一种电子经纬仪立木材积精准测算方法

摘要

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。

说明书

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

$V=1.3\pi (D_0^2+D_0{D}_{13}+D_{1.3}^2)/12+\pi h_2(D_{1.3}^2+D_{13}{D}_2+D_2^2)/12+···+\pi h_n·D_{n-1}^2/12$求得立 木材积V。