专利名称：一种电子经纬仪测量系统及其测树方法
技术领域：
本发明是关于森林资源抽样调查的方法，特别是关于森林资源不等概抽样调查的电子经纬仪自动测树方法，其通过角规测树软件实现了测树过程的量测、判断、计算全面自动化，使得外业内业同步完成，能大大提高工作效率，降低劳动强度，尤其是采用潜在计数值法，与常规法相结合，可以更加合理地测定林分蓄积生长量。
背景技术：
50多年来，角规理论和技术不断发展日臻完善，但其主要功能仍然是测定林分的胸高断面积。受此理论的启示，1955年，平田种男(日本)提出了定角测高法，测定林分的平均树高。1964年北村昌美(日本)提出了一致高和法，测定林分的蓄积量。1991-1998年徐祯祥等提出了形点法，测定立木材积和林分蓄积。他们的理论无疑是正确的，但是林内树冠重叠，通视困难，无法直接测得林分的平均高，所以未能在实践中推广应用；并且，由于采用角规测树，只能靠两眼目估观测，这和用仪器比起来，很明显受到人为因素干扰大，操作人员必须严格要求，认真操作，但这难免还有很大的误差，不能保证精度；其次，采用角规测树，不能进行实时的处理，不能达到实时动态的监测林分的生长量的目的；同时，由于角规测树原理的特殊性(PPS抽样)，进界木生长量和保留木生长量在角规测树中都是跳跃式的，这种跳跃式变化并不完全符合林分实际生长过程，而且测定林分的蓄积要比断面积复杂的多，大量的、繁杂的信息采集与处理，也不能靠手工解决，尚待自动化。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型的电子经纬仪测量系统，它把电子经纬仪、PDA以及森林测量数据库集成为一体，实现自动、快速、实时解算待测区域的生长量与蓄积量。
本发明的目的是通过以下技术手段实现的所述的电子经纬仪测量系统把电子经纬仪与PDA和森林测量数据库通过数据电缆线连接为一体，其中数据库可进行数据的自动记录、存储、以及从中提供相关信息。
一种基于所述电子经纬仪的测量系统的测树方法所述的电子经纬仪测量系统在测量过程中，首先由电子经纬仪进行胸径夹角α1j，平距S1j以及各株样木的胸径d1j的测量，同时PDA进行数据自动记录、数据解算，存储，森林测量数据库进行数据存储，进行林分生长量测量时对两期数据进行记录。
由于本发明采用了上述结构，与现有结构相比具有以下优点1>、这种方法结合了电子经纬仪精确的测角功能和PDA以及数据库的强大的数据处理及存贮功能，从而可以实现比普通角规更为精准的测树功能；2>、无需借助一元材积表以获得形高，并采用潜在计数值法，即可精准实时以及合理地推算林分蓄积和生长量；3>、在整个测树过程中，能实现从信息采集到信息处理的自动化。可为森林资源的合理经营、可持续发展提供决策依据。
下面结合附图和实施例对本发明做进一步阐述。
图1是本发明的系统结构图；图2是本发明的测量示意图；图3是本发明的系统流程图；图4是本发明的测量过程的流程图。
具体实施例方式
1、电子经纬仪测量系统该电子经纬仪测量系统把电子经纬仪(1)与PDA(2)和森林测量数据库(3)通过数据电缆线连接为一体，其中数据库(3)可进行数据的自动记录、存储、以及从中提供相关信息。电子经纬仪(1)在测量过程中，按图2所示进行胸径夹角α1j，平距S1j以及各株样木的胸径d1j的测量，PDA(2)进行数据自动记录、数据解算，存储森林测量数据库(3)进行数据存储，进行林分生长量测量时对两期数据进行记录。
2、数据库结构设计观测值表(编号、距离、坡度、胸径、胸径夹角、邻界角)形高表(胸径、材积、形高)林分生长量的潜在计数值法计算表(编号；距离；前期保留木胸径、角规计数值、形高、角规计数值和形高的乘积；前期潜在木胸径、角规计数值、形高、角规计数值和形高的乘积；后期保留木胸径、角规计数值、形高、角规计数值和形高的乘积；后期进界木胸径、角规计数值、形高、角规计数值和形高的乘积)3、基于电子经纬仪的森林测量软件引入潜在计数值法，它与常规法相结合，可以合理地测定林分蓄积生长量。潜在木是指角规观测中未被抽中的林木，其角规计数值为δP。第j棵计数木的计数值δPj为δPj=sin2ϵjsin2ϵ]]>其中εj为测得的第j棵树的胸径处两侧所夹角，ε为临界角。潜在木的确定方法可以采用广西连续清查方法，在外业用较小的角规常数记录计数木的直径、距离和材积，内业则采用规定的F值统计抽中木，那些被淘汰的林木即被视为潜在木。
4、电子经纬仪的具体测树方法如下(1)林分蓄积量测量①一人持仪器置于固定样点上，仪器高1.3m；一人持水平标尺置于待测立木的胸径处；②首先发出“开始”指令，并选择符合林分生长的角规常数F(0.5，1，2，4)，然后按提示操作。
③从第j株开始，瞄准胸高处。提取相关数据，如直径dj、视线坡度角θj、测量仪器与树的距离S。并提示开始第j+1株立木的观测。
如此绕测一周，此时观测系统将贮存的结果传入自动计算系统。
自动计算系统的实施程序如下①根据选定的符合林分现状的角规常数F，得与之相对应的临界视角ε，若α≥ε，则σj＝1，若α＜ε，则为0；②根据所测坡度θj按照数模[1]、[2]，可得样点计数之和Z’；③由数学模型[3]，可得第j株树的胸高断面积Gj；④然后将外业数据中胸径dj对应的材积Vj代入数模[4]，得形高(Hf)j；⑤将Z、F和(Hf)代入数模[5][6]，可得林分每公顷断面积G，林分每公顷蓄积M。
(2)林分生长量测量①固定样点的测设，且在固定样点上设立永久性固定标桩；②一人持仪器置于固定样点上，仪器高设为1.3m；一人持水平标尺置于待测立木的胸径处，并给该树标号；③首先发出“开始”指令，第一期绕测选择比符合林分实际要小的角规常数F`(0.5，1，2，4)第二期则选择正常角规常数F值，然后按提示操作。
④从第j株开始，瞄准胸高处。提取相关数据，如直径dj、距离S和视线坡度角θj。并提示开始第j+1株立木的观测。
如此绕测一周，此时观测系统将贮存的结果传入自动计算系统。自动计算系统的实施程序如下①第一期绕测选择相对于林分现状而言较小的角规常数F’，得与之相对应的临界视角ε1，同时可以获得相应符合林分的F值对应的临界视角ε2。
②若α1j≥ε2，则Z＝1；若α1j＜ε2且α2j≥ε1，定为潜在木，潜在值为δpj=F1jF;]]>将数据代入数模[2]，可得样点计数之和Z1、Zp③选择符合林分条件的F值，对第一期利用较小角规常数F’值绕测时所有计数木重新绕测，α2j≥ε2时，Z＝1；否则计为0④由数学模型[3]，可得第j株树的胸高断面积Gj⑤然后将外业数据中胸径dj对应的材积Vj代入数模[4]，得形高(Hf)j；⑥由数模[5][6]，可得林分每公顷断面积G1、G2、Gp，林分每公顷蓄积M1、M2、Mp；⑦将⑥所得数据代入数模[7][8][9]，可得进界生长量Gg，净增量ΔG、蓄积净增量ΔM；Zi′＝Zi·secθi[1]Z＝∑σsec(90°-θ)[2]G=π4d2[3]]]>Hf=VG[4]]]>G＝FZ[5] M＝F∑(Hf)[6]Gg＝G2-G1[7]ΔG＝Gg-Gp[8] ΔM＝M2-M1-Mp[9]
权利要求
1.一种电子经纬仪测量系统，其特征是所述的电子经纬仪(1)与PDA(2)和森林测量数据库(3)通过数据电缆线连接为一体，其中森林测量数据库可进行数据的自动记录、存储、以及从中提供相关信息。
2.一种电子经纬仪的测树方法，其特征是电子经纬仪测量系统在测量过程中，进行胸径夹角α1j，平距S1j以及各株样木的胸径d1j的测量，同时PDA系统采用潜在计数值法，进行数据自动记录、数据解算，存储，森林测量数据库进行数据存储，进行林分生长量测量时对两期数据进行记录。
3.根据权利要求2所述的电子经纬仪的测树方法的自动计算软件，其特征是自动计算系统按照如下程序完成内业计算。当进行林分蓄积量测量时，自动计算系统的实施程序如下(1)根据选定的符合林分现状的角规常数F，得与之相对应的临界视角ε；(2)若α≥ε，则σj＝1；若α＜ε，则为0；(3)根据所测坡度θj按照数模[1]进行坡度改正，将改正数据代入数模[2]，可得样点计数之和Z’；(4)把第j株树的上述各外业数据分别代入相应的数学模型[3]，可得第j株树的胸高断面积Gj；(5)然后将外业数据中各胸高样木的胸径dj对应的材积Vj代入数模[4]，得形高(Hf)j；(6)将Z、F和(Hf)代入数模[5][6]，可得林分每公顷断面积G，林分每公顷蓄积M；当进行林分生长量测量时，自动计算系统的实施程序如下(1)第一期绕测选择相对于林分现状而言较小的角规常数F’，得与之相对应的临界视角ε1，同时可以获得相应符合林分的F值对应的临界视角ε2；(2)若α1j≥ε2，则Z＝1；若α1j＜ε2且α2j≥ε1，定为潜在木，潜在值为δpj=F1jF]]>；将数据代入数模[2]，可得样点计数之和Z1、Zp；(3)选择符合林分条件的F值，对第一期利用较小角规常数F’值绕测时所有计数木重新绕测，α2j≥ε2时，Z＝1；否则计为0；(4)把第j株树的上述各外业数据分别代入相应的数学模型[3]，可得第j株树的胸高断面积Gj(5)然后将外业数据中各样木的胸径dj对应的材积Vj代入数模[4]，得形高(Hf)j；(6)将Z1、Z2、F和(Hf)代入数模[5][6]，可得林分每公顷断面积G1、G2、Gp，林分每公顷蓄积M1、M2、Mp；(7)将G1、G2、Gp、M1、M2、Mp代入数模[7][8][9]，可得进界生长量Gg，净增量ΔG、蓄积净增量ΔM；Zi′＝Zi·secθi[1]Z＝∑σsec(90°-θ)[2]G=π4d2[3]]]>Hf=VG[4]]]>G＝FZ[5]M＝F∑(Hf)[6]Gg＝G2-G1[7]ΔG＝Gg-Gp[8]。
全文摘要
本发明公开了一种电子经纬仪测量系统及其自动测树方法。该系统是由电子经纬仪、PDA以及数据库集成，其中电子经纬仪进行观测，PDA进行数据自动记录、数据解算，存储，数据库进行数据存储，进行林分生长量测量时对两期数据进行记录；该测树方法是电子经纬仪测树过程与计算机技术结合而成的，在电子经纬仪的配合下，通过角规测树软件实现了测树过程的量测、判断、计算全面自动化，使得外业内业同步完成，能大大提高工作效率，降低劳动强度。特别是采用潜在计数值法，与常规法相结合，可以更加合理地测定林分蓄积生长量，能更加提高角规测树的实用性，具有广阔的市场前景。
文档编号G01C1/00GK1603742SQ20041009077
公开日2005年4月6日 申请日期2004年11月10日 优先权日2004年11月10日
发明者冯仲科, 林宗坚, 谭伟 申请人:北京林业大学