(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持具の一端に設置される撮像装置と、前記支持具の他端に設けられ撮像装置の写角内にある立木直径識別具と、支持具において前記立木直径識別具の近傍に固定され撮像装置の写角内にある画角標識と、を具え、前記立木直径識別具は、前記支持具に回動自在に軸支されるローラーとこのローラー表面に描画される立木直径識別マ−クとローラー上の定点が常に天辺を向くように維持する機構とで構成したことを特徴とする樹木の胸高断面積測定装置。
【請求項２】
請求項１において、前記立木直径識別マ−クは、ロ−ラ−の表面に周設描画され所定幅を有する複数の単位側帯で構成し、前記所定幅(cm)は、撮像装置の焦点面とロ−ラ−の表面との距離(m)のほぼ２倍に設定したことを特徴とする樹木の胸高断面積測定装置。
【請求項３】
請求項２において、単位側帯の前記所定幅は支持具の傾斜角度θの変化に対応してＣｏｓθを乗じて連続的に補正したものであることを特徴とする樹木の胸高断面積測定装置。
【請求項４】
ローラー上の定点が常に天辺を向くように維持する機構は、断面円形のロ−ラ−の中心に設けられる回転軸と、ローラー上の定点と対向位置に設けた錘とで構成したことを特徴とする請求項１ないし３いずれか記載の樹木の胸高断面積測定装置。
【請求項５】
ローラー上の定点が常に天辺を向くように維持する機構は、断面円形のロ−ラ−の円周において内接しかつ前記定点に円周部を介して接する位置に設けた回転軸で構成したことを特徴とする請求項１ないし３いずれか記載の樹木の胸高断面積測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、一定の林地における材積量算出の基礎となる胸高断面積の測定に用いる装置に関し、詳しくはビッタ−リッヒ法を応用し、映像に固定されたデ−タに基づき胸高断面積の測定をなす技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
森林の材積量の算出は、木材の取引を始めとして種々の場面で必要であるが、従来、材積量の推定算出にはいわゆるビッタ−リッヒ法が知られている。
この技術は、オ−ストリアのビッタ−リッヒ博士により開発されたもので、同博士により創案された測定器具（シュピ−ゲルレラスコ−プ）を用いて、立木の胸高断面積を測定し、樹高との組み合わせにより林分材積の算出するもので、林分の周囲測量と立木毎の直径測定をなさずに、林分材積を推定できるため今日では汎用技術の一つとなっている。
【０００３】
ビッタ−リッヒ法では、ある地点に立ち、測定器具（シュピ−ゲルレラスコ−プ）を用いて時計の針のように１周しながら測定器具（シュピ−ゲルレラスコ−プ）のファインダ−内に表示される目盛幅（側帯）からはみ出す直径を有する立木数を数えて所定域の胸高断面積を測定することになるが、その理論概要は以下のとおりである。
【０００４】
種々の直径の立木からなる林内に任意の定点Ｐを設定する。直径ｄ1 (m) の立木に関して、前記Ｐを中心にしてｄ1 に一定の定数ｃを乗じた半径(m)の円形プロットを想定する。
ここで、前記円形プロットの面積Ａ1 は、
Ａ1 ＝π（ｃ・ｄ1 ）2 として求められる。
そして、このプロット内に胸高直径ｄ1 の立木がｂ1 本ある場合、その胸高断面積合計Ｇ1 は、
Ｇ1 ＝π／４・ｂ1 ・ｄ12  となる。
これを、１ｍ2 当たりの胸高断面積Ｇ1 ’に換算すると
Ｇ1 ’＝  （π／４・ｂ1 ・ｄ12）÷  π（ｃ・ｄ1）2 となる。
これを基に、１ｈａ当たりの胸高断面積Ｇ1 ”に換算すると
Ｇ1 ”＝  ２５００・ｂ1 ／ｃ2 となる。
同様にして、それぞれｂ2 本、ｂ3 本の直径ｄ2 、ｄ3 についてもＧ2”、Ｇ3 ”として１ｈａ当たりの胸高断面積を得ることができる。
このようにして、すべての大きさの直径の立木につて１ｈａ当たりの胸高断面積を算出すれば、ヘクタ−ル当たりの胸高断面積Ｇは、
0003607942.tif 000002
以上のようにして、各立木の直径に比例してプロット半径を定め、対応するプロット内にある立木の本数を計数し、これに定数である２５００／ｃ2を乗ずることによりヘクタ−ル当たりの胸高断面積が推定できることになる。
【０００５】
ところで、以上の推定算出は、具体的にはシュピーゲルレラスコープとして知られている所定の測定器具を用いてなされている。
図５は、シュピーゲルレラスコープのファインダ−の視野を示す図である。上半部には立木が映り、下半部には立木の直径測定用の白黒の太い帯と右側に細い帯が見える。  太い白または黒の帯１本は単位側帯、細い帯は単位側帯の１／４の幅なので四分側帯と呼ばれ、単位側帯の幅はレラスコ−プ単位（ＲＥ）と呼ばれている。  そして、これらの帯からはみ出す直径の立木の本数を数えることによって、上述のように、林分の胸高断面積が求められる。
すなわち、前述の円形プロットの円周上の位置に中心がある立木について、プロット半径はｃ・ｄであるから、観測点Ｐと立木の中心との距離もｃ・ｄとなる。  ｃは定数なので任意に定めることができる。ところで、シュピーゲルレラスコープでは、ａ＝５０・ｄとなるように、１本の単位側帯の幅（角度）αが定められている。  定数ｃにシュピ−ゲルレラスコ−プの距離定数５０／ｎを与えると、前記円周上の立木との距離ａは、
ａ＝５０／ｎ・ｄとなる。
したがって、あらかじめ、側帯ｎ個の組で測定すると、観測点Ｐから周囲の立木をファインダ−で視準したとき、５０／ｎ・ｄの距離にある立木（円周上にある立木）はｎ個分の単位側帯と等しい幅で見えることになる。
換言すれば、Ｐ点からのレラスコ−プ単位（ＲＥ）で測った円周上の立木の直径はすべてｎＲＥであると言うことができる。
【０００６】
また、５０／ｎ・ｄより近くにある同じ直径の立木はｎ個の側帯より大きく見え、逆に５０／ｎ・ｄより遠くの、すなわち円形プロットの外側にある立木は、ｎ個の側帯より小さく見えることになる。  したがって、１本の立木が対応する円形プロットの内側にあるか否かを判定するには、シュピーゲルレラスコープで見たときｎ個の側帯の幅よりもはみ出して見えるか否かを調べれば良いことになる。  そして、Ｐ点の周りにあるすべての立木の胸高断面積を求めるには、Ｐ点に立ち１周しながらすべての立木の胸高位置を視準し、ｎ個の側帯の幅よりはみ出して見える立木の本数を計測すればよいことになる。そして、直径は側帯により丁度覆われて見える場合、その立木の半分は円形プロットの外側に出ていることになるから、１／２本とカウントする。
なお、シュピーゲルレラスコープでは、側帯の幅は、ファインダ−から立木の中心までの水平距離が、立木の直径の５０倍となるように設定されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の測定器具では、目で覗いて計数するため、どの立木をカウントすべきか、あるいはカウントしたか等の測定プロセスが記録として保存されないため、再確認ができないという問題があった。  また、測定作業をなす作業者の経験、技能が直接測定結果に反映されやすい一方、視覚的な森林情報の把握や保存、加工を行うことが難しく、器具自体も高価である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本願発明は、樹木の胸高断面積測定装置を、
支持具の一端に設置される撮像装置と、前記支持具の他端に設けられ撮像装置の写角内にある立木直径識別具と、支持具において前記立木直径識別具の近傍に固定され撮像装置の写角内にある画角標識と、を具え、前記立木直径識別具は、前記支持具に回動自在に軸支されるローラーとこのローラー表面に描画される立木直径識別マ−クとローラー上の定点が常に天辺を向くように維持する機構とで構成することにより上記従来の課題を解決しようとするものである。
【０００９】
上記構成において、前記立木直径識別マ−クは、ロ−ラ−の表面に周設描画され所定幅を有する複数の単位側帯で構成し、前記所定幅(cm)は、撮像装置の焦点面とロ−ラ−の表面との距離(m)のほぼ２倍に設定することがある。
【００１０】
さらに、上記構成において、単位側帯の前記所定幅は支持具の傾斜角度θの変化に対応してＣｏｓθを乗じて連続的に補正したもので構成することがある。
【００１１】
【発明の実施形態】
以下、本願発明の実施形態を説明する。
図１は、発明の１実施形態に係る胸高断面積測定装置を示す斜視図であり、図において、１は支持具２の一端に設置される撮像装置としてのスチ−ルカメラまたはビデオカメラである。スチ−ルカメラは、記録媒体をフィルムとする従来の光学式カメラでも良いが、撮影後に直ちに画像を再現でき、撮り直しも自在な上、コンピュ−タによる加工処理にも対応できるデジタルカメラが適している。
３は、前記支持具２の他端に設けられ撮像装置１の写角内にある立木直径識別具である。また、４は、画角標識であり、支持具２において前記立木直径識別具３の近傍に固定され撮像装置１の写角内に位置するようになっている。
なお、２ａは装置を把持するためのグリップである。
【００１２】
図２は、前記立木直径識別具３の概略構成を示す斜視図である。
図示のように、立木直径識別具３は、前記支持具２に回動自在に軸支されるローラー３ａとこのローラー３ａ表面に描画される立木直径識別マ−ク３ｂとローラー３ａ上の定点が常に天辺を向くように維持する錘り３ｃとで構成されている。
図２では、ローラー３ａの定点が常に天辺を向くように維持する機構を、断面円形のロ−ラ−の中心に設けられる回転軸と、ローラー３ａ上の定点と対向位置に設けた錘とで構成しているが、図３に示すように、断面円形のローラー３ａの円周において内接しかつ前記定点に円周部を介して接する位置に軸受けを設け、この軸受けに嵌挿した回転軸でロ−ラ−を回動自在に支持する構成としてもよい。
すなわち、図３において、６は軸受けでありローラー３ａの円周に内接する位置に形成され、回転軸６ａが挿通されるようになっている。Ａは、円周部を介して前記回転軸６ａに接する位置にある定点である。  この定点は、実際には後述の傾斜角０度に対応する立木直径識別マ−ク３ｂにおける単位側帯の部分である。
このようにして、支持具２がいかなる傾斜角をとっても、回転軸６ａは回動してもローラー３ａの位置は不動、換言すれば定点Ａは常にローラー３ａ上で天辺方向に位置することになる。  
【００１３】
立木直径識別マ−ク３ｂは、ロ−ラ−の表面に周設描画され所定幅を有する複数の単位側帯で構成されている。この側帯は、前述のシュピーゲルレラスコープにおける側帯と同様の原理の下に形成されことになるが、本願発明では、立木との対比状態をカメラの焦点面で撮像する構成に対応して、具体的には前記所定幅(cm)は、カメラ１の焦点面とローラー３ａの表面との距離(m)のほぼ２倍に設定されている。
さて、調査対象である林木がすべて平坦地にある場合は、前記構成の下に、定点に立ち、その全周を２０度、３０度といった一定角度の範囲に分割して撮影を実行することになり、前記画角標識４は、その際写された画像において角度を特定認識するためのものである。  このようにして、撮影した立木直径と単位側帯との関係に係る記録を基に、前述のシュピーゲルレラスコープにおける手法と同様にして胸高断面積の推定算出をなすことになる。
【００１４】
しかしながら、調査対象地域が傾斜地である場合は、次に述べるように円形プロットの面積は、傾斜０度の場合に較べて小さくなってしまうから、傾斜角度に対応して側帯の幅の補正が必要になってくる。
すなわち、例えばシュピーゲルレラスコープで、下向きに傾斜角度θにある直径ｄの立木を平坦地と同じ幅の側帯で計測を行い立木が単位側帯と一致した場合、このときの距離ａは前述したところから、  ａ＝５０・ｄとなる。
しかしながら、この距離ａは傾斜距離であるから、これを水平距離ａ’に直すと、  ａ’＝５０ｄ・Ｃｏｓθとなり、上述のように、円形プロットの面積は、傾斜０度の場合に較べて小さくなってしまい、測定結果において大きな誤差を生じることになる。  これを防止するためには、側帯の幅を傾斜が大きくなるにしたがって小さくする必要がある。
水平面上で、距離ａ’に相当する単位側帯相当の立木の直径をｄ’とするとそのときの水平距離は５０・ｄ’であるから、
ａ’＝５０・ｄ＝５０ｄ・Ｃｏｓθとなり、  故に  ｄ’＝  ｄ・Ｃｏｓθとなり、機械設計上の単位側帯の幅は、ｄに比例するから、傾斜地の角度がθの場合、単位側帯の幅は、傾斜角度０度の幅に係数Ｃｏｓθを乗じたものとなる。
【００１５】
以上の事情を勘案して、本願に係る立木直径識別具３は格別の構成を具備している。
すなわち、まず、前述（識別番号００１３）した立木直径識別マ−ク３ｂとしての単位側帯は余弦係数で補正して描画されている。  そして、支持具２に対して回動自在なローラー３ａは錘３ｃにより、支持具２の傾斜に関係なく常に定位置を維持するように構成されている。
図４は、ローラー３ａ表面の立木直径識別マ−ク３ｂの展開図である。
図において、５、５、５、・・・はローラー３ａ表面に円周に沿って描画される８本の単位側帯を示しているが、このような単位側帯では平坦地の立木の測定には適合しても傾斜地では不都合であることは前述（識別番号００１４）した。  そこで、このような単位側帯を余弦係数で補正したものがコサインカ−ブの曲線で示される単位側帯５ａ、５ａ、・・・である。  Ａ−Ａ線で示す部分は傾斜度が０度において使用される側帯幅であり、上下方向に傾斜角度が増すにしたがって単位側帯の幅は狭くなり、理論上は限りなく零に近付く。
なお、ローラー３ａは、支持具２に回動自在に軸支され錘３ｃにより、支持具２がどのように傾斜しても前記Ａ−Ａ線部分が天辺を向くようになっていることは前述のとおりである。
【００１６】
次に、該実施形態に係る胸高断面積測定装置の使用法を説明する。
所定の林地の定点Ｐに立ち、所定角度毎に順次３６０度にわたり撮影し、これをプリントアウトするかコンピュ−タの画面上に映しだして単位側帯との比較対照により立木のカウントを行う。  この際、映し込まれた画角標識４を目安にして角度毎に撮影された記録のつながりの基準にして３６０度分の計測をなす。
したがって、例えば画角標識４の両端とカメラの焦点面との角度を２２．５に設定しておけば、プロットの中心Ｐにおいて１６方位にわたり撮影することになる。  実際のカウント作業は、デジタルカメラによる画像をコンピュ−タ画面に立ち上げ、映しだされた立木直径識別マ−ク３ｂを移動させながらカウントする方法が能率的である。
なお、傾斜地での撮影では、前述したようにその傾斜角度θに応じて支持具２ならびにカメラ１が傾くが、ローラー３ａは不動であるから、その時点での角度θに応じた側帯幅がカメラから見てロ−ラの上端に表れて、傾斜補正がなされる。
【００１７】
次に該実施形態に係る胸高断面積測定装置による実施例を説明する。
実施例１
スギの４０年生林分および５４年生林分につき各３か所、ヒノキの４６年生林分１か所の合計７か所について、輪尺を使った毎木調査による胸高断面積の数値を真値とし、本装置を使って測定した胸高断面積の数値と比較した。
その結果、真値では、３６．５〜５２．１（ｍ2 ／ｈａ）に対して、本装置の誤差の平均は−９．４、誤差の標準偏差２．２４、平均誤差率は２０．９％であった。
国有林における森林調査（収穫調査を除く）で、通常許容範囲とされる２０％に近い値であり、測定に習熟すれば精度の向上が期待できることから、実用性が確認された。
実施例２
ヒノキの４６年生林分内の３２ポイントについて、斜面の下および上方向のみ２２．５度ずつ本装置を使用して胸高断面積の測定を実施した。
その結果、毎木調査による真値は４７．０に対して、誤差−５．５、  平均誤差率１１．７％ととなり、斜面の下および上方向のみ測定すれば精度が向上することが判明し、本装置は十分実用性のあることが判明した。
【００１８】
【発明の効果】
本願発明は、以上説明したように、ビッタ−リッヒ法による胸高断面積の測定を簡易な構成による装置で可能にし、しかも測定に係るデ−タが映像として残るため、森林情報を視覚的に把握し、その保存、加工も容易となり森林調査に資するところが大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】発明の１実施形態に係る本願装置の斜視図である。
【図２】立木直径識別具３の概略構成を示す斜視図である。
【図３】立木直径識別具３の他の実施形態を示す一部切欠斜視図である。
【図４】ローラー３ａ表面の立木直径識別マ−ク３ｂの展開図である。
【図５】シュピーゲルレラスコープのファインダ−の視野を示す図である。
【符号の説明】
１．．．．．．．．撮像装置としてのスチ−ルカメラまたはビデオカメラ
２．．．．．．．．支持具
３．．．．．．．．立木直径識別具
３ａ．．．．．．．ローラー
３ｂ．．．．．．．立木直径識別マ−ク（単位側帯）
４．．．．．．．．画角標識
５．．．．．．．．単位側帯
５ａ．．．．．．．余弦係数により補正された単位側帯
【図１】
0003607942.tif 000003
【図２】
0003607942.tif 000004
【図３】
0003607942.tif 000005
【図４】
0003607942.tif 000006
【図５】
0003607942.tif 000007