RU2412587C2 - Method to measure location and cruising characteristics of recorded trees - Google Patents

Abstract

FIELD: agriculture.

SUBSTANCE: method includes selection of basic point relative to area with recorded trees. By image of section with recorded trees, built by photographing device with focus arranged above basic point at height of 1.3 m from soil, and mark arranged at previously measured distance from basic point at height of 1.3 m from soil, coordinates are calculated for location of recorded trees by formulas

where x_1, y₁ - coordinates of position of recorded tree base in plane of forest plantation; φ ₁, ξ₁ - coordinates of image of recorded tree base point in plane of image; H₀ - height of mark above plane of forest plantation; D₀ - distance from focus to mark; h₀ - image of height of mark location above plane of forest plantation; and their diametres at height of 1.3 m from soil by formula

d₁₃ - image of diametre of recorded tree at height of 1.3 m; d₀ - distance from focus to plane of image, provided that mark image is located in the centre of image.

EFFECT: method makes it possible to simplify measurements of coordinates of location of recorded trees in forest plantation and their cruising properties.

2 dwg

Description

Изобретение относится к измерению пространственного положения и таксационных характеристик деревьев лесонасаждений в лесной отрасли в ходе лесоустройства при выполнении таксационных обследований лесов.The invention relates to measuring the spatial position and taxation characteristics of trees in the forest industry during forest management while performing taxation surveys of forests.

Известен способ измерения учетного дерева (RU 2224418 С1, A01G 23/02, опубл. 27.02.2004), включающий выбор базовой точки, измерение расстояния до учетного дерева, метку (нуль-пункт), принимаемую на высоте 1,3 м от поверхности грунта по стволу учетного дерева, изображение учетного дерева с нанесенными характерными точками. Учетное дерево измеряется с нескольких базовых точек и результаты замеров наносятся на изображение.A known method of measuring a counting tree (RU 2224418 C1, A01G 23/02, publ. 02.27.2004), including selecting a base point, measuring the distance to a counting tree, a mark (zero point), taken at a height of 1.3 m from the ground surface along the trunk of the accounting tree, the image of the accounting tree with marked characteristic points. The accounting tree is measured from several base points and the measurement results are applied to the image.

Основным недостатком этого способа является измерение расстояния до учетного дерева и его таксационных характеристик не по фотоизображению, а на реальной местности. Кроме того, используется ручной инструмент теодолит и требуется большое время для снятия показаний.The main disadvantage of this method is the measurement of the distance to the accounting tree and its taxation characteristics not from the photo image, but in real terrain. In addition, a theodolite hand tool is used and it takes a long time to take readings.

Изобретение решает задачу разработки способа построения плана участка лесонасаждения с указанием местоположения учетных деревьев и их таксационных характеристик по фотографическому изображению этого участка с достижением технического результата - упрощение измерения координат местоположения учетных деревьев и их таксационных характеристик.The invention solves the problem of developing a method for constructing a plan of a forest planting site indicating the location of the accounting trees and their tax characteristics according to the photographic image of this site with the achievement of a technical result — simplifying the measurement of the coordinates of the location of the accounting trees and their tax characteristics.

Этот технический результат достигается тем, что в способе измерения местоположения и таксационных характеристик учетных деревьев, включающем выбор базовой точки относительно участка с учетными деревьями и нанесение метки, согласно изобретению, по изображению участка с учетными деревьями, построенному устройством фотографирования с фокусом, расположенным над базовой точкой на высоте 1,3 м от грунта, и меткой, расположенной на предварительно измеренном расстоянии от базовой точки на высоте 1,3 м от грунта, вычисляют координаты местоположения учетных деревьев по формуламThis technical result is achieved in that in a method for measuring the location and taxation characteristics of accounting trees, including selecting a base point relative to a plot with accounting trees and marking, according to the invention, from an image of a plot with accounting trees constructed by a photographing device with a focus located above the base point at a height of 1.3 m from the ground, and the coordinates located at a previously measured distance from the base point at a height of 1.3 m from the ground, calculate the location coordinates Nia accounts trees by the formulas

где x₁, y₁ - координаты положения основания учетного дерева в плоскости лесонасаждения; φ₁, ξ₁ - координаты изображения точки основания учетного дерева в плоскости изображения; Н_о - высота метки над плоскостью лесонасаждения; D_o - расстояние от фокуса до метки; h_o - изображение высоты расположения метки над плоскостью лесонасаждения; и их диаметры на высоте 1,3 м от грунта по формулеwhere x ₁ , y ₁ - the coordinates of the position of the base of the accounting tree in the plane of afforestation; φ ₁ , ξ ₁ - image coordinates of the base point of the counting tree in the image plane; H _about - the height of the mark above the forest stand; D _o - the distance from the focus to the mark; h _o - the image of the height of the label above the plane of afforestation; and their diameters at a height of 1.3 m from the ground according to the formula

где d₁₃ - изображение диаметра учетного дерева на высоте 1,3 м; d_o - расстояние от фокуса до плоскости изображения;where d ₁₃ is the image of the diameter of the accounting tree at a height of 1.3 m; d _o - the distance from the focus to the image plane;

при условии, что отображение метки располагается в центре изображения.provided that the label display is located in the center of the image.

Достоинство этого способа заключается в том, что, произведя одно измерение расстояния метки до базовой точки и выполнив фотографирование исследуемого лесного участка, получают реальное местоположение и таксационные характеристики всех изображенных деревьев, проводя измерения на фотоизображении. Эти измерения легко выполнить с помощью компьютера. При этом отпадает необходимость находиться в лесном массиве. Например, выполнив фотографирование всех требуемых лесных участков, остальную работу по определению местоположения (плана расположения учетных деревьев на местности) и таксационных характеристик можно перенести в офис.The advantage of this method is that, having made one measurement of the distance of the mark to the base point and having taken photographs of the forest area under study, one obtains the real location and taxation characteristics of all the trees depicted, taking measurements on the photo image. These measurements are easy to take using a computer. In this case, there is no need to be in the forest. For example, by photographing all the required forest areas, the rest of the work on determining the location (plan of location of accounting trees in the area) and taxation characteristics can be transferred to the office.

Схема способа измерения местоположения и таксационных характеристик учетных деревьев показана на чертежах, где на фиг.1 представлены схематично в аксонометрической проекции участок с учетными деревьями (плоскость L), фокус устройства фотографирования учетных деревьев и плоскость получаемого изображения (плоскость F); на фиг.2 - развертка плоскостей F и L с указанием характерных точек привязки учетных деревьев и устройства фотографирования. A diagram of a method for measuring the location and taxation characteristics of accounting trees is shown in the drawings, where Fig. 1 shows a schematic perspective view of a plot with accounting trees (plane L), the focus of the photographing device of accounting trees and the plane of the resulting image (plane F); figure 2 is a scan of the planes F and L indicating the characteristic anchor points of the accounting trees and the photographing device.

Ниже показана расшифровка назначения характерных точек:The decoding of the assignment of characteristic points is shown below:

X, Y - координатные оси участка лесонасаждения;X, Y - coordinate axis of the afforestation;

ξ, φ - координатные оси изображения;ξ, φ are the coordinate axes of the image;

F - плоскость изображения;F is the image plane;

L - плоскость участка лесонасаждения;L is the plane of the afforestation;

К - линия пересечения плоскостей F и L;K is the intersection line of the planes F and L;

1 - основание учетного дерева;1 - the base of the accounting tree;

1В - вершина учетного дерева;1B is the top of the accounting tree;

1n' - проекция точки 1 на плоскость F;1n 'is the projection of point 1 onto the plane F;

1n - точка пересечения линии К и луча, проходящего через точку 1 и точку Фn;1n is the point of intersection of the line K and the ray passing through point 1 and the point Фn;

1' - точка пересечения плоскости F и луча, проходящего через точку 1 и точку Ф;1 'is the point of intersection of the plane F and the ray passing through point 1 and point Ф;

1В' - точка пересечения плоскости F и луча, проходящего через точку 1В и точку Ф;1B 'is the point of intersection of the plane F and the ray passing through point 1B and point F;

Ф - фокус устройства получения изображения;F is the focus of the image acquisition device;

Фn - базовая точка, проекция фокуса Ф на плоскость L;Фn is the base point, the projection of the focus of Ф on the plane L;

Ф' - проекция фокуса Ф на плоскость F;Ф 'is the projection of the focus of Ф on the plane F;

Фn' - проекция точки Фn на плоскость F;Фn 'is the projection of the point Фn onto the plane F;

М - метка;M is the label;

Мn - проекция метки М на плоскость L;Mn is the projection of the label M onto the plane L;

М' - точка пересечения плоскости F и луча, проходящего через метку М и фокус Ф;M 'is the intersection point of the plane F and the beam passing through the mark M and focus F;

Mn' - точка пересечения плоскости F и луча, проходящего через точку Мn и точку Ф.Mn 'is the intersection point of the plane F and the ray passing through the point Mn and point F.

Способ измерения местоположения учетных деревьев заключается в следующем. Устройство фотографирования располагают возле участка с учетными деревьями таким образом, чтобы его фокус Ф располагался на высоте H_o=1,3 м (фиг.1, плоскость L) над базовой точкой Фn. На этом участке, на предварительно измеренном расстоянии D_o, на высоте H_o=1,3 м располагается метка М и производится построение изображения и его фиксирование в плоскости F (получают фотографию лесного массива) (фиг.1, фиг.2). В качестве метки может быть использован любой объект, например, ствол дерева, на котором на высоте 1.3 м наносят симметричный знак (круг, квадрат, крест и т.д.). Основное требование к метке, чтобы ее цвет и яркость выделялись на общем фоне. На фотографии лесного массива (плоскость изображения F) строятся оси координат с началом отсчета в точке Ф'(М'). Горизонтальная ось φ располагается параллельно линии К (фиг.2), а вертикальная ось ξ - перпендикулярно линии К. На реальной плоскости L участка учетных деревьев начало отсчета для осей координат выбирается в базовой точке Фn (фиг.2). Ось X располагается параллельно линии К, а ось Y - перпендикулярно линии К. На карте участка лесонасаждений отмечают положение базовой точки Фn и метки М. Через эти точки проводится ось Y и перпендикулярно ей в базовой точке Фn проводится ось X. При этом существует взаимно однозначное соответствие между точками реальной плоскости L и точками плоскости изображения F. Формулы преобразования координат точек плоскости изображения F в координаты точек плоскости L имеют следующий вид:A method for measuring the location of accounting trees is as follows. The photographing device is located near the site with accounting trees so that its focus Ф is located at a height of H _o = 1.3 m (Fig. 1, plane L) above the base point Фn. In this section, at a pre-measured distance D _o , at a height H _o = 1.3 m, the mark M is located and the image is built and fixed in the F plane (a photograph of the forest is obtained) (Fig. 1, Fig. 2). Any object can be used as a mark, for example, a tree trunk, on which a symmetrical sign (circle, square, cross, etc.) is applied at a height of 1.3 m. The main requirement for a label is that its color and brightness stand out against the general background. In the photograph of the forest (the image plane F), the coordinate axes are plotted with the origin at the point Ф '(М'). The horizontal axis φ is parallel to the line K (Fig. 2), and the vertical axis ξ is perpendicular to the line K. On the real plane L of the segment of the counting trees, the reference point for the coordinate axes is selected at the base point Фn (Fig. 2). The X axis is parallel to the K line, and the Y axis is perpendicular to the K line. On the map of the afforestation plot, the position of the base point Фn and marks М are marked. The Y axis is drawn through these points and the X axis is drawn perpendicular to it at the base point Фn. In this case, there is a one-to-one the correspondence between the points of the real plane L and the points of the image plane F. The formulas for converting the coordinates of the points of the image plane F to the coordinates of the points of the plane L are as follows:

Для получения координат положения учетных деревьев необходимо произвести измерение координат точек основания учетных деревьев на изображении (плоскость F, фиг.1 и 2) и, воспользовавшись формулой (1), произвести вычисление координат этих точек для плоскости L. Далее, используя масштаб карты участка, на нем строится положение учетных деревьев.To obtain the coordinates of the position of the accounting trees, it is necessary to measure the coordinates of the points of the base of the accounting trees in the image (plane F, Figs. 1 and 2) and, using formula (1), calculate the coordinates of these points for the plane L. Next, using the scale of the map of the plot, on it is built the position of accounting trees.

Способ определения одной из таксационных характеристик - диаметра учетных деревьев D₁₃ на уровне груди (1,3 м от грунта) реализуется следующим образом. На изображении участка на оси φ измеряется диаметр учетного дерева d₁₃. Используя формулу (2) и учитывая (1), вычисляют действительный диаметр учетного дерева D₁₃ The method of determining one of the taxation characteristics - the diameter of the accounting trees D ₁₃ at the chest level (1.3 m from the ground) is implemented as follows. In the image of the plot on the φ axis, the diameter of the counting tree d ₁₃ is measured. Using the formula (2) and taking into account (1), calculate the actual diameter of the counting tree D ₁₃

Claims (1)

Способ измерения местоположения и таксационных характеристик учетных деревьев, включающий выбор базовой точки относительно участка с учетными деревьями и нанесение метки, отличающийся тем, что по изображению участка с учетными деревьями, построенному устройством фотографирования с фокусом, расположенным над базовой точкой на высоте 1,3 м от грунта, и меткой, расположенной на предварительно измеренном расстоянии от базовой точки на высоте 1,3 м от грунта, вычисляют координаты местоположения учетных деревьев по формулам

,

,
где х₁, y₁ - координаты положения основания учетного дерева в плоскости лесонасаждения;
φ₁, ξ₁ - координаты изображения точки основания учетного дерева в плоскости изображения;
H_o - высота метки над плоскостью лесонасаждения;
D_o - расстояние от фокуса до метки;
h_o - изображение высоты расположения метки над плоскостью лесонасаждения;
и их диаметры на высоте 1,3 м от грунта по формуле

,
гдеd₁₃ - изображение диаметра учетного дерева на высоте 1,3 м;
d_o - расстояние от фокуса до плоскости изображения,
при условии, что отображение метки располагается в центре изображения. A method of measuring the location and taxation characteristics of accounting trees, including selecting a base point relative to a plot with accounting trees and applying a mark, characterized in that the image of a plot with accounting trees constructed by a photographing device with a focus located above the base point at a height of 1.3 m from soil, and a label located at a pre-measured distance from the base point at a height of 1.3 m from the soil, calculate the location coordinates of the accounting trees according to the formulas

,

,
where x ₁ , y ₁ - the coordinates of the position of the base of the accounting tree in the plane of afforestation;
φ ₁ , ξ ₁ - image coordinates of the base point of the counting tree in the image plane;
H _o - mark height above the afforestation plane;
D _o - the distance from the focus to the mark;
h _o - the image of the height of the label above the plane of afforestation;
and their diameters at a height of 1.3 m from the ground according to the formula

,
where d ₁₃ is the image of the diameter of the accounting tree at a height of 1.3 m;
d _o - the distance from the focus to the image plane,
provided that the label display is in the center of the image.

Images