專利名稱：一種使用相機(jī)測(cè)量胸徑及樹(shù)高的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于在不伐倒立木的情況下測(cè)量立木的高度，任意部位的直徑和蓄積，特別是提出通過(guò)對(duì)數(shù)碼相片林木邊界提取的方法測(cè)得相關(guān)數(shù)據(jù)。
背景技術(shù)：
1839年達(dá)蔡爾發(fā)明了攝影學(xué)，隨之在1858年由巴黎攝影師納達(dá)首先從空中對(duì)地面進(jìn)行了攝影試驗(yàn)。十九世紀(jì)中，法國(guó)人Laussedat研究應(yīng)用量測(cè)相機(jī)拍攝地面像片來(lái)繪制地形圖。1901年德國(guó)的Pulfrich和1903年南非的Fourcado分別研究并制出了立體坐標(biāo)量測(cè)儀，發(fā)展為地面立體攝影測(cè)量。1838年Wheatstne發(fā)明了立體鏡。到1907年JenaZeiss廠設(shè)計(jì)了第一臺(tái)立體自動(dòng)測(cè)圖儀，使測(cè)圖方法得到進(jìn)一步完善。直到第一次世界大戰(zhàn)，近景攝影測(cè)量的發(fā)展幾乎和攝影測(cè)量的發(fā)展是一樣的。二者都是從地面站拍攝像片，使用的方法和儀器也相同。到1920年攝影測(cè)量已經(jīng)主要使用航空像片了。同時(shí)為使用航空像片而發(fā)展了立體測(cè)圖儀器，這些儀器是用光學(xué)、機(jī)械辦法來(lái)恢復(fù)被攝地區(qū)的立體模型。這些儀器主要用于測(cè)制地形圖，而有些儀器的設(shè)計(jì)也可適用于地面攝影測(cè)量和近景攝影測(cè)量。從1920年到1960年期間，發(fā)展了使用固定基線的立體量測(cè)相機(jī)，這種相機(jī)的測(cè)圖系統(tǒng)能用于建筑、考古、工程、采礦和事故等方面，這些都是近景攝影測(cè)量的重要發(fā)展。隨著近景攝影測(cè)量技術(shù)的發(fā)展，其應(yīng)用的方面越來(lái)越廣泛。將立體攝影應(yīng)用在林業(yè)上，不用伐倒立木，就可以測(cè)量立木的高度，任意部位的直徑和蓄積，為全面分析樹(shù)木的生長(zhǎng)狀況帶來(lái)新的方法，為林業(yè)調(diào)查帶來(lái)了更方便，更精確的方法。利用普通數(shù)碼相機(jī)進(jìn)行立體攝影測(cè)樹(shù)的方法簡(jiǎn)便易行，只要嚴(yán)格按照技術(shù)要求操作，便能取得滿意的調(diào)查結(jié)果，因此，立體攝影測(cè)樹(shù)是一種高效、準(zhǔn)確的測(cè)定技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有測(cè)樹(shù)方法低效率、高成本的情況，能夠方便快捷的量測(cè)樹(shù)木，本發(fā)明的目的是提供一種基于數(shù)碼相機(jī)的林木量測(cè)方法，它克服了傳統(tǒng)方法的缺點(diǎn)，為林業(yè)調(diào)查帶來(lái)了更方便，更精確的方法。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:1.由十字尺作為樹(shù)木參照物，以數(shù)碼相機(jī)為工具對(duì)林木量進(jìn)行攝影，運(yùn)用數(shù)字圖像處理的方法，對(duì)數(shù)碼相片直接進(jìn)行處理，獲取相關(guān)數(shù)據(jù)繼而計(jì)算出樹(shù)木的胸徑、高度及蓄積，具體步驟如下:首先，在樹(shù)木前方的地塊中安置十字尺，保持水準(zhǔn)器水平，轉(zhuǎn)尺轉(zhuǎn)到90°方向，采用視距法測(cè)得相機(jī)安置點(diǎn)至十字尺的距離L，實(shí)時(shí)存儲(chǔ)至PDA中；其次，利用普通數(shù)碼相機(jī)瞄準(zhǔn)在地塊上豎立的轉(zhuǎn)尺，以垂直于轉(zhuǎn)尺的方向進(jìn)行全景拍攝，將所攝相片導(dǎo)入軟件，根據(jù)相片建立平面像方直角坐標(biāo)系o-xy，然后，以相片中基尺方、轉(zhuǎn)尺方向以及拍攝方向建立三維物方直角坐標(biāo)系O-XYZ，利用十字尺上的坐標(biāo)獲取相片上相應(yīng)16個(gè)像元的物方坐標(biāo)及像方坐標(biāo)，建立像方坐標(biāo)系與物方坐標(biāo)系之間相對(duì)應(yīng)的豐吳型關(guān)系
權(quán)利要求
1.一種使用普通數(shù)碼相機(jī)測(cè)量胸徑及樹(shù)高的方法，其特征是:將特制的十字尺按要求插在待測(cè)的單木旁或者小班中，使用普通數(shù)碼相機(jī)按要求對(duì)單木或小班進(jìn)行全景拍攝，用卷尺測(cè)量攝影地點(diǎn)與特制十字尺之間的距離L并記錄，將拍攝所得相片導(dǎo)入處理軟件獲取待測(cè)目標(biāo)的相片坐標(biāo)，利用特制十字尺以及距離L獲取待測(cè)目標(biāo)的相對(duì)大地坐標(biāo)，利用坐標(biāo)通過(guò)建模分析及空間前方交會(huì)獲取單木或者小班的胸襟及樹(shù)高。
2.一種基于權(quán)利要求1中所述的特制的十字尺，其特征是:十字尺由底座、基尺和轉(zhuǎn)尺組成。底座為15cm高，錐底半徑1.5cm的圓錐體，錐底面有向外2cm的延伸。尺身由基尺和轉(zhuǎn)尺構(gòu)成，基尺長(zhǎng)130cm，與底座相連，頂端有水準(zhǔn)器。轉(zhuǎn)尺長(zhǎng)100cm，可以90°旋轉(zhuǎn)，其旋轉(zhuǎn)軸心利用可操作的螺絲固定在基尺的80cm高處。
3.一種基于權(quán)利要求1中所述的測(cè)量單木胸徑及樹(shù)高的方法，其特征是:將權(quán)利要求2中所描述的十字尺插在待測(cè)單木旁邊的土地中到基座延伸卡入地面為止，保持水準(zhǔn)器水平，轉(zhuǎn)尺轉(zhuǎn)到90°方向，利用普通數(shù)碼相機(jī)以垂直于轉(zhuǎn)尺的方向進(jìn)行全景拍攝，測(cè)量拍攝點(diǎn)到十字尺的距離，將相片導(dǎo)入處理軟件，建立平面像方直角坐標(biāo)系xoy，以相片中基尺方向，轉(zhuǎn)尺方向以及拍攝方向建立三維物方直角坐標(biāo)系xyz，利用十字尺上的坐標(biāo)獲取相片上相應(yīng)16個(gè)像元的物方坐標(biāo)，利用軟件建立像方坐標(biāo)系與物方坐標(biāo)系之間相對(duì)應(yīng)的模型關(guān)系
4.一種基于權(quán)利要求1中所述的測(cè)量小班胸徑及樹(shù)高的方法，其特征是:將十字尺插入小班中心的土地中到基座延伸卡入地面為止，保持水準(zhǔn)器水平，轉(zhuǎn)尺轉(zhuǎn)到90°方向，利用普通數(shù)碼相機(jī)在同一平面以垂直于轉(zhuǎn)尺方向的不同位置進(jìn)行兩次全景拍攝，兩次拍攝點(diǎn)的間隔距離不超過(guò)10米，測(cè)量?jī)蓚€(gè)拍攝點(diǎn)之間的距離Ltl，兩個(gè)拍攝點(diǎn)到十字尺的距離U、L2。將相片導(dǎo)入處理軟件，建立平面像方直角坐標(biāo)系X1Oy1和x2oy2，以相片中基尺方向，轉(zhuǎn)尺方向以及拍攝方向建立三維物方直角坐標(biāo)系X1Y1Z1和X2Y2Z2，利用十字尺上的坐標(biāo)獲取相片上相應(yīng)16個(gè)像元的物方坐標(biāo)及像方坐標(biāo)，使用空間前方交會(huì)公式
全文摘要
本發(fā)明是關(guān)于在不伐倒立木的情況下測(cè)量立木的高度，任意部位的直徑和蓄積，特別是提出通過(guò)對(duì)數(shù)碼相片林木邊界提取的方法測(cè)得相關(guān)數(shù)據(jù)。將立體攝影應(yīng)用在林業(yè)上，不用伐倒立木，就可以測(cè)量立木的高度，任意部位的直徑和蓄積，為全面分析樹(shù)木的生長(zhǎng)狀況帶來(lái)新的方法，為林業(yè)調(diào)查帶來(lái)了更方便，更精確的方法。利用普通數(shù)碼相機(jī)進(jìn)行立體攝影測(cè)樹(shù)的方法簡(jiǎn)便易行，只要嚴(yán)格按照技術(shù)要求操作，便能取得滿意的調(diào)查結(jié)果。
文檔編號(hào)G01B11/08GK103162635SQ20131005454
公開(kāi)日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2013年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月21日
發(fā)明者馮仲科, 樊仲謀, 郭欣雨, 樊江川, 高原 申請(qǐng)人:北京林業(yè)大學(xué)