МАСШТАБНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ БИОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ДРЕВЕСНЫХ РАСТЕНИЙ
SCALE DEVICE FOR MEASUREMENT OF WOOD PLANT BIOMETRIC PARAMETERS

Изобретение относится к устройствам для измерения биометрических параметров древесных растений с помощью фотоизображений при проведении научных исследований и инвентаризации зеленых насаждений в условиях урбанизированной среды, а также в лесной отрасли при выполнении таксационных обследований.
При таксации городских насаждений замеряются следующие биометрические параметры: высота дерева от основания до верхушечной части кроны, максимальный диаметр кроны в двух взаимно-перпендикулярных направлениях, диаметр ствола на высоте 1,3 м.
Известен масштабный шест, используемый для работы с безбазисным высотомером Христена [1]. Шест представляет собой деревянный кол длиной от 2 до 4 метров, который отвесно прислоняют к древесному растению.
Недостатками известного устройства является трудоемкость в использовании из-за сложности точной установки в вертикальное положение и отсутствия каких-либо обозначений, что усложняет визирование на основание и вершину шеста. Выставление прибора в рабочее положение производится глазомерно, кроме того, установка и фиксация прибора в вертикальном положении проводятся с участием дополнительного человека. Выполнение устройства из древесины подвергает его влиянию внешней среды, вследствие чего шест может изменить форму, а следовательно, его длина станет отличной от истинной.
Известна рейка нивелирная [2], содержащая две части, одна из которых является выдвижной, выполненные из бруса двутаврового профиля с штриховой шкалой, и фиксатор, вторая часть является кожухом, при этом брус выполнен полым из пластмассы, штриховая шкала выполнена с неперевернутыми сантиметровыми цифрами, причем фиксатор одновременно является ручкой для удержания рейки и выполнен в виде двухстороннего зажима со стопором для фиксации длины рейки и пружиной, находящейся в сжатом состоянии при нахождении выдвижной части в кожухе.
Недостатком прототипа является то, что устройство может отклониться от вертикального положения, поэтому его вертикальная проекция будет иметь величину, отличную от высоты. Устройство устанавливается на поверхность земли, которая, как правило, покрыта снегом или травой, что затрудняет определение опорной точки. Данные обстоятельства влияют на погрешность измерений. Использование дополнительной рабочей единицы повышает стоимость работ по инвентаризации объектов озеленения.
Задача, решаемая предлагаемым изобретением, состоит в определении биометрических параметров древесных растений безбазисным методом с использованием масштабного самоустанавливающегося устройства по фотоизображениям, повышении точности измерения биометрических параметров и упрощении процесса измерения.
Технический результат, достигаемый предлагаемым устройством измерения биометрических параметров состоит в повышении точности измерения биометрических параметров за счет автоматической установки масштабного шеста в вертикальное положение и точного установления границ масштабного устройства по фотоизображениям, сокращении времени на обработку фотоматериала, упрощении процесса измерения, снижении затрат на проведение инвентаризации объектов озеленения города.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в масштабном устройстве для определения биометрических параметров древесных растений масштабный шест выполнен телескопическим, состоящим из выдвижных трубчатых секций, внешней и внутренней с подпружиненным штифтом, закреплен на штативе на некотором расстоянии от ножек штатива для установки его над поверхностью земли и соединен с ним карданным шарниром с двумя степенями свободы, в нижней части внутри внешней секции закреплен груз, при этом низ внешней секции, низ и верх внутренней секции окрашены светоотражающей краской, остальная поверхность секций окрашена контрастным цветом.
За счет установки масштабного шеста на карданном шарнире и смещения центра тяжести груза, установленного внутри в нижней части внешней секции масштабного телескопического шеста, масштабное устройство может самоустанавливаться вертикально. Конструкция устройства позволяет шесту совершать колебательные движения в двух взаимно-перпендикулярных плоскостях, а смещенный вниз центр тяжести фиксирует его в вертикальном положении. Способность устройства сохранять вертикальное положение снижает погрешность в расчетах.
Закрепление масштабного шеста на расстоянии не менее 20 см от основания штатива необходимо для установки его над поверхностью земли, что облегчает определение размеров проекции шеста при обработке фотоматериала при измерении биометрических параметров древесных растений.
Окрашивание низа внешней и низа и верха внутренней секции светоотражающей краской, а остальной поверхности секций контрастным цветом значительно помогает в полной видимости масштабного устройства на поверхности земли, необходимо для установления границ масштабного устройства при определении нижней и верхней границ масштабного объекта при фотосъемке и повышает точность измерения.
Установка устройства и фотосъемка объекта может производиться одним человеком, что значительно снижает стоимость работ.
На фиг.1 представлен вид масштабного устройства в рабочем состоянии с выдвинутой внутренней секцией; на фиг.2 (разрез А-А) показано устройство фиксации внутренней секции; на фиг.3 (разрез Б-Б) изображен карданный шарнир, с помощью которого телескопический шест автоматически устанавливается в вертикальное положение.
Масштабное устройство для определения биометрических параметров древесных растений включает в себя телескопический шест, состоящий из выдвижных трубчатых секций: внешней 1, внутренней 2. Для стабилизации вертикального положения внешняя секция шеста 1 установлена при помощи карданного шарнира 3 на геодезическом штативе 4. Телескопический шест закреплен на штативе на расстоянии не менее 20 см от ножек геодезического штатива 4. Внутри внешней секции 1 в его нижней части установлен груз 5. Для фиксации трубчатых секций 1 и 2 на телескопическом шесте установлен фиксационный штифт 6 с пружиной 7. Для установления границ масштабного устройства при определении нижней и верхней границ масштабного объекта при фотосъемке низ внешней секции 1 и низ и верх внутренней секции 2 окрашены светоотражающей краской, а остальная поверхность секций окрашена контрастным цветом.
В верхней части внешней секции 1 имеется планшет с набором цифр для выставления необходимой информации (порядковый номер дерева, номер обследуемого участка, диаметр ствола дерева на высоте 1,3 м).
Масштабное устройство для определения биометрических параметров древесных растений работает следующим образом. Устройство устанавливают на поверхность земли в плоскости измеряемого древесного растения перпендикулярно оси фотографирования на геодезический штатив 4 с соблюдением условия полной видимости объекта исследования с помощью светоотражающих полос на секциях 1 и 2. Для выдвижения внутренней секции 2 необходимо потянуть фиксационный штифт 6 до упора, пружина 7 сожмется и позволит переместить секцию 2 на необходимую высоту. Отпускают штифт 6, пружина 7 срабатывает, что обеспечивает фиксацию секции 2.
Телескопический шест автоматически устанавливается в вертикальное положение на шарнире 3.
Затем на планшете выставляют необходимую информацию (порядковый номер дерева, номер обследуемого участка, диаметр ствола дерева на высоте 1,3 м). Производят фотосъемку объекта. Обработку полученных материалов проводят в камеральных условиях с помощью системы автоматизированного проектирования. Полученный снимок загружают в среду графического редактора, дающего возможность «послойно» наносить изображения (например, отрезок, линию, окружность, квадрат и т.д.), изменять свойства изображения и проводить их измерения. Расчеты параметров производят по формуле 1.
Использование цифровой фотокамеры высокого разрешения (планшетного компьютера) позволяет в камеральных условиях приступить непосредственно к расчетам без дополнительных операций по предварительной обработке.
В заявленном решении масштабное устройство позволяет проводить работы по паспортизации городских объектов озеленения без участия дополнительной рабочей силы с необходимой и достаточной точностью измерений, которая достигается благодаря автоматической установке устройства в вертикальное положение. Исключение единицы рабочей силы снижает стоимость работ при инвентаризации объектов озеленения в урбанизированной среде по таксации.
Источники информации
1. Анучин, Н.П. Лесная таксация: учебник для вузов - 5-е изд. доп./ Н.П.Анучин - М., Лесная промышленность, 1982. - 552 с.
2. Патент RU 2156438, МПК G01C 15/06, опубл. 20.09.2000.