基于拉绳传感器的单株立木树高提取方法

【目的】开发一种伸缩式测高仪,以解决基于三角函数原理设计的测高仪器测量落点范围受限的问题,以及实现垂直生长和倾斜生长立木树高精确测量。【方法】基于拉绳传感器测高原理,以光电编码器、无刷直流电机、卷盘和钢绳为主要结构,研发了伸缩式测高仪。以皮尺为测量伐倒木树高为真值,利用伸缩式测高仪、布鲁莱斯测高器和森林罗盘仪,分别测量了20株垂直生长样木和11株倾斜生长样木树高精度结果,比较各仪器测高的准确度、方差和t检验结果;用4种仪器分别连续6次测量8号样木(垂直生长样木)和26号样木树高(倾斜生长样木),比较各仪器测高的精密度。【结果】结果显示:伸缩式测高仪测量垂直生长林木树高和倾斜生长林木树高的精准度分别为0.034和0.028 m,方差分别为5.60和9.94,精密度分别为0.028和0.015 m。布鲁莱斯测高器测量垂直生长林木树高和倾斜生长林木树高的精准度分别为0.154和0.267 m,方差分别为5.76和10.00,精密度分别为0.150和0.125 m。森林罗盘仪测量垂直生长林木树高和倾斜生长林木树高的精准度分别为0.059和0.183 m,方差分别为5.66和10.02,精密度分别为0.056和0.066 m。【结论】伸缩式测高仪各项测量精度结果要优于布鲁莱斯测高器和森林罗盘仪,不仅解决外业调查与内业录入脱节的问题,还能够有效满足国家森林资源连续清查和森林资源规划设计调查等项目对立木测高的要求。

拉绳式电子测径尺的研发及其测径效果分析

【目的】开发一种拉绳式电子测径尺,以解决围测类测径仪器因柔性尺面宽度而影响测量精度的问题,同时实现林木胸径外业数据的高效采集和内业高效记录。【方法】基于经典围测原理,以钢绳、卷盘、无刷直流电机和光电编码器为主要结构,研发了拉绳式电子测径尺。以钢尺测得的样木圆盘直径(8个方向测量)均值作为真值,利用拉绳式电子测径尺、柔性尺面电子测径尺、围尺和卡尺(2个方向测量),分别测量了20个近似圆形胸高圆盘(规则圆盘)的直径和20个不规则胸高圆盘的直径,比较各仪器测径的方差、准确度和t检验结果;用4种仪器分别测量7号样木规则圆盘直径和27号样木不规则圆盘直径,连续测6次,比较各仪器测径的精密度;用4种仪器分别测定10个规则圆盘和10个不规则圆盘的直径,记录平均耗时,比较各仪器的测径效率。【结果】拉绳式电子测径尺、柔性尺面电子测径仪、围尺和卡尺测量规则圆盘直径的准确度分别为0.045,0.205,0.115和0.140 cm,精密度分别为0.017,0.067,0.067和0.200 cm,方差分别为33.267,33.401,33.532和33.443;测量不规则圆盘直径的准确度分别为0.120,0.295,0.205和0.280 cm,精密度分别为0.058,0.092,0.067和0.350 cm,方差分别为22.525,22.908,22.611和21.607;测径平均耗时分别为6.9,7.5,7.7和13.9 s。【结论】拉绳式电子测径尺的测量精度和测径效率均优于柔性尺面电子测径仪、围尺和卡尺,不仅可满足森林资源连续清查和森林资源规划设计调查的精度要求,还能大大缩减外业测量和内业录入的成本。