專利名稱：森林測高器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于林業(yè)行業(yè)的森林調(diào)查技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種既能作為常規(guī)勃魯萊測高器使用，又能方便用于密林樹高測量的森林測高器。
背景技術(shù)：
測定樹高，是森林調(diào)查的一項常規(guī)性工作，在具體操作時，除少量樹干低矮的中幼林可以直接用尺桿測高外，大部分林木的測高工作需要用到測高器。目前林業(yè)工作中最常使用的測高器是進(jìn)口或仿制的二十世紀(jì)初由德國林務(wù)官卡爾勃魯梅(Carl Blume)設(shè)計、并最初由德國卡爾萊斯(Karl Leiss)公司首先生產(chǎn)的勃魯萊(Blume-Leiss)測高器，由于它結(jié)構(gòu)小巧，讀數(shù)方便、測量精度也能滿足大多數(shù)林業(yè)調(diào)查工作的需要，所以近100年來一直受到人們的喜愛。但是，勃魯萊測高器并不是沒有缺點(diǎn)，那就是要求在每測一株樹木的高度之前，必須首先量測出一個標(biāo)準(zhǔn)長度的水平距離(15、20、30或40m)。這在郁閉度較大的林分中使用時尤為困難。森林中地勢起伏、灌木叢生，不用說標(biāo)準(zhǔn)水平距不易量測，即使是測出了標(biāo)準(zhǔn)水平距，由于林冠相互遮擋往往又看不到樹梢，因此說，勃魯萊測高器在密度較大的山地森林中是不適用的或者說是低效率的。針對上述問題，筆者曾于1990年提出了對勃魯萊測高器的改進(jìn)方案(專利號90210659. 7)，2010年又提出了第二次改進(jìn)方案(專利申請?zhí)?01029012043. 6)，兩次改進(jìn)成功解決了測點(diǎn)選擇的靈活性問題，增強(qiáng)了密林測高的實用性，但是，與傳統(tǒng)的勃魯萊測高器相比，其讀數(shù)難度有所增加，雖然第二次改進(jìn)在易讀性方面有所提高，但仍達(dá)不到原勃魯萊測高器的易讀水平，基于上述背景，能否發(fā)明一種既能象勃魯萊測高器一樣讀數(shù)方便，又能靈活選擇測點(diǎn)，或者說既能當(dāng)普通勃魯萊測高器使用，關(guān)鍵時又能應(yīng)用于密林測高的測高器便成了森林調(diào)查工作中亟待解決的問題。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明就是要提供一種在傳統(tǒng)勃魯萊測高器基礎(chǔ)上改進(jìn)的森林測高器，該測高器不僅具備普通勃魯萊測高器的基本功能，同時又能靈活選擇測點(diǎn)，適用于密林測高的工作環(huán)境，因此比勃魯萊測高器具有更廣泛的適用性。本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的森林測高器主體由殼體(1)、視準(zhǔn)筒( 、啟動鈕C3)、止動鈕、垂針(5)、扇形讀數(shù)盤(6)組成，其中，在扇形讀數(shù)盤(6)上同時刻有傾角讀數(shù)區(qū) (a)、準(zhǔn)連續(xù)式測高讀數(shù)區(qū)(b)和勃魯萊式測高讀數(shù)區(qū)(C)。扇形讀數(shù)盤(6)上的各讀數(shù)區(qū)位置排列如下傾角讀數(shù)區(qū)刻制在扇形讀數(shù)盤的近圓心一側(cè)，勃魯萊式測高讀數(shù)區(qū)刻制在扇形讀數(shù)盤的遠(yuǎn)圓心一側(cè)，準(zhǔn)連續(xù)式測高讀數(shù)區(qū)刻制在扇形讀數(shù)盤的中部即上述兩讀數(shù)區(qū)之間的位置。作為本發(fā)明的重要結(jié)構(gòu)之一，準(zhǔn)連續(xù)式測高讀數(shù)區(qū)(b)由準(zhǔn)連續(xù)式水平距條帶(10)和階梯狀等高線(7)組成，其中準(zhǔn)連續(xù)式水平距條帶由一組圓心落在垂針旋轉(zhuǎn)點(diǎn)上的弧線組成，該組弧線的徑向間距相等即條帶寬度相等，各條帶所標(biāo)示的水平距也按步進(jìn)方式連續(xù)，其步進(jìn)值為Im ；另外根據(jù)經(jīng)驗，準(zhǔn)連續(xù)式水平距條帶的設(shè)計初值應(yīng)為5m-8m中的一個整數(shù)m，終值應(yīng)為10m-15m中的一個整數(shù)m，符合上述要求的初值與終值設(shè)計對讀數(shù)盤面積的合理利用及提高森林測高效果有利。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)1.具有傳統(tǒng)勃魯萊測高器的基本功能，讀數(shù)直觀、方便，可作為勃魯萊測高器使用；2.在樹冠相互遮擋、傳統(tǒng)勃魯萊測高法工作受限時，可利用準(zhǔn)連續(xù)式測高法測點(diǎn)選擇靈活的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行樹高測量，進(jìn)而解決密林難測的問題。值得一提的是，本發(fā)明雖然只屬于一種改進(jìn)型設(shè)計，但由于采用了多功能的讀數(shù)盤結(jié)構(gòu)，使得其實用性能大大提高，該發(fā)明有望在國家一類、二類森林資源調(diào)查中發(fā)揮重要作用。

圖1是本發(fā)明的正面示意圖，圖2是本發(fā)明的反面示意圖。以上二圖中1-殼體， 2-視準(zhǔn)筒，3-啟動鈕，4-止動鈕，5-垂針，6-讀數(shù)盤。圖3是本發(fā)明的工作原理圖，其測高原理公式為h = Ltan θ，本圖示測高器仰視測高時的狀態(tài)。圖中A為測高時眼睛所在的位置，B為樹梢，D為樹基，0為垂針旋轉(zhuǎn)點(diǎn)，θ 為瞄視樹高時的傾角，θ'為瞄視樹基時的傾角，視平線將樹高由C點(diǎn)分成h和h'兩部分， 測高時需要分別測出h和h'后加在一起才是樹木的全高。圖4是本發(fā)明的關(guān)鍵部件扇形讀數(shù)盤的詳細(xì)結(jié)構(gòu)圖，示仰視測高時的情形。圖中刻線由傾角讀數(shù)區(qū)、準(zhǔn)連續(xù)式測高讀數(shù)區(qū)和勃魯萊式測高讀數(shù)區(qū)三個部分組成。其中，傾角讀數(shù)區(qū)的測量范圍為俯角30° 仰角60° ；準(zhǔn)連續(xù)式測高讀數(shù)區(qū)的水平距選擇范圍為 7-12m，水平距步進(jìn)值為Im;勃魯萊式測高讀數(shù)區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)水平距離有兩個，一是15m、一是 20m。圖中5-垂針，6-扇形讀數(shù)盤，7-階梯狀等高線，8-測高讀數(shù)值，9-水平距初值，10-水平距條帶，11-水平距終值，12-標(biāo)準(zhǔn)水平距(勃魯萊測高法專用)，13-色塊，14-測角圓弧基線，15-傾角讀數(shù)值，16-傾角讀數(shù)刻線，17-測高圓弧基線，18-測高讀數(shù)值，19-測高讀數(shù)刻線；a-傾角讀數(shù)區(qū)，b-準(zhǔn)連續(xù)式測高讀數(shù)區(qū)，C-勃魯萊式測高讀數(shù)區(qū)。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖給出本發(fā)明的實施例如圖1、圖2所示，本發(fā)明主體由殼體(1)、視準(zhǔn)筒O)、啟動鈕(3)、止動鈕、垂針(5)、扇形讀數(shù)盤(6)等部件組成。其中，除扇形讀數(shù)盤外，其它部件的結(jié)構(gòu)及實施方法同勃魯萊測高器，為傳統(tǒng)技術(shù)，這里不再贅述，以下只對扇形讀數(shù)盤的實施方式進(jìn)行說明。參照圖4，選用鋁質(zhì)薄板、硬質(zhì)塑料板或質(zhì)量較好的紙板做為讀數(shù)盤(6)的基片， 接著確定圓心并在近圓心處刻制測角讀數(shù)區(qū)(a)、遠(yuǎn)圓心處刻制勃魯萊式測高讀數(shù)區(qū)(C)、 中部用來刻制準(zhǔn)連續(xù)式測高讀數(shù)區(qū)(b)，各讀數(shù)區(qū)刻制方法如下1.測角讀數(shù)區(qū)(a)的刻制在預(yù)先作好的測角圓弧基線(14)上刻上傾角讀數(shù)刻線(16)并標(biāo)上相應(yīng)的傾角讀數(shù)值(1 即成，其原理同普通量角器。2.準(zhǔn)連續(xù)式測高讀數(shù)區(qū)(b)的刻制首先，在讀數(shù)盤中部繪制出一組徑向間距相等的弧線，該組弧線的間距及最大、最小半徑依測高器設(shè)計尺寸而定?；【€繪好后，弧線與弧線間自然形成許多我們稱之為水平距條帶(10)的弧形條帶，這時，依半徑大小在弧形條帶的邊緣標(biāo)注上其相應(yīng)代表的水平距值即可。給條帶標(biāo)注水平距值時，條帶水平距步進(jìn)值采用lm，只需標(biāo)出水平距初值(9)和水平距終值(11)即可。本例中采用的初值為7m，終值為12m，當(dāng)然其他設(shè)計中的初值和終值也可采用其他數(shù)據(jù)，比如5m和15m等，但根據(jù)森林測高經(jīng)驗，水平距條帶設(shè)計的初值不宜小于5m、也不宜大于8m，終值不宜小于10m、也不宜大于15m。實踐證明，超出上述推薦范圍的水平距條帶設(shè)計對實際測高來說沒有意義。水平距條帶做好后，接著便可在其上進(jìn)行測高讀數(shù)刻線的制作工作。根據(jù)測高原理公式h = Ltan θ可導(dǎo)出θ =arctan(h/L)，因為每一條水平距條帶所代表的水平距都是一定的，即L 一定，所以，在特定條帶上的每一個h值都有相應(yīng)的θ對應(yīng)，這樣，在L條帶上相應(yīng)θ的位置上刻上相應(yīng)h的徑向刻線，當(dāng)上述所有這樣的徑向刻線全部完成之后，不同水平距條帶上測高讀數(shù)值相等的徑向刻線會自動形成階梯狀的等高線(7)，接著，再在階梯狀等高線的兩端標(biāo)注上測高讀數(shù)值(8)即成。為了使數(shù)據(jù)標(biāo)注及刻線變得更加明確、易讀，在刻線繪制工作完成之后還要用每隔一定間距上色的方法使其形成便于識讀的若干色塊(13)，以便進(jìn)一步提高測高時的整體讀數(shù)效果。色塊間距無具體要求，以增強(qiáng)實際讀數(shù)效果為準(zhǔn)，一般可按每相隔an或:3m的測高讀數(shù)間距進(jìn)行上色一次。3.勃魯萊式測高讀數(shù)區(qū)(C)的刻制勃魯萊式測高的特點(diǎn)就是水平距固定(稱為標(biāo)準(zhǔn)水平距離)，不連續(xù)，選擇測點(diǎn)困難但測高讀數(shù)方便。本例中為擴(kuò)大測高范圍設(shè)計了兩個標(biāo)準(zhǔn)水平距離，即15m和20m。如圖 4所示，制作時，首先刻制出勃魯萊法的測高圓弧基線(17)，以此為基礎(chǔ)，上部繪制L= 15m 時的測高讀數(shù)刻線，下部繪制L = 20m時的測高讀數(shù)刻線，各讀數(shù)刻線的刻制方法執(zhí)行測高原理公式h = Ltan Θ，Β卩θ =arctan(h/L)的數(shù)學(xué)關(guān)系，當(dāng)勃魯萊測高讀數(shù)區(qū)的所有測高讀數(shù)刻線(19)完成之后，在其對應(yīng)位置的上面(或下面)標(biāo)上相應(yīng)的測高讀數(shù)值(18)即成。讀數(shù)盤做好以后，以垂針旋轉(zhuǎn)點(diǎn)0和視準(zhǔn)筒的視準(zhǔn)軸線為基準(zhǔn)安裝到測高器的殼體(1)上即成，其他機(jī)械控制結(jié)構(gòu)、安裝過程同傳統(tǒng)的魯萊測高器。操作例如圖3所示，在樹旁任選一水平距為整數(shù)m的測點(diǎn)，按下啟動鈕C3)使垂針處于自由擺動狀態(tài)；接著仰視樹梢進(jìn)行測高操作，待垂針停擺后按下止動鈕，這時， 便可通過垂針指示讀數(shù)盤的情況進(jìn)行讀數(shù)。1.讀高度如圖4所示的情形，假設(shè)測高時采用的水平距為7m、8m、llm、15m或20m 時，則樹高讀數(shù)依次為3. 4m、3. 8m、5. 4m、7. 3m和9. 7m。2.讀角度如圖4所示的情形，可讀為仰角。采用本測高器俯視測高、測角的讀數(shù)方法與仰視同理，不再贅述。
權(quán)利要求1.一種森林測高器，由殼體(1)、視準(zhǔn)筒( 、啟動鈕C3)、止動鈕(4)、垂針( 、扇形讀數(shù)盤(6)組成，其特征在于扇形讀數(shù)盤(6)上同時刻有傾角讀數(shù)區(qū)(a)、準(zhǔn)連續(xù)式測高讀數(shù)區(qū)(b)和勃魯萊式測高讀數(shù)區(qū)(C)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的森林測高器，其特征是傾角讀數(shù)區(qū)(a)刻制在扇形讀數(shù)盤的近圓心一側(cè)，勃魯萊式測高讀數(shù)區(qū)(c)刻制在扇形讀數(shù)盤的遠(yuǎn)圓心一側(cè)，準(zhǔn)連續(xù)式測高讀數(shù)區(qū)(b)刻制在扇形讀數(shù)盤的中部即上述兩讀數(shù)區(qū)之間的位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的森林測高器，其特征是準(zhǔn)連續(xù)式測高讀數(shù)區(qū)(b)中包含由等間距弧線組成的一組準(zhǔn)連續(xù)式水平距條帶(10)，該組準(zhǔn)連續(xù)式水平距條帶所標(biāo)示的水平距按步進(jìn)方式連續(xù)，步進(jìn)值為lrn，初值為5m-8m中的一個整數(shù)m，終值為10m_15m中的一個整數(shù)m。
專利摘要本實用新型公開了一種方便使用的森林測高器。主體由殼體、視準(zhǔn)筒、啟動鈕、止動鈕、垂針、扇形讀數(shù)盤組成。由于在扇形讀數(shù)盤上同時刻有傾角讀數(shù)區(qū)、準(zhǔn)連續(xù)式測高讀數(shù)區(qū)和勃魯萊式測高讀數(shù)區(qū)，所以較好實現(xiàn)了測量功能上的互補(bǔ)，使野外實用性大大改善。與傳統(tǒng)的勃魯萊測高器相比，本實用新型不僅具備測角、測高的基本功能，而且易讀，易用，測點(diǎn)選擇靈活，較為適應(yīng)山地森林調(diào)查的需要，特別是對密度較大的中幼林調(diào)查來說，本實用新型外業(yè)優(yōu)勢明顯，更能發(fā)揮提高工效的積極作用。
文檔編號G01C1/00GK202008359SQ20112004499
公開日2011年10月12日 申請日期2011年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月23日
發(fā)明者李建華, 邢世巖 申請人:山東農(nóng)業(yè)大學(xué)