专利名称：森林测高器的制作方法
技术领域：
本发明属于林业行业的森林调查技术领域，特别是一种既能作为常规勃鲁莱测高器使用，又能方便用于密林树高测量的森林测高器。
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进口或仿制的二十世纪初由德国林务官卡尔勃鲁梅(Carl Blume)设计、并最初由德国卡尔莱斯(Karl Leiss)公司首先生产的勃鲁莱(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(专利号90210659. 7)，2010年又提出了第二次改进方案(专利申请号201029012043. 6)，两次改进成功解决了测点选择的灵活性问题，增强了密林测高的实用性，但是，与传统的勃鲁莱测高器相比，其读数难度有所增加，虽然第二次改进在易读性方面有所提高，但仍达不到原勃鲁莱测高器的易读水平，基于上述背景，能否发明一种既能象勃鲁莱测高器一样读数方便，又能灵活选择测点，或者说既能当普通勃鲁莱测高器使用，关键时又能应用于密林测高的测高器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森林测高器，该测高器不仅具备普通勃鲁莱测高器的基本功能，同时又能灵活选择测点，适用于密林测高的工作环境，因此比勃鲁莱测高器具有更广泛的适用性。本发明是这样实现的森林测高器主体由壳体(1)、视准筒( 、启动钮C3)、止动钮、垂针(5)、扇形读数盘(6)组成，其中，在扇形读数盘(6)上同时刻有倾角读数区 (a)、准连续式测高读数区(b)和勃鲁莱式测高读数区(C)。扇形读数盘(6)上的各读数区位置排列如下倾角读数区刻制在扇形读数盘的近圆心一侧，勃鲁莱式测高读数区刻制在扇形读数盘的远圆心一侧，准连续式测高读数区刻制在扇形读数盘的中部即上述两读数区之间的位置。作为本发明的重要结构之一，准连续式测高读数区(b)由准连续式水平距条带(10)和阶梯状等高线(7)组成，其中准连续式水平距条带由一组圆心落在垂针旋转点上的弧线组成，该组弧线的径向间距相等即条带宽度相等，各条带所标示的水平距也按步进方式连续，其步进值为Im ；另外根据经验，准连续式水平距条带的设计初值应为5m-8m中的一个整数m，终值应为10m-15m中的一个整数m，符合上述要求的初值与终值设计对读数盘面积的合理利用及提高森林测高效果有利。本发明与现有技术相比具有以下优点1.具有传统勃鲁莱测高器的基本功能，读数直观、方便，可作为勃鲁莱测高器使用；2.在树冠相互遮挡、传统勃鲁莱测高法工作受限时，可利用准连续式测高法测点选择灵活的优点进行树高测量，进而解决密林难测的问题。值得一提的是，本发明虽然只属于一种改进型设计，但由于采用了多功能的读数盘结构，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，其测高原理公式为h = Ltan θ，本图示测高器仰视测高时的状态。图中A为测高时眼睛所在的位置，B为树梢，D为树基，0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扇形读数盘的详细结构图，示仰视测高时的情形。图中刻线由倾角读数区、准连续式测高读数区和勃鲁莱式测高读数区三个部分组成。其中，倾角读数区的测量范围为俯角30° 仰角60° ；准连续式测高读数区的水平距选择范围为 7-12m，水平距步进值为Im;勃鲁莱式测高读数区的标准水平距离有两个，一是15m、一是 20m。图中5-垂针，6-扇形读数盘，7-阶梯状等高线，8-测高读数值，9-水平距初值，10-水平距条带，11-水平距终值，12-标准水平距(勃鲁莱测高法专用)，13-色块，14-测角圆弧基线，15-倾角读数值，16-倾角读数刻线，17-测高圆弧基线，18-测高读数值，19-测高读数刻线；a-倾角读数区，b-准连续式测高读数区，C-勃鲁莱式测高读数区。
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O)、启动钮(3)、止动钮、垂针(5)、扇形读数盘(6)等部件组成。其中，除扇形读数盘外，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，以下只对扇形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， 接着确定圆心并在近圆心处刻制测角读数区(a)、远圆心处刻制勃鲁莱式测高读数区(C)、 中部用来刻制准连续式测高读数区(b)，各读数区刻制方法如下1.测角读数区(a)的刻制在预先作好的测角圆弧基线(14)上刻上倾角读数刻线(16)并标上相应的倾角读数值(1 即成，其原理同普通量角器。2.准连续式测高读数区(b)的刻制首先，在读数盘中部绘制出一组径向间距相等的弧线，该组弧线的间距及最大、最小半径依测高器设计尺寸而定。弧线绘好后，弧线与弧线间自然形成许多我们称之为水平距条带(10)的弧形条带，这时，依半径大小在弧形条带的边缘标注上其相应代表的水平距值即可。给条带标注水平距值时，条带水平距步进值采用lm，只需标出水平距初值(9)和水平距终值(11)即可。本例中采用的初值为7m，终值为12m，当然其他设计中的初值和终值也可采用其他数据，比如5m和15m等，但根据森林测高经验，水平距条带设计的初值不宜小于5m、也不宜大于8m，终值不宜小于10m、也不宜大于15m。实践证明，超出上述推荐范围的水平距条带设计对实际测高来说没有意义。水平距条带做好后，接着便可在其上进行测高读数刻线的制作工作。根据测高原理公式h = Ltan θ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，所以，在特定条带上的每一个h值都有相应的θ对应，这样，在L条带上相应θ的位置上刻上相应h的径向刻线，当上述所有这样的径向刻线全部完成之后，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(7)，接着，再在阶梯状等高线的两端标注上测高读数值(8)即成。为了使数据标注及刻线变得更加明确、易读，在刻线绘制工作完成之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an或:3m的测高读数间距进行上色一次。3.勃鲁莱式测高读数区(C)的刻制勃鲁莱式测高的特点就是水平距固定(称为标准水平距离)，不连续，选择测点困难但测高读数方便。本例中为扩大测高范围设计了两个标准水平距离，即15m和20m。如图 4所示，制作时，首先刻制出勃鲁莱法的测高圆弧基线(17)，以此为基础，上部绘制L= 15m 时的测高读数刻线，下部绘制L = 20m时的测高读数刻线，各读数刻线的刻制方法执行测高原理公式h = Ltan Θ，Β卩θ =arctan(h/L)的数学关系，当勃鲁莱测高读数区的所有测高读数刻线(19)完成之后，在其对应位置的上面(或下面)标上相应的测高读数值(18)即成。读数盘做好以后，以垂针旋转点0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C3)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，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7m、8m、llm、15m或20m 时，则树高读数依次为3. 4m、3. 8m、5. 4m、7. 3m和9. 7m。2.读角度如图4所示的情形，可读为仰角。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1.一种森林测高器，由壳体(1)、视准筒( 、启动钮C3)、止动钮(4)、垂针( 、扇形读数盘(6)组成，其特征在于扇形读数盘(6)上同时刻有倾角读数区(a)、准连续式测高读数区(b)和勃鲁莱式测高读数区(C)。
2.根据权利要求1所述的森林测高器，其特征是倾角读数区(a)刻制在扇形读数盘的近圆心一侧，勃鲁莱式测高读数区(c)刻制在扇形读数盘的远圆心一侧，准连续式测高读数区(b)刻制在扇形读数盘的中部即上述两读数区之间的位置。
3.根据权利要求1或2所述的森林测高器，其特征是准连续式测高读数区(b)中包含由等间距弧线组成的一组准连续式水平距条带(10)，该组准连续式水平距条带所标示的水平距按步进方式连续，步进值为lrn，初值为5m-8m中的一个整数m，终值为10m_15m中的一个整数m。
专利摘要本实用新型公开了一种方便使用的森林测高器。主体由壳体、视准筒、启动钮、止动钮、垂针、扇形读数盘组成。由于在扇形读数盘上同时刻有倾角读数区、准连续式测高读数区和勃鲁莱式测高读数区，所以较好实现了测量功能上的互补，使野外实用性大大改善。与传统的勃鲁莱测高器相比，本实用新型不仅具备测角、测高的基本功能，而且易读，易用，测点选择灵活，较为适应山地森林调查的需要，特别是对密度较大的中幼林调查来说，本实用新型外业优势明显，更能发挥提高工效的积极作用。
文档编号G01C1/00GK202008359SQ20112004499
公开日2011年10月12日 申请日期2011年2月23日 优先权日2011年2月23日
发明者李建华, 邢世岩 申请人:山东农业大学