专利名称：一种用于测定透光分层疏透度的装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及林学与生态学中用于测定林分内空隙分布特征量的方法所用设备，具体地说是一种用于测定透光分层疏透度的装置。
背景技术：
疏透度是表征条带状防护林(林带)结构最重要的指标之一。由于林带疏透度具有三维性，很难测定其具体值；因此，在实际应用中，以林带的透光疏透度代替林带疏透度。透光疏透度是疏透度的一个二维替代值，当林带十分窄的时候(比如单行林带)，透光疏透度接近于疏透度，因此透光疏透度就成为有效表征条带状防护林结构的重要指标。林带的透光疏透度是由林带的影象轮廓来测定的，目前的测定方法主要是应用数字图像处理法，即，用普通照相机在距地面1～2m范围内摄取林带的垂直影象，经数字化后，确定其透光疏透度。
那么，对于非条带状林分，林带的透光疏透度已不能表达一般林分内空隙的分布情况，因此，出现了一个新的概念-透光分层疏透度。
透光分层疏透度是分层疏透度的一个二维替代值，它可以被定义为代表林分内一定高度的某一平面以上部分没有被树木要素(树干，枝，小枝及叶)遮挡的天空球面的比率。
透光分层疏透度与林带的透光疏透度有着本质区别，即，林带的透光疏透度是基于林带垂直方向的影象轮廓来定义的，而透光分层疏透度则是基于林分在从林地开始到林冠顶部这一垂直方向上任意一个水平薄片的影象轮廓来定义。透光分层疏透度可以看作是将林带的透光疏透度变换90度。
透光分层疏透度是林学与生态学以及其他相关领域有关生物群体结构与功能关系研究中的关键参数。有关疏透度的确定，数字图像处理法已被证明是最精确，简便易行的；但如何取得有效的照片，从而定量测定透光分层疏透度这一重要参数就成问题的关键。很显然，应用林带透光疏透度的照相方法，即，用普通照相机在距地面1～2m范围内摄取林带的垂直影象，是行不通的。
以往林学与生态学研究中，林冠盖度，林冠郁闭度，林窗，林冠密度，林冠开阔度、林冠透明度以及林内光环境等的测定都需要在林内摄影；这些因子测定所需要的摄影大多是在林内较低层为进行，测定高度一般在0～2m的范围内。然而，林分的透光分层疏透度的测定则需要进行林分内各个高度的摄影，以便得到一定高度，某一平面以上部分没有被树木要素遮挡的天空球面的比率。以往的试验测试装置，比如自动升降装置，虽然能够比较准确地摄得林内比较高层的照片，但这类装置价格昂贵、移动不便、操作复杂；因此，设计在林分内能较容易地自由移动、价格便宜、并能摄得相当高度的林内照片的装置显然是十分必要而具有现实意义的。
发明内容
本实用新型的目的是针对上述问题，提供一个构造简单、造价低、易于操作、便于林内移动，并可用于比较准确摄得林分内一定高度的全天照片，进而确定林分内的透光分层疏透度分布的装置。
本实用新型是将带有鱼眼镜头变换器的全天照像机置于轻质坚固的金属控制盒内，控制盒底部与像机底部支架固定螺孔对应接有垂直固定在林地上的可伸缩测相干的顶端，像机上的快门与地面控制装置相连。
本实用新型的特点是1)构造简单、造价低、易于操作、便于林内移动。
2)能成功地摄取12m以下林分内各个高度的透光分层疏透度。
3)由于相机摄制装置自身的重量，测定高度应在12m以下，如果使用更轻便的照相机，或改造可伸缩测杆的构造，都将使观测高度增加。
4)由于技术的发展，如果使用带有遥控器的照相机，相机快门地面控制装置可省略。
图1为本实用新型的摄制过程框图。
图2为本实用新型的结构示意图；图2中的1为控制盒，2为水准仪，3为鱼眼镜头转换器，4为快门控制，5为快门，6为照像机本体，7为控制线，8为与可伸缩测杆接点，9为可伸缩测杆，10为林地，11为钢管。
图3为用本实用新型摄制构成的图片。
图4为本发明用摄像设备摄制后的编辑图像。
具体实施方式
所用材料和设备1)长度2m、直径8cm钢管1根；2)可伸缩测杆1根，下端直径8cm、上端直径3cm，可伸缩长度12m；3)照相机本体，数字相机，型号为Nikon，Coolpix 910，f=7～21mm；4)鱼眼镜头变换器，180°，型号为Nikon，FC-E8，f=8～24mm；5)轻质坚固的金属控制盒；6)相机快门地面控制装置(可采用手动或开关控制)；
7)鱼眼镜头照相机，与可伸缩测杆连接(螺纹连接)。
采用以上材料与设备，本实用新型的构成包括以下几个部分1)照相机本体+鱼眼镜头变换器+相机快门地面控制装置，置于特制的轻质坚固的金属控制盒，构成照相机系统；照相机系统+(连接系统)可伸缩测杆，构成摄影装置，摄影装置固定在林地上(钢管固定于选取的林地)，构成了测定透光分层疏透度的装置(见图2)。
2)摄取不同高度全天照片，进入计算机进行图像处理系统，通过公式Pz＝(Atz-Aoz)/Atz，计算获得透光分层疏透度。
式中，Pz为透光分层疏透度，Atz为选择全天照片的总面积，用像素pixels表示；Aoz为选择全天照片上树木要素(树干，枝，小枝及叶)所占的总面积，用像素pixels表示(见图3)。
实施例(1)于东经138°56′16.8″，北纬37°52′41.3″选择片状日本黑松海岸防护林为测试对象，并对其进行三个强度的间伐，包括对照共4个处理，即，处理1为20％间伐，处理2为30％间伐，处理3为50％间伐，处理4为0％间伐(无间伐)(参照表1)。
(2)于各间伐区的中心部附近应用本实用新型装置-测定透光分层疏透度的装置摄取不同高度的全天照片(每一高度重复至少3次)。间隔高度为1m(至林冠顶部区0.5m)。测试使用的测定透光分层疏透度的装置可测高度达10～12m，但试验林分最高近8.5m如果改造可伸缩测杆的构造，或使用更轻便的照相机都将使观测高度增加。
(3)所摄得的照片见图3应用数字图像处理法对所摄照片进行计算机处理，得出不同处理下各个高度的透光分层疏透度值，进而得到林分内空隙的垂直分布规律模型。表2给出测定结果。
表1不同间伐强度处理海岸林平均林分特征枝下高树高 株数间 断面间胸径 密度 断面积处理No. (H0)(H) H0/H 伐比率伐比率(cm) (stem·ha-1) (m2·ha-1)(m) (m) (％) (％)处理1 9.8 4.0 8.5 2517 21.27 0.47 20.2 19.8处理2 9.8 3.2 7.0 2100 16.91 0.45 31.6 32.5处理3 10.8 4.1 8.2 1483 15.48 0.49 46.7 50.2处理4 9.3 3.7 7.2 3600 26.13 0.44 0.0 0.0表2不同间伐处理下的透光疏透度测定值(采用全天照片面积3/4计算的透光分层疏透度值，照片为363168像素pixels)高度1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 6.5 7.0 7.5(m)0.2520.2700.2950.3150.3930.518 0.725处理1(0.023) (0.013) (0.008) (0.019) (0.012) (0.012)(0.034)0.2810.2930.3440.4740.6670.9280.995处理2(0.007) (0.016) (0.005) (0.017) (0.002) (0.006) (0.001)0.3670.3670.4030.4180.4400.534 0.627 0.834处理3(0.001) (0.010) (0.012) (0.011) (0.007) (0.005)(0.020) (0.008)0.1920.2030.3120.3800.4820.8180.968处理4(0.010) (0.006) (0.021) (0.017) (0.024) (0.011) (0.005)*注括弧内的数字为测定标准差。
权利要求1.一种用于测定透光分层疏透度的装置，其特征在于将带有鱼眼镜头变换器的全天照像机置于轻质坚固的金属控制盒内，控制盒底部与像机底部支架固定螺孔对应接有垂直固定在林地上的可伸缩测相干的顶端，像机上的快门与地面控制装置相连。
2.按照权利要求1所述用于测定透光分层疏透度的装置，其特征在于相机快门地面控制装置可采用手动或开关控制。
专利摘要一种用于测定透光分层疏透度的装置。本实用新型是将带有鱼眼镜头变换器的全天照像机置于轻质坚固的金属控制盒内,控制盒底部与像机底部支架固定螺孔对应接有垂直固定在林地上的可伸缩测相干的顶端,像机上的快门与地面控制装置相连。本实用新型的优点是:构造简单、造价低、易于操作、便于林内移动。能成功地摄取12m以下林分内各个高度的透光分层疏透度。
文档编号G01D21/00GK2495989SQ0125096
公开日2002年6月19日 申请日期2001年10月10日 优先权日2001年10月10日
发明者朱教君, 曾德慧 申请人:中国科学院沈阳应用生态研究所