专利名称：准连续可变距式测高器的制作方法
技术领域：
本发明属于林业行业的森林调查技术领域，特别是一种适合于森林作业环境使 用的准连续可变距式测高器。
背景技术：
测定树高，是森林调查的一项常规性工作，在具体操作时，除少量树干低矮的 中幼林可以直接用尺杆测高外，大部分林木的测高工作需要用到测高器。目前林业工作 中最常使用的测高器是二十世纪初由德国林务官卡尔勃鲁梅(Carl Blume)设计的勃鲁莱 (Blume-Leiss)测高器，由于它结构小巧，读数方便、测量精度也能满足大多数林业调查 工作的需要，所以近100年来一直受到人们的喜爱。但是，勃鲁莱测高器并不是没有缺 点，那就是要求在每测一株树木的高度之前，必须首先量测出一个标准长度的水平距离 (15、20、30或40m)。这在郁闭度较大的林分中使用时尤为困难。森林中地势起伏、 灌木丛生，不用说标准水平距不易量测，即使是测出了标准水平距，由于林冠相互遮挡 往往又看不到树梢，因此说，勃鲁莱测高器在密度较大的山地森林中是不适用的或者说 是低效率的。针对上述问题，笔者曾于1990年提出了对勃鲁莱测高器的改进方案，该方 案成功解决了灵活选择测点的问题，对方案中的关键技术当时也以“任选测点的测高器 读数盘”为题申报了国家专利(专利号90210659.7)，依托该专利技术制造的测高器产 品也以“SRC-110型测高器”的名称在森林调查领域推广至今，应用效果良好。可以 说，该产品在很大程度上解决了森林内树高难测的问题。但是，改进以后的测高器虽然 实现了测点任选，但由于读数盘上的树高读数刻线为“倾斜的曲线”，相对勃鲁莱测高 器来说，读数难度增加、精度降低，所以，人们只是在勃鲁莱测高器不便使用的情况下 才会想到使用SRC-110型测高器，显然，这给SRC-110型测高器的推广使用带来了不利 影响。基于上述背景，能否发明一种既能灵活选择测点，又能象勃鲁莱测高器一样读数 方便的测高工具便成了森林调查工作中亟待解决的问题。
发明内容本发明就是要提供一种在传统勃鲁莱测高器基础上改进的测高工具，用它测量 树高时，不仅可以灵活选择测点，而且能象原勃鲁莱测高器一样读数方便，从而有效提 高密林条件下测高工作的效率。本发明是这样实现的测高器主体由壳体(1)、视准筒(2)、启动钮(3)、止动 钮(4)、垂针(5)、读数盘(6)构成，其中除读数盘外，壳体、视准筒、启动钮、止动钮 和垂针的结构及连接方式同传统的勃鲁莱测高器；读数盘(6)的安装连接方式也同勃鲁 莱测高器一样，安装在壳体上，但其读数刻线结构不同，在本发明的读数盘(6)上，绘 制有准连续式水平距条带(12)及阶梯状等高线(9)。准连续式水平距条带的设计可使得 测高时测点选择的灵活性增加；而阶梯状的等高线设计又使得在不同距离上测高时高度 读数刻线始终为径向线，进而保证了测高值的易读性，这样，综合起来便达到了本发明
3既能保证测高精度、又能提高工作效率的实用目的。下面，再将读数盘的准连续式水平距条带(12)及阶梯状等高线(9)的结构及绘 制方法进行进一步说明首先，准连续式水平距条带(12)由圆心落在垂针旋转点上的一 组弧线组成，该组弧线的径向间距相等-即条带宽度相等，而且，主要条带的两端标示 有该条带所代表的水平距值(11)，各条带所代表的水平距离以步进方式连续，即“准连 续”，如本例中设置为5m、6m、7m、8m……15m等，在这里，步进间距为Im(其他 设计方案中的步进间距当然也可设为0.5m或2m，但发明人认为最佳间距以Im为宜， 该数据为经验值，来源于森林野外测高实践)；接下来，在准连续式水平距条带绘制完 成的基础上，针对每条水平距条带绘制供测高读数用的径向刻线，绘制方法执行θ = arctan(h/L)的数学关系。上式中，θ为测高值的径向刻线与“0”刻线之间的理论设 计夹角，h为测高读数值，L为相应水平距条带(12)所代表的水平距离值。待所有条带 上的所有测高读数线绘制完成之后，不同条带上测高读数值相等的测高读数线会自动形 成阶梯状结构，也就是说，阶梯状等高线(9)由不同水平距条带上测高读数值相等的径 向刻线组成。阶梯状等高线(9)绘制完以后，在其两端标示上相应的测高读数值(10)即 可。本发明与现有技术相比具有以下优点与勃鲁莱测高器相比，测点选择的灵活 性增加，更能适应密林中的测高工作需要；与SRC-110型测高器相比，测高读数的基准 刻线为径向线，读数直观、方便，有利于提高读数效率和读数精度。值得一提的是，本发明虽然只属于一种改进型设计，但由于采用了全新的读数 盘结构，使得其实用性能大大提高，该发明有望在国家一类、二类森林资源调查中发挥 重要作用。
图1是本发明的正面示意图，图2是本发明的反面示意图，以上二图中1_壳 体，2-视准筒，3-启动钮，4-止动钮，5-垂针，6-读数盘。图3是本发明的工作原理图，示测高器工作时的状态。图中A为测高时眼睛 所在的位置，B为树梢，D为树基，O为垂针旋转点，θ为瞄视树高时的倾角，Θ'为 瞄视树基时的倾角，视平线将树高由C点分成h和h'两部分，测高时需要分别测出h和 h'后加在一起才是树木的全高。图4是本发明的关键部件读数盘的详细结构图，示仰视测高时的情形。本图例 所设计的水平距离选择区间为5m 15m，水平距的步进间距为lm，读数盘所允许的倾 角测量范围为俯角30。 仰角60。，测高范围为视平线以下8m 视平线以上25m。图 中5-垂针，6-读数盘，7-倾角读数值，8-倾角读数刻线，9-阶梯状等高线，10-测高 读数值，11-水平距值，12-水平距条带，13-色块。
具体实施方式
以下结合附图给出本发明的实施例。如图1、图2所示，本发明主体由壳体(1)、视准筒(2)、启动钮(3)、止动钮 (4)、垂针(5)、读数盘(6)等主要部件组成。以上部件为本发明采用的必要部件，其中，除读数盘外，其它部件的结构及实施方法同勃鲁莱测高器，为传统技术，这里不再 赘述，以下只对读数盘的实施方式进行说明。参照图4，选用铝质薄板、硬质塑料板或质量较好的纸板做为读数盘(6)的基 片，接着确定圆心并将近圆心处定为测角读数区、远圆心处定为测高读数区。其中，以 测高读数区为主题设计内容，测角读数区则是为了增加测高器的测定功能而设计的。我 们先来看测角读数区的制作情况。在预先绘制好的圆弧基线上刻上倾角读数刻线(8)并标上相应的倾角读数值(7) 即成，其原理同普通量角器，不再细述。下面主要叙述测高读数区的制作方法。首先，在测高读数区绘制出径向间距相等的一组弧线，该组弧线的间距大小及 最大、最小半径依测高器设计尺寸而定。弧线绘好后，弧线之间自然形成许多弧形的条 带，我们称之为水平距条带，如水平距条带(12)等；这时，依半径大小从内到外依次在 弧形条带的边缘标注上其相应代表的水平距值(11)，标注水平距值时，只需标出5m、 10m、15m等关键数据即可。水平距条带做好以后，接着便可在其上进行测高读数刻线 的制作工作。根据h = Ltan θ的设计原理可导出θ = arctan(h/L),因为每一条水平距 条带所代表的水平距都是一定的，即L 一定，因此，每一个h值都有相应的θ对应，这 样，在相应θ的位置上刻上相应h的径向刻线，待上述所有这样的径向刻线做完后，不 同水平距条带上测高读数值相等的径向刻线会自动形成阶梯状的等高线(9)，接着，再在 阶梯状等高线的两端标注上测高读数值(10)即成。为了使数据标注及刻线变得更加明 确、易读，在刻线绘制工作完后还要用每隔一定间距上色的方法使其形成便于识读的若 干色块(13)，以便进一步提高测高时的整体读数效果。色块间距无具体要求，以增强实 际读数效果为准，一般可按每相隔2m或3m的测高读数间距进行上色一次。读数盘做好以后，以垂针旋转点O和视准筒的视准轴线为基准安装到测高器的 壳体(1)上即成，其他机械控制结构、安装过程同传统的鲁莱测高器。操作例如图3所示，在树旁任选一水平距为整数m的测点，按下启动钮(3)使 垂针处于自由摆动状态；接着仰视树梢进行测高操作，待垂针停摆后按下止动钮(4)， 这时，便可通过垂针指示读数盘的情况进行读数。1.读高度如图4所示的情形，假设测高时采用的水平距为9m、14m或15m， 则树高读数依次为4.4m、6.8m、7.3m。2.读角度如图4所示的情形，可读为仰角26°。采用本测高器俯视测高、测角的读数方法与仰视同理，不再赘述。
权利要求1.一种用于森林环境条件下测定树高的准连续可变距式测高器，主要由壳体(1)、视 准筒(2)、启动钮(3)、止动钮(4)、垂针(5)、读数盘(6)组成，其特征是读数盘(6) 上绘有准连续式水平距条带(12)及阶梯状等高线(9)。
2.根据权利要求1所述的测高器，其特征在于读数盘上的准连续式水平距条带 (12)由圆心落在垂针旋转点上的一组弧线组成，该组弧线的径向间距相等-即条带宽度 相等，主要条带的两端标示有该条带所代表的水平距值(11)，各条带所代表的水平距离 以步进方式连续，其步进间距为lm。
3.根据权利要求1所述的测高器，其特征在于读数盘上的准连续式水平距条带 (12)由圆心落在垂针旋转点上的一组弧线组成，该组弧线的径向间距相等-即条带宽度 相等，主要条带的两端标示有该条带所代表的水平距值(11)，各条带所代表的水平距离 以步进方式连续，其步进间距为2m。
4.根据权利要求1所述的测高器，其特征在于读数盘上的阶梯状等高线(9)由不同 水平距条带上测高读数值相等的径向刻线组成，阶梯状等高线的两端标示有相应的测高 读数值(10)；每条用来读取测高值的径向刻线与“0”刻线之间的理论设计夹角θ与该 条刻线的测高读数值h及刻线所在水平距条带(12)所代表的水平距离值L直接相关，其 数学关系为θ = arctan(h/L)
专利摘要本实用新型公开了一种适合于森林作业环境使用的准连续可变距式测高器。通过对读数盘采用准连续式的水平距条带和阶梯状的等高线设计，使得测高时采用的标准水平距转变成了可以在一定区间范围内步进式连续变化的准连续状态，从而为测高时的测点选择提供了方便。本实用新型与勃鲁莱测高器相比，测点选择的灵活性增加，更能适应密林测高的需要；与SRC-110型测高器相比，测高读数刻线为径向线，读数直观、方便，有利于提高读数效率和读数精度。该实用新型有望在国家一类、二类森林资源调查中发挥重要作用。
文档编号G01C1/00GK201803717SQ20102901204
公开日2011年4月20日 申请日期2010年3月1日 优先权日2010年3月1日
发明者李建华, 邢世岩 申请人:山东农业大学