CN109579762A - 一种树木胸径的测量装置及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种树木胸径的测量装置及测量方法，包括：第一尺条、第二尺条以及操作盒，所述第一尺条的一端与所述第二尺条的一端活动连接，形成一开口角度可调的V形结构，树木夹持在所述V形结构内，所述操作盒内设置有角度测量装置以及测距装置，通过所述角度测量装置测量所述第一尺条和/或第二尺条的转动角度，通过所述测距装置测量第一尺条与第二尺条的连接处与树木之间的间距，所述操作盒内设置有数据处理装置，根据所述转动角度以及所述间距，得到树木胸径的测量结果。该装置结构简单，便于携带，操作方便，能够大幅度提高测量工作效率。

Description

一种树木胸径的测量装置及测量方法

技术领域

本发明涉及农林技术领域，尤其涉及一种树木胸径的测量装置及测量方法。

背景技术

树木胸径是指树木距离地面1.3米处的直径，在目前的森林资源清查以及林业调查研究中，树木胸径是最基本的数据之一，传统的测量工具主要是围尺或者卡尺，围尺需要测量者双手环绕树干，操作费力，而卡尺的测量范围有限，不适宜直径较大的树木，另外，在测量过程中还需要人工记录每一棵树的数据，并对整片森林中每棵树木的测量数据进行分类统计与分析，过程费时费力。

现在也有一些用于测量树木直径的仪器，如申请号为201710313672.1的中国专利就公开了一种便携式树木胸径测量装置及测量方法，其解决了现有技术中树木的胸径测量仪器体积较大、不方便携带，难以对较大直径分布的树木进行直径的准确测量的问题，具有携带方便，测量准确的优势。测量时，使第一卡杆和第二卡杆构成的面与树木的轴线垂直，调节第一卡杆和第二卡杆的开口角度，使第一卡杆和第二卡杆均与树木相切，调整横杆的位置，使其与树木相切，根据第一卡杆、第二卡杆和横杆构成的三角形的周长、第一卡杆和第二卡杆之间的开口角度与树木直径的几何关系，计算得到树木的直径。该装置需要通过横杆来确定一个三角形，虽然整个装置方便携带，但实际测量过程中还需要操作横杆，并不是非常的方便。

发明内容

本发明要解决的技术问题目的在于提供一种树木胸径的测量装置及测量方法，用以解决现有树木测量装置不方便携带，测量时操作步骤繁琐，测量效率较低的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种树木胸径的测量装置，包括：第一尺条、第二尺条以及操作盒，所述第一尺条的一端与所述第二尺条的一端活动连接，形成一开口角度可调的V形结构，树木夹持在所述V形结构内，所述操作盒内设置有角度测量装置以及测距装置，通过所述角度测量装置测量所述第一尺条和/或第二尺条的转动角度，通过所述测距装置测量第一尺条与第二尺条的连接处与树木之间的间距，所述操作盒内设置有数据处理装置，根据所述转动角度以及所述间距，得到树木胸径的测量结果。

优选的，所述第一尺条的一端设置有第一齿轮，所述第二尺条的一端设置有第二齿轮，所述第一齿轮与所述第二齿轮啮合。

优选的，所述第一齿轮与所述第二齿轮的模数相同，以使得所述第一尺条与所述第二尺条同步转动。

优选的，所述测距装置位于所述第一尺条轴线与所述第二尺条轴线的相交点。

优选的，所述操作盒为方形体，其侧面上开设有供所述第一尺条以及第二尺条转动的转动槽，所述第一尺条以及所述第二尺条的转动角度范围为0-90°。

优选的，所述操作盒内设置有第一转轴以及第二转轴，所述第一齿轮以及所述第一尺条的一端设置在所述第一转轴上转动，所述第二齿轮以及所述第二尺条的一端设置在所述第二转轴上转动，所述角度测量装置设置在所述第一尺条的一端或所述第二尺条的一端。

优选的，所述操作盒上设置有操作按键以及显示装置，所述操作盒内的数据处理装置包括微处理器、电源模块、存储模块以及通信模块，所述数据处理装置与所述操作按键、显示装置、角度测量装置以及测距装置连接。

优选的，所述测距装置为激光测距仪，所述角度测量装置为角度传感器，所述第一尺条或第二尺条上设置有数据记录装置，用以记录测量时的数据信息。

一种树木胸径的测量方法，包括步骤：

步骤一、将测量装置的V形结构张开，并使得第一尺条以及第二尺条保持水平；

步骤二、转动第一尺条以及第二尺条，使得第一尺条与第二尺条分别与树木柱体相切；

步骤三、获取第一尺条或第二尺条的转动角度以及测距装置与树木的间距，并根据预设公式得到所述树木的胸径大小。

进一步的，所述预设公式包括：

d＝(2w cosα+(z cos^2α)/sinα)/(1-cosα)-z/2

上式中，w＝s-m，d为树木的胸径大小，α为第一尺条或第二尺条的转动角度，s为测距装置与树木的间距，m为测距装置到第一齿轮圆心与第二齿轮圆心构成的线段的直线距离。

通过第一尺条以及第二尺条夹住树木，并与树木柱面相切，再通过角度测量装置以及测距装置的数据，能够快读的得到树木胸径数据，同时使用者操作起来十分方便，而且测量后的数据能够通过操作盒内的通信模块发送至移动终端，不需要人工进行数据记录，减少了树木胸径测量人员人工手动记录的步骤，提高了森林树木胸径测量的工作效率。

附图说明

图1是本发明一个实施方式提供的一种树木胸径测量装置的结构示意图；

图2是本发明一个实施方式提供的一种树木胸径测量装置操作盒的局部结构示意图；

图3是本发明一个实施方式提供的一种树木胸径测量装置操作盒内的系统示意图；

图4是本发明一个实施方式提供的一种树木胸径测量装置测量时的示意图；

图5是本发明一个实施方式提供的一种树木胸径测量装置测量时的按键操作流程图；

图6是本发明一个实施方式提供的一种树木胸径测量方法流程图；

其中，101、第一尺条，102、第二尺条，103、数据记录装置，104、操作盒，41、转动槽，44、测距开口，401、第一转轴，402、角度测量装置，403、第一齿轮，404、第二转轴，405、第二齿轮，406、测距装置。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例一

参考图1至图3，本实施例提供了一种树木胸径测量装置，包括：第一尺条101、第二尺条102以及操作盒104，

第一尺条101的一端与第二尺条102的一端活动连接，形成一开口角度可调的V形结构，树木夹持在V形结构内，操作盒104内设置有角度测量装置402以及测距装置406，通过角度测量装置402测量第一尺条101和/或第二尺条102的转动角度，通过测距装置406测量测距装置406与树木之间的间距，操作盒104内设置有数据处理装置，根据转动角度以及间距，得到树木胸径的测量结果。

第一尺条101以及第二尺条102可以进行转动，树木一般为圆柱体形，当使用者需要测量树木时，双手分别握住第一尺条101以及第二尺条102，将树木夹在中间，第一尺条101和第二尺条102形成一个V形结构，第一尺条101以及第二尺条102分别与树木柱面相切，此时就可以通过角度测量装置402以及测距装置406来记录数据。

本实施例中，测距装置406设置在操作盒104内，第一尺条101与第二尺条102有一个相接点，这个相接点位于操作盒104内，树木柱面的圆心与该相接点形成一条直线，测距装置406需要设置在该条直线上。

当不需要进行测量时，第一尺条101以及第二尺条102可以的角度可以任意调节，调节范围在0-90°之间，即当处于90°时，第一尺条101以及第二尺条102位于同一条直线上，当处于0°时，第一尺条101以及第二尺条102平行相接。

相较于其他的树木胸径测量装置，该装置简易便携，使用者操作起来也非常方便快速，同时数据处理装置能够记录下角度测量装置402以及测距装置406的测量数据，根据测量数据快速的生成树木胸径大小，解决了需要人工手动记录树木数据的问题，提高森林中树木胸径测量的工作效率。

在一个较佳的实施方式中，第一尺条101的一端设置有第一齿轮403，第二尺条102的一端设置有第二齿轮405，第一齿轮403与第二齿轮405啮合。

当第一尺条101转动时，第一齿轮403发生转动，第第二齿轮405会被带动，从而使第二尺条102转动，同理，第二尺条102转动时亦然，这能够保证第一尺条101以及第二尺条102之间的联动性，提高测量的准确度。

进一步的，第一齿轮403与第二齿轮405的模数相同，这样能够保证第一尺条101的转动角度与第二尺条102的转动角度相同，即第一尺条101与第二尺条102同步转动，这方便角度测量装置402测量角度，即其只需要测量其中任意一个尺条的转动角度就能得到另外一个尺条的转动角度，同时也能够提高测量树木胸径时的精度。

在一个较佳的实施方式中，测距装置406位于第一尺条101轴线与第二尺条102轴线的相交点。

从图1中可以看到，第一尺条101以及第二尺条102都是一个长方形的，其轴线就是长方形的中心线，第一尺条101以及第二尺条102是可以转动的，两者轴线的交点其位置会随着尺条的转动发生变化，即具有多个不同位置的交点，测距装置406可以设置在任意一个交点上。

测距装置406设置在交点上，能够保证与树木的直线距离最短，能够准确的得到与树木之间的距离，保证数据的准确性。

在一个较佳的实施方式中，操作盒104为方形体，其侧面上开设有供第一尺条101以及第二尺条102转动的转动槽41，第一尺条101以及第二尺条102的转动角度范围为0-90°。

进一步的，操作盒104内设置有第一转轴401以及第二转轴404，第一齿轮403以及第一尺条101的一端设置在第一转轴401上转动，第二齿轮405以及第二尺条102的一端设置在第二转轴404上转动，角度测量装置402设置在第一尺条101的一端或第二尺条102的一端。

同时，操作盒104上也设置有测距开口44，用于测距装置406测量距离。

可参考图2，在图2中，第一齿轮403设置在第一尺条101一端的上方，第一齿轮403的上方设置有角度测量装置402，第二齿轮405设置在第二尺条102一端的上方，第一尺条101以及第一齿轮403都是在第一转轴401上转动的，第二尺条102以及第二齿轮405也是在第二转轴404上转动的，第一转轴401以及第二转轴404架设在操作盒104内。

通过这种方式，能够方便齿轮以及尺条的转动，使得使用者能够毫不费力的转动尺条，从而进行使用以测量树木的胸径。

在本实施例中，上述的测距装置406为激光测距仪，角度测量装置402为角度传感器。

激光测距仪的最大量程为1800mm，最小精度为1mm，角度传感器的最大量程为360°，12位的测量分辨率，其最小精度为0.088°。

第一尺条101或第二尺条102上设置有数据记录装置103，用以记录测量时的数据信息。

数据记录装置103与本实施例中的数据处理装置连接，通过其进行供电，并实现数据通信，方便数据的记录以及保存备份，其中测量时的数据信息包括测量时的转动角度、间距、树木的种类以及位置等等。

可参考图1以及3，在本实施例中，操作盒104上设置有操作按键以及显示装置，操作盒104内设置有数据处理装置，其包括微处理器、电源模块、存储模块以及通信模块，数据处理装置与操作按键、显示装置、角度测量装置402以及测距装置406连接。

其中显示装置为液晶显示屏，微处理器为单片机芯片，型号为STM32F103，电源模块包括电池、电源开关以及充电接口，电池为锂电池，其电压为3.7V，可通过充电接口补充电量。

存储模块为可插入式的SD存储卡，通信模块为蓝牙，可与移动终端例如手机进行通信，将测量得到的数据信息发送至手机，方便使用者进行数据收集以及记录。

通过第一尺条以及第二尺条夹住树木，并与树木柱面相切，再通过角度测量装置以及测距装置的数据，能够快读的得到树木胸径数据，同时使用者操作起来十分方便，而且测量后的数据能够通过操作盒内的通信模块发送至移动终端，不需要人工进行数据记录，减少了树木胸径测量人员人工手动记录的步骤，提高了森林树木胸径测量的工作效率。

实施例二

参考图6，本实施例提供了一种树木胸径的测量方法，包括步骤：

步骤一、将测量装置的V形结构张开，并使得第一尺条以及第二尺条保持水平；

步骤二、转动第一尺条以及第二尺条，使得第一尺条与第二尺条分别与树木柱体相切；

步骤三、获取第一尺条或第二尺条的转动角度以及测第一尺条与第二尺条的连接处与树木之间的间距，并根据预设公式得到所述树木的胸径大小。

本实施例中，测量装置为实施例一中提供的测量装置，通过使用上述测距装置，使得树木胸径的测量步骤非常简单便捷，能够快速的实现对树木胸径的测量，同时通过预设公式能够保证测量的准确性。

其中，预设公式为

d＝(2w cosα+(z cos^2α)/sinα)/(1-cosα)-z/2，

其中，w＝s-m，d为树木的胸径大小，α为第一尺条或第二尺条的转动角度，s为测距装置与树木的间距，m为测距装置到第一齿轮圆心与第二齿轮圆心构成的线段的直线距离。

该公式可以根据图4进行推导，图4中，Z1表示第一尺条，Z2表示第二尺条，L为测距装置，r1、r2分别为第一齿轮以及第二齿轮的圆心，x1为第一尺条的轴线，x2为第二尺条的轴线。

测量后的数据可以直接显示在测量装置操作盒上的显示装置上，可参考图5，当按下数据记录装置上的按键时，还能够将测量后的数据存储至存储模块中，再可通过通信模块将数据上传到上位机。

该测量方法步骤简洁，保证测量树木胸径时能够快速的得到测量结果，同时通过预设公式也能够保证测量结果的准确性，测量后的数据能够保存并上传到上位机，方便工作人员进行分析，并且也减去了人工手动记录数据的工作负担。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种树木胸径的测量装置，其特征在于，包括：第一尺条、第二尺条以及操作盒，所述第一尺条的一端与所述第二尺条的一端活动连接，形成一开口角度可调的V形结构，树木夹持在所述V形结构内，所述操作盒内设置有角度测量装置以及测距装置，通过所述角度测量装置测量所述第一尺条和/或第二尺条的转动角度，通过所述测距装置测量第一尺条与第二尺条的连接处与树木之间的间距，所述操作盒内设置有数据处理装置，根据所述转动角度以及所述间距，得到树木胸径的测量结果。

2.根据权利要求1所述的一种树木胸径的测量装置，其特征在于，所述第一尺条的一端设置有第一齿轮，所述第二尺条的一端设置有第二齿轮，所述第一齿轮与所述第二齿轮啮合。

3.根据权利要求2所述的一种树木胸径的测量装置，其特征在于，所述第一齿轮与所述第二齿轮的模数相同，以使得所述第一尺条与所述第二尺条同步转动。

4.根据权利要求1所述的一种树木胸径的测量装置，其特征在于，所述测距装置位于所述第一尺条轴线与所述第二尺条轴线的相交点。

5.根据权利要求所述的一种树木胸径的测量装置，其特征在于，所述操作盒为方形体，其侧面上开设有供所述第一尺条以及第二尺条转动的转动槽，所述第一尺条以及所述第二尺条的转动角度范围为0-90°。

6.根据权利要求1所述的一种树木胸径的测量装置，其特征在于，所述操作盒内设置有第一转轴以及第二转轴，所述第一齿轮以及所述第一尺条的一端设置在所述第一转轴上转动，所述第二齿轮以及所述第二尺条的一端设置在所述第二转轴上转动，所述角度测量装置设置在所述第一尺条的一端或所述第二尺条的一端。

7.根据权利要求1所述的一种树木胸径的测量装置，其特征在于，所述操作盒上设置有操作按键以及显示装置，所述操作盒内的数据处理装置包括微处理器、电源模块、存储模块以及通信模块，所述数据处理装置与所述操作按键、显示装置、角度测量装置以及测距装置连接。

8.根据权利要求1所述的一种树木胸径的测量装置，其特征在于，所述测距装置为激光测距仪，所述角度测量装置为角度传感器，所述第一尺条或第二尺条上设置有数据记录装置，用以记录测量时的数据信息。

9.一种树木胸径的测量方法，其特征在于，包括步骤：

步骤一、将测量装置的V形结构张开，并使得第一尺条以及第二尺条保持水平；

步骤二、转动第一尺条以及第二尺条，使得第一尺条与第二尺条分别与树木柱体相切；

步骤三、获取第一尺条或第二尺条的转动角度以及测距装置与树木的间距，并根据预设公式得到所述树木的胸径大小。

10.根据权利要求9所述的一种树木胸径测量装置的使用方法，其特征在于，所述预设公式包括：

d＝(2wcosα+(zcos^2α)/sinα)/(1-cosα)-z/2

上式中，w＝s-m，d为树木的胸径大小，α为第一尺条或第二尺条的转动角度，s为测距装置与树木的间距，m为测距装置到第一齿轮圆心与第二齿轮圆心构成的线段的直线距离。