A及树基点D；
S2、测量观测点B和参考点C之间的间距a；
S3、将参考点C在观测点B所在水平面上的竖直投影记为参考投影点E，测量参考点C相对于观测点B在水平线上的倾角∠CBE的度数，得出观测点B和参考投影点E的间距；
S4、将树基点D位于观测点B所在水平面的竖直投影点记为树投影点O，通过标志杆L1、标志杆L2及待测树木的位置，确定出∠BOE的度数，从而得出树投影点O与观测点B之间的间距；
S5、测量树基点D相对于观测点B的倾角∠OBD的度数，根据S4得到树投影点O和观测点B的间距，从而得到树投影点O和树基点D的间距；
S6、选定树干上的第一分枝点P，测量第一分枝点P相对于观测点B的倾角∠OBP度数；从而获得树投影点O和第一分枝点P的间距；
S7、测量顶点A相对于观测点B的倾角∠OBA的度数，从而获得树投影点O和顶点A的间距，进而获得待测树体高度数值。
2.根据权利要求1所述的任意地形条件下树高树干长冠长高精度测量方法，其特征在于，所述S2中，测量观测点B和参考点C之间的间距a，具体为，在所述观测点B和参考点C处分别竖直设立标志杆L1和标志杆L2，在所述标志杆L1和标志杆L2的杆体上分别选取一个测量点，测量标志杆L1和标志杆L2的两个杆间距测量点之间的距离，从而获得参考点B和参考C之间的间距a；
所述测量点的选取方法为，将标志杆L1和标志杆L2竖直设置在观测位置的地面上，以标志杆L1和标志杆L2所在地面为起点，以相同的高度分别在所述标志杆L1和标志杆L2的选取一个点作为所述测量点。
3.根据权利要求2所述的任意地形条件下树高树干长冠长高精度测量方法，其特征在 于，所述S3测量参考点C相对于观测点B在水平线上的倾角∠CBE的度数
Figure 996407DEST_PATH_IMAGE001
，具体为，以所述 标志杆L1和标志杆L2上的所述测量点为观测点；
以两个所述测量点的连线，及所述标志杆L1的测量点朝向标志杆L2的水平线形成夹角 为倾角∠CBE，从而获得参考点C相对于观测点B在水平线上的倾角∠CBE的度数
Figure 893955DEST_PATH_IMAGE001
。
4.根据权利要求3所述的任意地形条件下树高树干长冠长高精度测量方法，其特征在于，所述S3中，得出观测点B和参考投影点E的间距，具体为，根据获取的倾角∠CBE，采用下式进行，
Figure 263626DEST_PATH_IMAGE002
其中，BE为观测点B和参考投影点E之间的间距。
5.根据权利要求4所述的任意地形条件下树高树干长冠长高精度测量方法，其特征在于，所述S4中，确定出∠BOE的度数，具体为，以标志杆L1、标志杆L2的轴线，及所述贯穿所述树基点D的竖直线为测量参考，从而测量获得在观测点B所在的水平面上，树投影点O、观测点B和参考投影点E形成夹角∠OBE的度数，测量夹角∠OEB的度数，则可得出，
Figure 512204DEST_PATH_IMAGE003
∠BOE为观测点B、树投影点O和参考投影点E在观测点B所在水平面上形成的夹角。
6.根据权利要求5所述的任意地形条件下树高树干长冠长高精度测量方法，其特征在于，所述S4中，确定树投影点O与观测点B之间的间距，具体为，
Figure 845097DEST_PATH_IMAGE004
OB为树投影点O与观测点B之间的间距。
7.根据权利要求6所述的任意地形条件下树高树干长冠长高精度测量方法，其特征在于，所述S5中得到树投影点O到树基点D的距离，具体为，根据下式，
Figure 111999DEST_PATH_IMAGE005
OD为树投影点O至树基点D之间的距离；
所述S6中，树投影点O和第一分枝点P间距计算方法为，使用公式，
Figure 668882DEST_PATH_IMAGE006
OP为树投影点O到第一分枝点P的距离；
所述S7中，树投影点O和顶点A间距的计算方法为，使用公式，
Figure 139178DEST_PATH_IMAGE007
OA为树投影点到顶点A的距离。
8.根据权利要求1-7所述的任意地形条件下树高树干长冠长高精度测量方法，其特征在于，所述S7中，待测树体高度数值包括树整体高度、树干长度及树冠长度；树整体高度为，
Figure 525029DEST_PATH_IMAGE008
H为待测树木整体高度；
树干长度为，
Figure 397170DEST_PATH_IMAGE009
Figure 124954DEST_PATH_IMAGE010
为树干长度；
树冠长度为，
Figure 69164DEST_PATH_IMAGE011
Figure 275017DEST_PATH_IMAGE012
为树冠长度。
9.根据权利要求1-8所述的任意地形条件下树高树干长冠长高精度测量方法，其特征在于，还包括S8、判定待测树木是否为竖直生长；
如果待测树木为竖直生长，则待测树木整体高度H为真实树高；
如果待测树木为倾斜生长，则通过待测树木相对于竖直方向的倾角进行数值修正，从而获取真实树高；
判定待测树木是否为竖直生长，具体为，在所述标志杆L1和标志杆L2上的测量点处设 置铅锤，将标志杆L1与标志杆L2的杆身分别与待测树体的中线重合，测量两条铅锤线与标 志杆L1和标志杆L2之间的夹角，取两个夹角中的最大值记为
Figure 267244DEST_PATH_IMAGE013
，
Figure 149619DEST_PATH_IMAGE013
为树体的倾斜角的度 数；
如果
Figure 594506DEST_PATH_IMAGE014
，则树体为竖直生长，待测树木整体高度为真实树木高度；
如果
Figure 604051DEST_PATH_IMAGE015
，则树体为倾斜生长。
10.根据权利要求1-9所述的任意地形条件下树高树干长冠长高精度测量方法，其特征在于，当S8中，判定待测树木为倾斜生长时，对于真实树高值的修正方法为，
获取观测点B和树基点D之间的距离，使用下式，
Figure 434472DEST_PATH_IMAGE016
其中，BD为观测点B和树基点D之间的距离；
在△ABD中，
Figure 504059DEST_PATH_IMAGE017
Figure 170664DEST_PATH_IMAGE018
Figure 967588DEST_PATH_IMAGE019
其中，
Figure 934407DEST_PATH_IMAGE020
为树木倾斜时的树体高度；
Figure 643737DEST_PATH_IMAGE021
Figure 328796DEST_PATH_IMAGE022
为树木倾斜时的树干长度；
Figure 666761DEST_PATH_IMAGE023
Figure 488086DEST_PATH_IMAGE024
为树木倾斜时的树冠长度。
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