一种果树树形测量装置的制作方法

本实用新型涉及果树种植技术领域，尤其是涉及一种可测量果树枝条伸展量和方位角分布特征的树形测量装置。

背景技术：

现阶段，对于控制果树树形的枝条整形修剪工作是靠人工经验来进行作业，进而保证果树每年挂果承载量一致，实现果树连年丰产的效果；果园植保打药也是根据果树生长物候期及病虫害发生时节进行及时作业；果实采摘作业是根据果实成熟度及贮藏条件进行相应的作业。

随着劳动力成本的上升，在果树整形修剪、植保打药等用工较多的环节逐渐由机械作业来代替。在枝条整形修剪环节，枝条是否修剪及修剪量大小需要根据果树生长情况进行确定；防止果树病虫害的植保打药也需要根据树冠层及其阻力分布来确定喷药压力；果实采摘需要明确挂果枝条分布位置。

由此可见，对果树在不同时期的树形进行掌握是进行合理的枝条整形修剪、植保打药以及果实采摘作业的前提，果实树形主要是果树枝条分布，果树枝条分布包括果树枝条的高度分布、水平分布、角度分布，通过果树每年各物候期的测量，将果树枝条分布参数进行统计与整理后，形成果树生长参数库，根据果树生长情况和果树生长参数库进行果树枝条的优化分布控制，为实现果树枝条机械化修剪、精准施药和机械采摘提供理论数据支持。然而，如何对果树树形进行测量和记录，目前仍没有相关方法或装置进行使用，也未见公开或者报道。

因此，提供一种能够对果树树形进行测量的测量装置是目前本领域技术人员亟需解决的技术问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的之一是提供一种果树树形测量装置，以便能够将果树枝条分布参数进行统计与整理，形成果树生长参数库，为实现果树枝条机械化修剪、精准施药和机械采摘提供理论数据支持。

为达到上述目的，本实用新型所提供的果树树形测量装置，包括：

带有坐标系的底色板；

设置在所述底色板上，且用于对一级枝条上选取的一级测量点进行高度测量的高度测量仪，所述高度测量仪包括竖直设置的高度测量尺，以及滑动设置在所述高度测量尺上的高度测量杆；

设置在所述底色板上，且用于对一级枝条上选取的一级测量点进行幅宽测量的幅宽测量仪，所述幅宽测量仪包括水平设置的幅宽测量尺，以及滑动设置在所述幅宽测量尺上的幅宽测量杆。

优选的，所述高度测量尺与所述幅宽测量尺在各自的零点刻度位置相交，且两者交点与所述底色板上的坐标原点重合。

优选的，还包括设置在所述底色板上，且用于对果树种植点进行定位的经纬度测量仪。

优选的，所述高度测量尺上设置有高度滑块，所述高度测量杆与所述高度滑块铰接相连；所述幅宽测量尺上设置幅宽滑块，所述幅宽测量杆与所述幅宽滑块铰接相连。

优选的，还包括设置在所述底色板上的角度测量仪，所述角度测量仪被平行于地面的横轴以及垂直于地面的纵轴分成四个90°范围的角度测量区域，每个所述角度区域均是由所述纵轴起始至所述横轴为止。

优选的，所述高度测量杆以及所述幅宽测量杆均为伸缩杆。

可以看出，本实用新型中所公开的果树树形测量装置中，底色板的作用在于与枝条颜色形成对照，便于分辨枝条的分布走向，高度测量仪和幅宽测量仪可以测量一级枝条上所选定的一级测量点的横纵坐标，然后根据测量得知的一级测量点的横纵坐标可以拟合出单条一级枝条生长延伸的枝条曲线，通过该果树树形测量装置对所有一级枝条进行测量并对数据拟合后，就可以得到整棵果树一级枝条分布的树形图，对各个物候期果树树形进行测量，就可以形成果树生长参数库，从而为机械化修剪、精准施药和机械采摘提供理论数据支持。

附图说明

图1为本实用新型实施例中所公开的果树树形测量方法流程图；

图2为本实用新型实施例中所公开的果树树形测量装置的结构示意图。

其中，1为果树主干，2为地面，3为底色板，4为高度测量杆，5为高度测量尺，6为经纬度测量仪，7为幅宽测量杆，8为幅宽测量尺，9为角度测量仪。

具体实施方式

本实用新型的核心是提供一种果树树形测量装置，以便能够将果树枝条分布参数进行统计与整理，形成果树生长参数库，为实现果树枝条机械化修剪、精准施药和机械采摘提供理论数据支持。

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

请参考图1，图1为本实用新型实施例中所公开的果树树形测量方法流程图。

本实用新型中所公开的果树树形测量方法中，包括如下步骤：

S1)建立平面直角坐标系

建立垂直于地面2的平面直角坐标系，该平面直角坐标系中与地面2平行的方向为水平方向，与地面2垂直的方向为竖直方向，建立平面直角坐标系的目的是为了将枝条进行合适的投影；

S2)选取一级测量点

在本步骤中，涉及到一级枝条以及一级测量点，所谓一级枝条就是指从果树主干1上分支出来的枝条，而由一级枝条再次分支出来的枝条称为二级枝条，从二级枝条分支出来的枝条称为三级枝条以此类推。实际上，果树主干1以及一级枝条就构成了整个果树的基本骨架，完成对一级枝条的测量基本也就完成了整个树形的测量。在本步骤中，在一条一级枝条上选取多个一级测量点，并将一级测量点投影到上述坐标系中。

S3)拟合一级枝条的枝条曲线

根据上述一级测量点的横坐标和纵坐标，可以拟合出一级测量点所在的曲线。通过一条曲线上的离散点来拟合该曲线目前已经成为本领域公知的方法，本申请文件对具体的拟合计算过程不再赘述。拟合过程可以为人工计算拟合，也可采用目前的常用拟合软件进行拟合，这些常见拟合软件包括但不限于机械制图常用的CAD软件，UG软件等。本领域技术人员容易理解的是，对于一条一级枝条而言，选取的一级测量点越多，那么枝条曲线的拟合就越接近于实际，但选取的一级测量点越多，测量和拟合的工作量也就越大。因此，在确保拟合准确度的前提下，为了尽量减少工作量，一根枝条上选取的一级测量点应当控制在10-20个，并且根据枝条的具体长度，相邻两个一级测量点的间距应当进行适应性变化，以便使所有的一级测量点能够反映出该一级枝条的整体走向。

S4)得出一级枝条树形分布

选取另外一条一级枝条，并重复上述的步骤S2)和S3)，直至所有的一级枝条测量完成为止，最后整理数据得出果树的一级枝条分布所构成的树形。

采用上述方法对各个物候期果树树形进行测量，就可以形成果树生长参数库，从而为机械化修剪、精准施药和机械采摘提供理论数据支持。

不难理解的是，坐标系的原点可以任意选取，考虑到方便数据的记录以及重复测量时容易达到相同的测量条件，本实施例中的直角坐标系中的原点为果树主干1与地面2的交点。

为了进一步优化上述实施例中的技术方案，本实施例中还对二级枝条所在的枝条曲线进行了拟合，具体的，在上述步骤S4)之后还包括步骤：

S5)在与一级枝条相连的一条二级枝条上选取多个二级测量点并投影至上述坐标系上；

S6)根据二级测量点在直角坐标系上的坐标拟合出二级枝条的枝条曲线；拟合所采用的方法与一级枝条曲线拟合时完全相同，本申请文件对此不再进行赘述。对二级枝条所在的曲线拟合后可以使果树树形更接近于实际，对于后续的机械化作业的指导意义更大。

在本实施例中，还增加了对平面直角坐标系原点进行经纬度测量的操作，该操作位于步骤S1)中，通过对果树种植位置的经纬度进行记录，然后录入到果树生长参数库中可以对后续的果树种植提供参考。

不难理解的是，平面直角坐标系可以为与地面2垂直的任意平面，但是为了使平面直角坐标系具有更容易确定，本实施例中的平面直角坐标系的平面与东西方向平行或者与南北方向平行。

本实用新型实施例中公开的果树树形测量装置，如图2中所示，该果树树形测量装置包括底色板3、高度测量仪和幅宽测量仪，其中，底色板3用于与枝条颜色形成对照，便于分辨枝条的分布走向，并且底色板3还可为高度测量仪以及幅宽测量仪提供安装基础，高度测量仪实际上是用于测量一级枝条上所选取的一级测量点的纵坐标，其包括竖直设置的高度测量尺5，以及滑动设置在高度测量尺5上的高度测量杆4，幅宽测量仪实际上是用于测量一级枝条上所选取的一级测量点的横坐标，其包括说明设置的幅宽测量尺8，以及滑动设置在幅宽测量尺8上的幅宽测量杆7。

实际测量过程中，首先确定底色板3的方向，例如使底色板3为东西方向，或者南北方向，然后在与果树主干1相连的一级枝条上选取多个一级测量点，滑动高度测量杆4以及幅宽测量杆7，使两个测量杆分别与各个测量点接触后测得各个一级测量点的横坐标和纵坐标，然后通过人工或者软件，根据各个一级测量点的横坐标和纵坐标进行曲线拟合，得到一级枝条的枝条曲线。通过一条曲线上的离散点来拟合该曲线目前已经成为本领域公知的方法，本申请文件对具体的拟合计算过程不再赘述，常见拟合软件包括但不限于机械制图常用的CAD软件，UG软件等，将各个一级枝条的枝条曲线全部拟合出来后，就得到了整个果树的树形。

更进一步的，高度测量尺5上设置有高度滑块，高度测量杆4与高度滑块铰接，以便使得高度测量杆4可以在底色板3平面内绕高度滑块转动，从而方便一级测量点纵坐标的测量；同理，幅宽测量尺8上设置有幅宽滑块，幅宽测量杆7与幅宽滑块铰接，以便使得幅宽测量杆7可以在底色板3平面内绕幅宽滑块转动，从而方便一级测量点横坐标的测量，高度测量杆4和幅宽测量杆7优选的为可伸缩杆件，这样既方便收纳，又能满足测量要求。

为了进一步提高测量的便利性，本实施例中所公开的果树树形测量装置中，高度测量尺5与幅宽测量尺8在各自的零点刻度位置处相交，并且两者交点与底色板3上的坐标原点重合，这可以最大限度的方便数据的读取和记录。

在本实施例中，在底色板3上还增加了经纬度测量仪6，经纬度测量仪6对果树的种植地点进行经纬度的测量，通过对果树种植位置的经纬度进行记录，然后录入到果树生长参数库中可以对后续的果树种植提供参考。

请参考图2，为了对一级枝条任意一段的倾斜角度进行测量，本实施例中还在底色板3上设置了角度测量仪9，角度测量仪9被平行于地面2的横轴以及垂直于地面2的纵轴分成四个90°范围的角度测量区域，每个角度测量区域均是由纵轴起始，至横轴为止。

在图2中，若要测量A点(X_A，Y_A为A点坐标)和B点(X_B，Y_B为B点坐标)之间的枝条倾斜角，那么就连接A点和B点，然后通过角度测量仪9的中心点，做一条与直线AB平行的射线OC，射线OC所对应的倾斜角即为A点和B点之间的枝条倾斜角。

以上对本实用新型中的果树树形测量装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。