专利名称：多功能测树仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种测量长度(高度、距离、宽度)的仪器，是一种简易的多功能的用于林业上测量树木高度、胸径和进行视距测量等的仪器。
在林业测量的仪器中，测树的仪器主要有角规、测高器、皮尺和罗盘仪等，这些仪器的功能都是单一的，森调人员野外工作时往往要将这些用具全部带上、这样不仅增加了森调人员野外工作的劳动强度，而且降低了工作效率。
本实用新型旨在提供一种能快速方便准确测定林地坡度、立木胸径、树高、水平视距等的多功能测树仪。
本实用新型由测轮、支架、手柄、围尺组成，测轮呈半圆形状，通过圆心处与支架用连接。测轮分为扇形调平器和眉形度盘两部分，扇形调平器的底部有位置可调的调平重块，眉形度盘外侧为观测槽片，观测槽片中央有呈弓形的观测槽口、两侧有测量读数，支架与手柄连为一体、围尺装在围尺盒内，围尺盒与支架连为一体，在支架上有制动片、制动杆、板机、弹簧组成的对测轮具有制动作用的制动机构。
以下结合附图对本实用新型作进一步的描述。
图1本实用新型主视图；图2为图1的俯视图；图3观测槽片结构图；图4为测轮工作状态图示；
图5坡度测定原理图；图6水平视距测量原理图；图7测高原理图。
图中1-测轮，2-扇形调平器，3-配平重块，4-支架，5-眉形度盘，6-锁定凹槽，7-制动片，8-盒盖，9-围尺，10-板机。11-弹簧，12-围尺锁紧环，13-锁紧弹簧、14-手柄，15-围尺盒，16-弹片，17-轴，18-水准气泡，19-围尺读数游标，20-观测槽片，21-观测槽口，22-制动杆，23-推扭，24-导槽，25-紧固螺钉。
测轮(1)呈半圆形状，通过圆心处的半圆柱轴(17)与支架(4)相连接，非制动情况下测轮(1)可绕轴(17)自由旋转和摆动，扇形调平器(2)的圆心角幅为α＝60°，底部的配平重量块(3)装在导槽(24) 1，使配平重量块(3)的位置能够沿导槽(24)移动，并用紧固螺钉(25)定位，便于仪器处于水平位置时，将眉形度盘(5)的零点位置调至于制动片(7)的上边缘相切处，眉形度盘(5)的圆心角幅为β＝120°，眉形度盘(5)外侧的观测槽片(20)中间为观测槽口(21)呈弓形，弓形宽度d＝cosθ厘米，即槽口宽度随圆心角θ′(以眉形度盘中心为0°起点)的余弦值变化，如圆心角θ′＝8°处设计在弓形槽口中央，故槽口中央宽d＝cos0°＝1厘米，观测槽片(20)两侧有度量刻划和数据标记，这些数据的绝对值以槽口中央设计为0，两边对称，从中央到两端绝对值不断增加，这些度量刻划和数据标记是1、用于坡度测定用的角度值，根据fi=R·π180×θ'i]]>来确定角度值θ′在槽片上的位置，取值范围上、下各为60m。2、水平距离为任意时测树高用的正切JAM(θ)值，根据公式
来确定TAM(θ)值在槽片上的位置，取值范围从-1.732至+1.732。3、类似勃鲁莱测高器，设计有定距分别为20米、15米、30米时测树高用的度量数据标记，即树高值，该数据标记在现测槽片(20)上的设计依据是按照下列公式计算fi=2R180arctgbiL]]>上述的公式中fi-为观测槽上所要标记的点到槽口中央0处的弧长，b-测轮半径、bi-所要标记的树高数值(米)，L-定距如20米、15米、30米。图3中给出观测槽片结构图是测轮半径R为10厘米，共有五排刻度相应读数，所有读数在弓形槽口中央设计为0，两边对称，从中央到两边其读数绝对值不断增加。从左至右，第一排刻划用
表示、用于定距20米时测树高读数，取值范围为上、下各38米，第二排刻划用TAM(θ)表示，用于距离为任意时测树高读数，取值范围从-1.732至+1.732，第三排刻划用θ表示、用于坡度测定，取值范围上下各为60°，第四排刻划用表示，用于定距15米时测树高读数，取值上、下各为25米，第五排划用
表示，用于定距30米时测树高读数，取值上、下各为50米。眉形度盘(5)尾端上有锁定凹槽(6)，其功能是仪器不使用时将制动片(7)进入凹槽中使测轮(1) 固定、便于装入仪器套，由制动片(7)、制动杆(22)、扳机(10)、弹簧(11)组成的制动机构，其功能是当仪器工作时，抠住扳机(10)，弹簧(11)受力被压缩，制动杆(22)右移，制动片(7)脱开眉形度盘(5)、测轮(1)由于扇形调平器(2)的重力作用，摆动到测轮(1)的重心线与水平面垂直的状态时静止，若此时松开扳机(10)，制动杆(22)在弹性力作用下带动制动片(7)左移紧靠在眉形度盘(5)的边缘，测轮(1)得以固定，这时制动片(7)的上边缘(亦称为读数标)与观测槽片(20)相切处的数据便是测量获得的数据。围尺(9)装在围尺盒(15)内，围尺盒(15)底部和前侧装有弹片(16)，上部装有盒盖(8)，能使围尺方便地装进取出，围尺(9)采用弹性好的金属材料制作，它除了能从盒中取出用作测定立木胸径和其他围径之外，还可在水平视距测定时，利用围尺读数游标直接求出观测点至仪器观测槽片(20)的距离(仪器常数加围尺上读数)，另外围尺(9)上除有普通长度数值标记和以圆周率π为单位长度的直径长度数值标记外，还在仪器常数加围尺上数值(普通长度数值)等于95厘米、35.36厘米、50厘米、70.71厘米处分别有数值为4、2、1、0.5的变杆长角规的断面积系数值标记。仪器常数是指观测槽片(20)至围尺锁紧环(12)处的距离，为简单起见在以下的叙述中，凡提到围尺(9)的读数都包括加进了常数值，即是观测点至观测槽片(20)的距离。手柄(14)上的围尺锁紧环(12)、锁紧弹簧(13)、推扭(23)组成围尺锁紧机构，将推扭(23)向上推，就能很方便地将围尺拉出，手松开，围尺锁紧环(12)在锁紧弹簧(13)的作用下将围尺锁紧定位，在围尺读数游标(19)处读取围尺上的数据。
本实用新型主要测树功能的操作方法及测量原理简介如下仪器使用前，应调零、即在仪器上的水准气泡(18)水平时，抠住扳机(10)，制动片(7)退出锁定凹槽(6)，测轮处于图2中所示状态，这时读数标2即制动片(7)的上边缘应与观测槽片(20)上的数值0处相切，若有偏离，则可使配平重块(3)在导槽(24)上移动，一直到调好，将配平重块(3)位置定好，仪器便可使用。一经调好，不必再调。
一、坡度测定由于测树仪在工作状态下测轮(1)上圆心角0°位置半径及其法线OT始终与水平面平行(见图5)，因此当测定林地坡度时，仅需右手持仪器，食指抠住扳机将制动片(7)松开，使测轮(1)摆动自如，通过右眼观察，使读数标2、测轮圆心0和待测坡面与仪器等高部位H、观察点P四点成一条直线测轮静止后，轻轻松开扳机，使制动片(7)制动测轮(1)，即可在观测槽片(20)第三排刻划值中与读数标2相切处读出圆心角θ′，由于θ′＝θ，所以就测出了待测坡面的坡度θ值。
二、水平视距测量利用本实用新型能十分简便地测定从测点至立木的水平距离，具体方法步骤为1、从围尺盒中取出围尺测定立木胸径D，并及时将围尺装进围尺盒；2、测者立于测点，右手执仪器，抠住扳机解除制动，左手从围尺盒中拉出围尺尺身并将尺身末端贴近右眼下；3、变动围尺尺身拉出的长度，使通过弓形观测槽口(21)形成的两条视线与被测立木的胸径外端相切，若此时围尺读数标(19)处的围尺读数(普通长度数值)为γ(加了仪器常数以下同，则测点至立木的水平距离为1＝Dxγ。
例1某立木经围尺测定胸径D为21厘米，于某测点P观测，通过弓形观测槽口(21)形成的两条视线与立木胸径D外端相切时，围尺读数标(15)处长度读数γ为60厘米，则此测点P至立木的水平距离，1×γ＝20×60＝1200厘米＝12米。
测量的原理参见图6，设立木直径为D，两视线PS、PT形成的夹角a，测点到立木胸径处的倾斜角(坡度)为θ，弓形观测槽口宽度为d，由仪器结构可知d＝cosθ，又设两切点S、T相连所形成的弦为ST，测点P至弦ST的距离为Lθ，由于对照角α的原因，弦ST一般小于胸径D，既Lθ与PO之间有一定误差，在普通角规测树中，考虑到α值较小(一般为1°E′45°)，其误差是忽略不计的，即令D≈ST，Lθ≈PO，根据三角形相似原理有:
γ/Lθ＝d/O
即Lθ＝(D×γ)/d＝(D×γ)/cosθ。当无坡度θ＝0°，水平方向视距为Lθ＝D×γ/cosθ＝D×γ；当有坡度为θ的情况下，水平距离L为L=Lθ×cosθ=D×γcosθ×cosθ=D×γ]]>因此在任意坡度θ条件下总有l＝θ×γ三、立木树高的测定在确定了测点至立木的水平距离L后，若测点与待测立木树梢和树基是通视的，则能迅速测出树高值，测定步骤1、选择理想测点与树梢树基通视2、按前述方法测出测点至立木的水平距离03、手持本仪器抠住扳机瞄准树梢，待测轮静止后松开扳机制动测轮。从观测槽片(20)第二排刻划上获得读数为b1；4、仿第三步瞄准树基。可得另一读数b2；5、则立木树高H＝L(b1-b2)。
例2，测得某立木至测点水平距离为12米，用本仪器瞄准树梢其读数b1＝0.8，瞄准树基读数b2＝-0.4，则该立木树高值:H＝L(b1-b2)＝12×(0.8+0.4)＝14.4(米)。
测定树高的原理参见图7。图7中(a)表示测点P的高度或水平视线L介于树梢与树基中间，由图可知H1＝L×Lgθ1，H2＝L×tgθ2，全树高H＝H1+H2＝L×(tgθ1+tgθ2) ；图7中(-)表示测点P的高度或水平视线低于树基的情况，在此情况下H1＝L×tgθ1，H2＝L×tgθ2，全树高H＝H1-H2＝L×(tgθ1-tgθ2)；图7中(C)表示测点P的高度或水平视线高于树梢的情况，H1＝L×tgθ1，H2＝L×tgθ2，H＝t2-H1＝L×(tgθ2-tgθ1)；由于观测槽片上第二排刻划值按用圆心角(观测倾角)的正切值tgθ表示出，并且在圆心角0°以上各刻划值之前冠以负号即-0.1，-0.2，…-1.6，而0°以下各刻划值为正，这样不管测点P的高度相对树基(b2)树梢(b1)高度位置如何，总有树高H＝L×(b1-b2)成立。
测树高时，测点P至读数标Z的距离ZP的大小无关，观测者可选择满意的ZP长度进行立木测高，由于在观测槽片还有定距分别为20米(第一排刻划)、15米(第四排刻划)、30米(第五排刻划)时，测树高用的刻划值、观测者也可象使用勃鲁莱测高器一样，选择适当定距测定立木树高。
四、树干任意高度部位的标定这是测高原理的逆运用。例3设某立木树H＝14.4米，测点P距立木的水平距离为12米，现欲标定中央直径所在位置即H＝7.2米处的部位。
由立木测高公式H＝L×(b1-b2)可得b1＝H-L+b2，这就是树干任意度的标定公式。
具体作法是先用仪器瞄准立木树基求得读数b2，设b2＝-0.4则b1＝H/L+b2＝7.2/12-0.4＝0.6-0.4＝0.2，再用仪器瞄准树干并住扳机，在保证测点P位置不变的同时，适当上仰下倾仪器的测轮端，使观测槽片第二排刻划值为0.2的位置处于读数标2处。此时，测点P与读数标2的连成的延长线与树干的交点即树高一半H；处所在。
五、立木上部直径的测定这是水平视距测量的逆运用，因为L＝D×γ，则立木直径＝L/γ。例4设某立木上部直径的部位即1/2树高处已标定，又设测点P至立木的水平距离经测定为L＝12米，使用本仪器，抠住扳机，瞄准立木1/2高处D，拉出围尺尺身并变动其长度，使测点P通过观测槽口(21)形成的两视线与D处树干外端分别相切，若此时测点P至读数标Z的距离即围尺读数游标(19)处指示的围尺读数为γ＝80厘米，则该立木中央直径D＝L/γ＝1200/80＝15(厘米)。
测得上部直径后，可进一步计算形率和对立木区分求积六、每公顷立木胸高总断面积的测定。
这是将仪器用作角规，其“角规杆长ZP”的形成是由手柄和围尺共同实现的，由于围尺尺身可缩进拉出，则“杆长”ZP(观测槽片至观测点的距离)是可变的，通过“杆长”ZP的变化能形成各种不同断面积系数的角规。2P长度为25厘米时，形成断面积系Fg＝4的角规，ZP长度为35，36厘米时，则形成断面积系数Fg＝2的角规；ZP长度50厘米时，则形成断面积系数Fg＝1的角规；ZP长度为70.71厘米时，则形成断面积系数Fg＝0.5的角规，由于围尺尺身上在相应处都有以上各种断面积系数Fg数值标记，在使用时可由围尺锁紧机构固定，因此使用起来和普通角规一样方便，进行森林调查时，可根据各类型林份特点选用不同的断面积系数，即可很方便地得到每公顷立木胸高总断面积。
七、用作简易水准仪由于本仪器在工作时，测轮(1)的圆心O与观测槽片上的零刻划位置的连线(见图5中OT连线)总是水平的，而且仪器上又有水准气泡(18)，可用作水准仪，进行较粗糙的水准测量，利用木仪器进行道路测量和引水渠道测量，其精度均能满足需要。
综上所述，本实用新型结构简单、功能多、使用简单、携带方便、适合于森调人员的外出调查。
权利要求1.一种测树仪。其特征在于该测树仪由测轮(1)、支架(4)、手柄(14)、围尺(9)组成，测轮(1)呈半圆形状，通过圆心处与支架(4)用轴(17)连接，测轮(1)分为扇形调平器(2)和眉形度盘(5)两部分。扇形调平器(2)的底部有位置可调的调平重块(3)，眉形度盘(5)外侧为观测槽片(26)、观测槽片(20)中央有呈弓形的观测槽口(21)、两侧有测量用刻划和读数，支架(4)与手柄(14)连为一体，围尺(9)装在围尺盒(15)内，围尺盒(15)与支架(1)连为一体，在支架(4)上面有制动片(7)、制动杆(22)、板机(10)、弹簧(11)组成的对测轴(1)具有制动作用的制动机构。
2.根据权利要求1所述的测树仪，其特征在于眉形度盘(5)尾端上有锁定凹槽(6)。
3.根据权利要求1所述的测树仪，其特征在于扇形调平器(2)的圆心角幅α＝60°。眉形度盘(5)的圆心角幅β＝120°。
4.根据权利要求1所述的测树仪，其特征在于观测槽口(21)为弓形，弓形宽度d＝cosθ′。
5.根据权利要求1或4所述的测树仪，其特征在于观测槽片(20)两侧上的读数标记为θ值和与θ值相对应的tgθ值。
6.根据权利要求5所述的测树仪，其特征在于观测槽片(20)两侧上的读数与θ值相对应有用于水平距离分别为15米、20米、30米用的树高值。
7.根据权利要求1所述的测树仪其特征在于手柄(14)上有围尺锁紧机构，由图尺锁紧环(12)、锁紧弹簧(13)、推扭(23)组成。
8.根据权利要求1所述的测树仪，其特征在于围尺(9)上除有普通长度数值标记、以圆周率π为单位长度的直径长度数值标记外，还有在仪器常数加围尺数值标记(普通长度数值)等于25厘米、35.36厘米、50厘米、78.71厘米处分别有数值为4、2、1、0.5的变杆长角规的断面积系数值标记。
9.根据权利要求1所述的测树仪，其特征在于该测树仪上有水准气泡(18)。
专利摘要本实用新型是一种简易的多功能用于林业上测量树木高度、胸径和进行视距测量的仪器，该仪器由测轮、支架、手柄、围尺所组成，测轮分为扇形稠平器和眉形度盘两部分，眉形度盘外侧为观测槽片、观测槽片中央有呈弓形的观测槽口、两侧有测量用刻划和读数、支架、手柄连为一体，并有制动机构对测轮起制动作用。本实用新型可用作测量林地坡度，水平视距、树高、树干任意高度部位的标定，立木上部直径的测定等，适合于森调人员进行野外测量。
文档编号G01C5/00GK2070898SQ90211348
公开日1991年2月6日 申请日期1990年3月31日 优先权日1990年3月31日
发明者张浩军 申请人:张浩军