專利名稱：一種測量林木胸高形率的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于測量方法，具體涉及一種林業(yè)森林資源調(diào)查中測量林木胸高形 率的方法。
背景技術(shù)：
對于林業(yè)森林資源調(diào)査中而言，林木單株材積的測定是一項(xiàng)十分重要且常規(guī) 的工作。林木單株材積的測定要求除測量單木樹高和直徑之外，還應(yīng)測量樹干 胸高形數(shù)，而胸高形數(shù)由胸高形率而得出，胸高形率是指林木中央部位直徑與
胸高直徑的比值。林業(yè)上測胸高1.3米的直徑簡易，但是測量林木中央部位直 徑十分困難，主要原因是林木中央部位難以定位并且中央部位直徑不容易測量。 過去，林業(yè)界使用過林分速測鏡和光學(xué)多功能測樹儀之類的工具測量林木中央 部位直徑，但由于操作復(fù)雜、讀數(shù)不便、精度不高、效率太低等原因，傳統(tǒng)的 測樹儀基本不用，市面上幾乎沒有單位在生產(chǎn)，這些年來也未見新方法與新工 具的文獻(xiàn)報(bào)道，而且采用直接爬樹測直徑的方法極為原始，不足可取。也正是 由于長期以來樹干中央部位直徑的測定一直缺乏實(shí)用有效的設(shè)備，以此推算樹 干胸高形率與形數(shù)來計(jì)算單木材積。在實(shí)際工作中，單木材積的測定大多數(shù)只 有利用材積表和形高表或者采用粗略的近似公式估計(jì)，十分粗放，因此，導(dǎo)致 森林資源調(diào)查數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、可用性和時(shí)效性受到了很大的影響，直接影響了 森林資源監(jiān)測與管理的成效。林木中央部位直徑的測定與林木胸高形率的測定 是相互可以轉(zhuǎn)換的，測量出林木胸高形率，通過與胸高直徑的計(jì)算也就得到了 巾央部位直徑，反之測量出中央部位直徑通過胸高直徑的計(jì)算也就得到了林木 胸高形率。由于中央部位直徑的測定與林木胸高形率的測定缺乏有效的的方法， 中央部位直徑的測定與林木胸高形率的測定一直成為了林業(yè)界懸而未決的"老 大難"問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種有效的新的測量林木胸高形率的方法。 本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的測量林木胸高形率的方法包括下列步驟
(1) 、選定觀測點(diǎn)0，用儀器分別測量觀測點(diǎn)O至樹頂A的傾角e w，至
樹基B的傾角e基；
(2) 、根據(jù)傾角e頂和e基，用數(shù)學(xué)式 tg0中=(tge頂+ tge基)/2
0中二aretg e中數(shù)模(I )
計(jì)算出觀測點(diǎn)o至樹干中央部位c的傾角e巾，數(shù)模(i)中傾角凡仰角 為正值，俯角為負(fù)值，數(shù)模(I)具有通用性；
(3) 、在觀測點(diǎn)0上，利用儀器分別觀測與樹干中央部位C兩邊M、 N相切 的第一、第二傾斜線0M、 0N，測量出第一、第二傾斜線0M、 ON在水平投影面上 的水平夾角Q中，以同樣的方法，在同一觀測點(diǎn)O觀測與樹干胸高1. 3米部位D1. 3 兩邊K、 F相切的第三、第四傾斜線0K、 0F，測量出第三、第四傾斜線0K、 OF 在水平投影面上的水平夾角Qi.3;
(4) 、根據(jù)水平夾角Q中、Ql3，用數(shù)學(xué)式 q2二d中/di,3二 sin (Q中/2) / sin (Q1.3/2) 數(shù)模(II) 計(jì)算出胸高形率q2。
由此可見，只要通過裝置測量出樹頂與樹基二個(gè)傾角值就可定位樹干中央 部位，并且只要通過裝置測量樹干中央部位的兩斜射線的水平夾角以及胸高部 位的兩斜射線的水平夾角就可求算出胸高形率q2的數(shù)據(jù)，本方法簡易，使用方 便，效率高。


下面結(jié)合附圖與實(shí)例作進(jìn)一步的說明，但本發(fā)明不限于本圖所示。 圖1是本發(fā)明方法測量過程示意圖之一。圖2是本發(fā)明方法測量過程示意圖之二。 圖3是本發(fā)明方法測量過程示意圖之三。
具體實(shí)施例方式
如圖1—圖3所示，本發(fā)明方法其包括下列步驟
(1) 、選定一適宜觀測點(diǎn)o，用儀器測量樹頂A的傾角e頂，測量樹基B 的傾角e基；
(2) 、根據(jù)傾角e頂與傾角e戰(zhàn)計(jì)算出樹干中央部位c在觀測點(diǎn)o點(diǎn)應(yīng)測
量的傾角6 +，設(shè)O點(diǎn)至樹的水平距離為S，樹AB的高度為H，則樹干中央部 位C的高度為H/2，由于H=SX (tg9頂—tg6基)，H/2二SX (tg 9中-tg 9
基)，計(jì)算得出tg e中=(tg e頂+ tg e基)/2，
故e中二aretg 9中，數(shù)模(I ),數(shù)模(I )中凡仰角為正值，俯角為負(fù) 值，數(shù)模(I )具有通用性；
(3) 、在0點(diǎn)(或其它某一適宜觀察點(diǎn)上)，利用儀器分別觀測與樹干中央 部位C兩邊M、 N相切的傾斜線OM、 0N，測量出0M與0N在水平投影面O0mn上 的水平夾角Q中，以同樣的方法，在0點(diǎn)觀測與樹干胸高1. 3米部位Dl. 3兩邊K、 F相切的傾斜線0K、 0F，測量出0K與0F在水平投影面O0kf上的水平夾角Qi.3;
(4)、根據(jù)步驟(3)測量的水平夾角Q中和水平夾角Qu，計(jì)算胸高形率 q2，設(shè)中央部位C的直徑為d中，胸高部位Dl. 3的直徑為di.3， 0點(diǎn)至樹的水平 距離為S，按照水平投影園兩射線相切的原理，則有d中二2SXsin(Q中/2)， dl.3=2S Xsin (Qi.3/2)，
因此，胸高形率q2二d中/di,3二 sin (Q中/2) / sin (Qi.3/2) 數(shù)模(11)。 本發(fā)明非常適合數(shù)字化測量儀使用，同樣也適合于具有測角裝置的常規(guī)儀 器如全站儀、經(jīng)緯儀、羅盤儀等儀器的測量所用。
為了驗(yàn)證本方法的應(yīng)用效果，本發(fā)明分別采用了全站儀、經(jīng)緯儀為工具并 分別按照本方法的操作步驟實(shí)施案例如下-實(shí)施例l。某大學(xué)校園有一大樹，樹高為28米，胸高部位D1.3的直徑即胸徑為 48.0cm，經(jīng)攀爬樹實(shí)測中央部位的直徑為35.2cm，計(jì)算出樹干胸高形率為胸高 形率q2=d*/di.3=35. 2/48=0. 7333。使用全站儀和本方法實(shí)施如下
(1) 選定一適宜觀測點(diǎn)O，用全站儀儀器測量樹頂A的傾角9頂為+48.48 度，測量樹基B的傾角0基為+8.65度；
(2) 根據(jù)tg 6中=(tg 6頂+ tg e基)/2= (tg48. 48+ tg8. 65) /2=0. 64、 數(shù)模(I) e lt,=aretgO. 64，計(jì)算得出樹干中央部位C傾角9中為+32.65度；
(3) 、在O點(diǎn)，用全站儀望遠(yuǎn)鏡調(diào)整仰角為+32.65度，然后用望遠(yuǎn)鏡分別 觀測與樹干中央部位C兩邊M、 N相切的傾斜線OM、 0N，記錄OM與ON在儀器水 平轉(zhuǎn)動(dòng)的夾角Q中，水平夾角Q中=觀測ON時(shí)全站儀的顯示屏水平讀數(shù)-觀測0M 時(shí)全站儀的顯示屏水平讀數(shù)二46. 83-45. 02=1. 81度，以同樣的方法，在0點(diǎn)觀測 與樹干胸高1.3米部位D1.3兩邊K、 F相切的傾斜線OK、 0F，記錄0K與0F在 在儀器水平轉(zhuǎn)動(dòng)的夾角Ql.3;水平夾角Ql3=觀測OF時(shí)全站儀的顯示屏水平讀 數(shù)-觀測0K時(shí)全站儀的顯示屏水平讀數(shù)=47. 26-44. 78=2. 48度。
(4)、根據(jù)數(shù)模(II),胸高形率q2二d中/di,3二 sin (Q中/2) / sin (Qi.3/2) q2= sin (1.81/2) / sin (2.48/2) 二O. 7298。
經(jīng)全站儀對本方法實(shí)施測量檢驗(yàn)結(jié)果表明，樹干胸高形率實(shí)測值為0. 7333， 本方法測量值為0.7298米，絕對誤差為-0.0035,相對誤差為-0.48%，本方法 實(shí)施取得了良好的效果。
實(shí)施例2。某林場有一樹木，樹高為16.4米，胸高部位D1.3的直徑即胸徑 為24.6cm。使用經(jīng)緯儀和本方法實(shí)施如下
(1) 選定一適宜觀測點(diǎn)O，用經(jīng)緯儀儀器測量樹頂A的傾角9頂為+38.56 度，測量樹基B的傾角9基為+6.38度；
(2) 根據(jù)tg8 ,卞f(tg0頂+tg9基)/2二(tg38. 56+tg6. 38)/2=0.4545、 數(shù)模(I ) 9中二aretg0.4545，計(jì)算得出樹干中央部位C傾角9中為+24. 44度；
(3) 、在0點(diǎn)，用經(jīng)緯儀望遠(yuǎn)鏡調(diào)整仰角為+24.44度，然后用望遠(yuǎn)鏡分別 觀測與樹干中央部位C兩邊M、 N相切的傾斜線OM、 0N，記錄OM與ON在儀器水 平轉(zhuǎn)動(dòng)的夾角Q中，水平夾角Q中=觀測ON時(shí)經(jīng)緯儀的水平度盤的水平讀數(shù)-觀 測0M時(shí)經(jīng)緯儀的水平度盤的水平讀數(shù)=120. 65-119. 13=1. 52度，以同樣的方法， 在0點(diǎn)觀測與樹干胸高1.3米部位D1.3兩邊K、 F相切的傾斜線OK、 OF，記錄 0K與OF在在儀器水平轉(zhuǎn)動(dòng)的夾角Qi.3;水平夾角Ch.3=觀測OF時(shí)經(jīng)緯儀的水平 度盤的水平讀數(shù)-觀測OK時(shí)經(jīng)緯儀的水平度盤的水平讀數(shù)=120. 57-118. 41=2. 16 度。
(4) 、根據(jù)數(shù)模(11)，胸高形率q2a中/chf sin (Q中/2) / sin (Qu/2) q2= sin (1.52/2) / sin (2.16/2) =0.7037。
此樹伐倒后實(shí)測中央部位的直徑為17.3cm，計(jì)算出樹干胸高形率為胸高形 率q2=d*/ di.3=17. 3/24. 6=0. 7032。經(jīng)經(jīng)緯儀對本方法實(shí)施測量檢驗(yàn)結(jié)果表明， 本方法測量值為0.7037米，絕對誤差為+0.0005，相對誤差為+0. 071 % ，本方 法實(shí)施取得了良好的效果。
本方法發(fā)明的特點(diǎn)是為采用角位移傳感器與傾角傳感器相結(jié)合的數(shù)字化儀 器提供測點(diǎn)快、讀數(shù)快、操作簡便快捷、易懂、信息數(shù)字化顯示與存貯的測量 新方法。
權(quán)利要求
1、一種測量林木胸高形率的方法，包括下列步驟(1)、選定觀測點(diǎn)O，用儀器分別測量觀測點(diǎn)O至樹頂A的傾角θ頂，至樹基B的傾角θ基；(2)、根據(jù)傾角θ頂和θ基，用數(shù)學(xué)式tgθ中＝(tgθ頂+tg基)/2θ中＝aretgθ中數(shù)模(I)計(jì)算出觀測點(diǎn)O至樹干中央部位C的傾角θ中，數(shù)模(I)中傾角凡仰角為正值，俯角為負(fù)值，數(shù)模(I)具有通用性；(3)、在觀測點(diǎn)O或者其它某一適宜觀測點(diǎn)上，利用儀器分別觀測與樹干中央部位C兩邊M、N相切的第一、第二傾斜線OM、ON，測量出第一、第二傾斜線OM、ON在水平投影面上的水平夾角Q中，以同樣的方法，在同一觀測點(diǎn)O觀測與樹干胸高1.3米部位D1.3兩邊K、F相切的第三、第四傾斜線OK、OF，測量出第三、第四傾斜線OK、OF在水平投影面上的水平夾角Q1.3；(4)、根據(jù)水平夾角Q中、Q1.3，用數(shù)學(xué)式q2＝d中/d1.3＝sin(Q中/2)/sin(Q1.3/2)數(shù)模(II)計(jì)算出胸高形率q2。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種測量林木胸高形率的方法，包括下列步驟(1)選定觀測點(diǎn)O，用儀器分別測量觀測點(diǎn)O至樹頂A的傾角θ_頂，至樹基B的傾角θ_基；(2)用數(shù)學(xué)式tgθ_中＝(tgθ_頂+tgθ_基)/2、θ_中＝aretgθ_中計(jì)算出觀測點(diǎn)O至樹干中央部位C的傾角θ_中；(3)在觀測點(diǎn)O或者其它某一適宜觀測點(diǎn)上，測量出與樹干中央部位C兩邊M、N相切的第一、第二傾斜線OM、ON在水平投影面上的水平夾角Q_中及與胸高1.3米部位D1.3部位兩邊K、F相切的第三、第四傾斜線OK、OF在水平投影面上的水平夾角Q_1.3；(4)根據(jù)步驟(3)測量的水平夾角Q_中、Q_1.3，用數(shù)學(xué)式q2＝d_中/d_1.3＝sin(Q_中/2)/sin(Q_1.3/2)，計(jì)算出胸高形率q2。本方法具有簡易，使用方便，效率高的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號G01B21/00GK101539411SQ20091004244
公開日2009年9月23日 申請日期2009年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月8日
發(fā)明者勇 呂, 曾思齊, 李際平, 鄢前飛, 黃山如 申請人:中南林業(yè)科技大學(xué)