СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ УЧЕТНЫХ ДЕРЕВЬЕВ ВОКРУГ ЛЕСНОЙ ПОЛЯНЫ
METHOD OF MEASUREMENT OF ACCOUNTABLE TREES AROUND THE CLEARING IN WOODS

Изобретение относится к геометрическому измерению лесных полян, прогалин и отдельных деревьев вокруг них для инженерно-экологических исследований лесных территорий, а также в лесном хозяйстве в ходе лесоустройства при выполнении таксационных обследований лесных земельных участков с полянами по древесной массе. Техническое решение может быть использовано также при геометрических измерениях пустых от растущих деревьев мест в лесном массиве в виде квартальных и иных (линий электропередачи, трубопроводов для перекачки нефти или газа, линий связи) просек, лесных дорог, вырубок и делянок, гарей и буреломов, пустошей и мест вокруг пожарных вышек и др.
Известен способ измерения сооружений или их частей (например, см. книгу Инженерная геодезия / Учебник для вузов. - Л.: Недра, 1984. - С.269, внизу абзац), включающий в себя действия тригонометрического нивелирования. На некотором расстоянии от объекта, высоту которого необходимо определить, выбирают базовую точку. Над выбранной точкой устанавливают теодолит в рабочее положение (центрируют прибор по нитяному отвесу, устанавливают вертикальную ось прибора в отвесное положение по выверенному уровню при горизонтальном круге).
Недостатком этого способа является трудность измерения характерных точек учетного дерева на различной высоте и ширине (по горизонталям), так как эти точки в общем случае расположены произвольно в плоскости изображения в зрительной трубе теодолита.
Нами выдвигается новый подход - принять растущее дерево за инженерное сооружение, да притом высокой адаптивной способности, позволяющее растению быстро менять себя (конструкцию, физиологию, качество и др.) в ходе жизнедеятельности.
Тогда в инженерной экологии встает техническая проблема решения обратных задач: по измеренным с высокой точностью параметров ствола и других частей дерева на различных высотах (например, по учетному дереву появляется до 15-20 и более характерных точек) проводить сопоставление с показателями загрязнения воздуха, воды, почвы. Таблицы данных измерений через некоторые промежутки времени дают великолепную динамичную картину, то есть позволяют выявить количественные закономерности экологического мониторинга.
Кроме того, выдвигается концепция о том, что лесная поляна или прогалина является естественным контуром, вокруг которого расположены растущие деревья по краям поляны. Опушка леса становится недоразвитой поляной. Тогда появляется практическая возможность геодезических измерений без препятствий визирному лучу теодолита. Эта концепция расширяется: на любые искусственно созданные в лесу контуры можно принять за условные поляны в виде многосторонних многоугольников и тем самым измерять аналогичным способом растущие по ее сторонам деревья. Такой подход дает великолепный способ для контроля качества рубок деревьев на делянках.
Одновременно появляется возможность фрактального измерения конкретного древостоя или лесного массива, если по результатам геодезических измерений вычислять периметры и площади контуров лесных полян и различных искусственных пустошей.
Известен также способ измерения учетного дерева по патенту РФ №2224418, включающий выбор базовой точки, установку теодолита в рабочее положение над базовой точкой, измерение расстояния до учетного дерева, наведение зрительной трубы теодолита в нуль-пункт относительно учетного дерева, выбор наблюдаемой характерной точки на учетном дереве, точное наведение вертикальной нити зрительной трубы от нуль-пункта до наблюдаемой характерной точки, точное наведение средней нити зрительной трубы теодолита на наблюдаемую характерную точку учетного дерева, отсчет по шкалам горизонтального и вертикального кругов, вычисление угла поворота и угла наклона наблюдаемой характерной точки учетного дерева от нуль-пункта, вычисление ширины и высоты до наблюдаемой характерной точки учетного дерева от нуль-пункта, причем геодезическую привязку нуль-пункта теодолита выполняют относительно середины диаметра корневой шейки учетного дерева, а координаты всех наблюдаемых характерных точек учетного дерева измеряются теодолитом относительно нуль-пункта по координатной сетке с началом, расположенным в середине диаметра корневой шейки ствола учетного дерева.
Недостатком является то, что прототип позволяет измерять каждое лесное дерево в отдельности и поэтому не позволяет рассматривать множество растущих вокруг лесной поляны (или иной пустоши в лесу) деревьев. Поэтому пустое от деревьев место, вокруг которого расположены растущие деревья, не рассматривается как цельный объект геодезических измерений. Это не дает возможности оценивать лесную поляну как элементарную ячейку нелесных земель и как биоэнергетическую субстанцию с отрицательной для роста и развития лесных деревьев энергетикой территории в данной точке Земли. Кроме того, пустоши, оставляемые человеком, следует рассматривать как экологический ущерб вследствие того, что в таких местах вполне могли бы расти лесные деревья. Таким образом, лесные поляны, прогалины и опушки вполне могли бы использоваться для строительства лесных сооружений, зданий и других объектов для лесных работников. Так, и издревле люди поступали, например устанавливая пчельники или охотничьи домики на полянах, прогалинах и опушках леса.
Технический результат - расширение функциональных возможностей геодезических и геометрических измерений лесных полян, прогалин, опушек, а также искусственно созданных человеком пустошей в виде вырубок, делянок для рубки деревьев, лесных дорог, просек различного назначения и пр.
Этот технический результат достигается тем, что способ измерения учетных деревьев вокруг лесной поляны, включающий выбор базовой точки, установку теодолита в рабочее положение над базовой точкой, измерение расстояния до учетного дерева, наведение зрительной трубы теодолита в нуль-пункт относительно учетного дерева, выбор наблюдаемой характерной точки на учетном дереве, точное наведение вертикальной нити зрительной трубы от нуль-пункта до наблюдаемой характерной точки, точное наведение средней нити зрительной трубы теодолита на наблюдаемую характерную точку учетного дерева, отсчет по шкалам горизонтального и вертикального кругов, вычисление угла поворота и угла наклона наблюдаемой характерной точки учетного дерева от нуль-пункта, вычисление ширины и высоты до наблюдаемой характерной точки учетного дерева от нуль-пункта, причем геодезическую привязку нуль-пункта теодолита выполняют относительно середины диаметра корневой шейки учетного дерева, а координаты всех наблюдаемых характерных точек учетного дерева измеряются теодолитом относительно нуль-пункта по координатной сетке с началом, расположенным в середине диаметра корневой шейки ствола учетного дерева, отличающийся тем, что базовую точку выбирают примерно в середине лесной поляны, положение этой точки на местности закрепляется колышком, над базовой точкой устанавливается теодолит, определяется направление магнитного меридиана, проходящего через базовую точку установки теодолита, причем северное направление магнитного меридиана также закрепляется колышком, измеряют расстояние в виде радиуса от точки установки теодолита до измеряемого учетного дерева, далее для получения цифровой модели каждого учетного дерева в плоскости, перпендикулярной линии визирования зрительной трубы на измеряемое учетное дерево, выполняется этап измерительных действий и затем этап вычислений параметров каждого учетного дерева, а после проведения вычислений статистическим моделированием выявляются биотехнические закономерности влияния радиуса и азимута расположения всех измеренных деревьев разной породы на параметры этих учетных деревьев.
Базовую точку выбирают примерно в середине лесной поляны, а также лесной прогалины или опушки, кроме того, пустоши в виде части просеки или лесной дороги, вырубки и делянки и других мест с вырубленными лесными деревьями.
Над базовой точкой в виде колышка устанавливается теодолит и приводится в рабочее положение при помощи уровня при алидаде горизонтального круга и трех подъемных винтов теодолита, на лесной поляне определяется направление магнитного меридиана, проходящего через базовую точку установки теодолита; для этого используется буссоль, для измерения магнитного азимута учетного дерева лимб горизонтального круга теодолита ориентируется на колышек, закрепляющий северное направления магнитного меридиана, то есть когда зрительная труба теодолита направлена на этот колышек, при этом отсчет по горизонтальному кругу теодолита устанавливается на 0°00', используя закрепительный и микрометрический винты лимба, причем эти действия составляют подготовительный этап для выполнения измерений учетных деревьев, расположенных по контуру лесной поляны.
Расстояние в виде переменного для каждого учетного дерева радиуса измеряют от точки установки теодолита до измеряемого учетного дерева с помощью мерной ленты, рулетки, оптического дальномера теодолита или лазерного дальномера.
Для реализации этапа измерительных действий центр сетки нитей зрительной трубы теодолита наводится на нулевую точку корневой шейки учетного дерева, которой является середина диаметра корневой шейки, затем берутся отсчеты по вертикальному и горизонтальному кругам теодолита относительно корневой шейки, при этом вначале зрительную трубу наводят на крайнюю левую точку ствола дерева на уровне корневой шейки и выполняют отсчет по горизонтальному кругу теодолита, далее, открепив закрепительный винт алидады, визируют зрительную трубу на крайнюю правую точку ствола на корневой шейке, диаметрально расположенную левой, и также берут отсчет по горизонтальному кругу теодолита, после этого выбирают следующую характерную точку для наблюдений, например, расположенную на высоте 1,3 метра от корневой шейки дерева, причем на всех характерных точках ствола и кроны учетного дерева процесс измерения аналогичен вышеприведенному порядку действий, на этапе измерительных действий получают также отсчеты на характерные точки по вертикальном кругу теодолита.
На этапе вычислений параметров каждого учетного дерева применяют нижеследующие формулы, причем магнитный азимут местоположения учетного дерева на местности совпадает с отсчетом по горизонтальному кругу теодолита нулевой точки корневой шейки дерева из-за того, что горизонтальный круг теодолита ориентирован по магнитному меридиану.
Диаметр ствола учетного дерева на любой высоте, начиная от корневой шейки, а также диаметр кроны на различных ее местах, в том числе и по максимальному поперечному размеру кроны, вычисляется по следующим формулам:
i
i
i
i
ni
лi
D=200Rtg(α/2), α=ГК-ГК,
где D - диаметры сечений ствола или кроны учетного дерева, см;
i - номер учетного дерева различной породы по контуру лесной поляны, начиная от северного геодезического направления;
R - радиус от базовой точки отсчета до ствола учетного дерева, м;
α - угол, измеренный по горизонтальному кругу теодолита, град;
ГК - горизонтальный круг (вправо или влево).
2. Высота любой характерной точки на стволе учетного дерева вычисляется по следующим формулам:
i
i
i
кшi
i
i
кшi
кшi
H=R(tgβ-tgβ), β=BK-МО, β=BK-МО,
где Н - высота от корневой шейки до любой характерной точки на стволе или кроне учетного дерева, м;
β - угол, измеренный по вертикальному кругу теодолита, град;
МО - место нуля вертикального круга теодолита.
Сущность технического решения заключается в том, что на лесной пустоши любой формы появляется практическая возможность визирования Теодолитом примерно от середины этой территории.
Сущность технического решения заключается также в том, что за пустошь принимают не только лесную поляну, прогалину или опушку леса, но и любые антропогенные пустоши в виде просек леса (квартальные, линий электропередачи и связи, нефте- и газопроводов) и лесных дорог, а также водных объектов в виде речек, озер и прудов, а также пустоши от иррационального лесопользования в виде гарей, селей, оползней, буреломов и пр. Кроме того, за нерациональные объекты лесопользования принимаются делянки и бывшие вырубки от лесозаготовительных работ по извлечению из леса древесины в виде кругляка.
Положительный эффект достигается тем, что с одной базовой точки отсчета можно измерить все учетные деревья (на лесной поляне) или же только часть учетных деревьев после проведения лесосечных работ для контроля качества оставляемой стены леса. Однако главный положительный эффект заключается в том, что появляется биотехническая возможность изучения свойств роста и развития лесных деревьев по контурам пустошей различной формы. Это открывает новые научные возможности в фундаментальных и прикладных исследованиях лесной экосистемы. Геодезические измерения на порядок повышают точность измерений и на порядок увеличивают производительность экологического или технологического мониторинга, так как все измерения теодолитом быстро проводятся с одной базовой станции на пустошь площадью в десятки гектаров (до 15 га при визировании 200 м).
Новизна технического решения заключается в том, что впервые лесные поляны и ее подобные по форме пустоши природные, природно-техногенные и природно-антропогенные объекты принимаются за уникальные предметы геодезических измерений.
Предлагаемое техническое решение обладает существенными признаками, новизной и значительным положительным эффектом. Материалов, порочащих новизну технического решения, нами не обнаружено.
На фиг.1 приведен пример лесной поляны с 19 учетными деревьями разных пород, расположенными по контуру; на фиг.2 показана схема измерения учетного дерева по вертикальному кругу теодолита; на фиг.3 - схема визирования кроны учетного дерева по горизонтальному кругу теодолита; на фиг.4 показан пример пространственного графика влияния радиуса и азимута расположения 19 учетных деревьев на изменение диаметра ствола около начала кроны.
Способ измерения учетных деревьев вокруг лесной поляны включает следующие действия.
Относительно учетных деревьев 1-19 базовую точку 20 выбирают примерно в середине лесной поляны, положение этой точки на местности закрепляется колышком, над базовой точкой устанавливается теодолит. Затем определяется направление магнитного меридиана, проходящего через базовую точку установки теодолита, причем северное направление магнитного меридиана также закрепляется колышком. Измеряют расстояние в виде радиуса от точки установки теодолита до измеряемого учетного дерева, далее для получения цифровой модели каждого учетного дерева в плоскости, перпендикулярной линии визирования зрительной трубы на измеряемое учетное дерево. После этого выполняется этап измерительных действий и затем этап вычислений параметров каждого учетного дерева, а после проведения вычислений статистическим моделированием выявляются биотехнические закономерности влияния радиуса и азимута расположения всех измеренных деревьев разной породы на параметры этих учетных деревьев.
Базовую точку выбирают примерно в середине лесной поляны, а также лесной прогалины или опушки, кроме того, пустоши в виде части просеки или лесной дороги, вырубки и делянки и других мест с вырубленными лесными деревьями.
Над базовой точкой в виде колышка устанавливается теодолит и приводится в рабочее положение при помощи уровня при алидаде горизонтального круга и трех подъемных винтов теодолита, на лесной поляне определяется направление магнитного меридиана, проходящего через базовую точку установки теодолита; для этого используется буссоль. Для измерения магнитного азимута учетного дерева лимб горизонтального круга теодолита ориентируется на колышек, закрепляющий северное направления магнитного меридиана, то есть когда зрительная труба теодолита направлена на этот колышек, при этом отсчет по горизонтальному кругу теодолита устанавливается на 0°00', используя закрепительный и микрометрический винты лимба, причем эти действия составляют подготовительный этап для выполнения измерений учетных деревьев, расположенных по контуру лесной поляны.
Расстояние в виде переменного для каждого учетного дерева радиуса измеряют от точки установки теодолита до измеряемого учетного дерева с помощью мерной ленты, рулетки, оптического дальномера теодолита или лазерного дальномера.
Для реализации этапа измерительных действий центр сетки нитей зрительной трубы теодолита наводится на нулевую точку корневой шейки учетного дерева, которой является середина диаметра корневой шейки, затем берутся отсчеты по вертикальному и горизонтальному кругам теодолита относительно корневой шейки, при этом вначале зрительную трубу наводят на крайнюю левую точку ствола дерева на уровне корневой шейки и выполняют отсчет по горизонтальному кругу теодолита. Далее, открепив закрепительный винт алидады, визируют зрительную трубу на крайнюю правую точку ствола на корневой шейке, диаметрально расположенную левой, и также берут отсчет по горизонтальному кругу теодолита. После этого выбирают следующую характерную точку для наблюдений, например, расположенную на высоте 1,3 метра от корневой шейки дерева, причем на всех характерных точках ствола и кроны учетного дерева процесс измерения аналогичен вышеприведенному порядку действий, на этапе измерительных действий получают также отсчеты на характерные точки по вертикальному кругу теодолита.
На этапе вычислений параметров каждого учетного дерева применяют нижеследующие формулы, причем магнитный азимут местоположения учетного дерева на местности совпадает с отсчетом по горизонтальному кругу теодолита нулевой точки корневой шейки дерева из-за того, что горизонтальный круг теодолита ориентирован по магнитному меридиану.
Диаметр ствола у учетного дерева на любой высоте, начиная от корневой шейки, а также диаметр кроны на различных ее местах, в том числе и по максимальному поперечному размеру кроны, вычисляется по следующим формулам:
i
i
i
i
ni
лi
D=200Rtg(α/2), α=ГК-ГК,
где D - диаметры сечений ствола или кроны учетного дерева, см;
i - номер учетного дерева различной породы по контуру лесной поляны, начиная от северного геодезического направления;
R - радиус от базовой точки отсчета до ствола учетного дерева, м;
α - угол, измеренный по горизонтальному кругу теодолита, град;
ГК - горизонтальный круг (вправо или влево).
Высота любой характерной точки на стволе учетного дерева вычисляется по следующим формулам:
i
i
i
кшi
i
i
кшi
кшi
H=R(tgβ-tgβ), β=BK-MO, β=BK-MO,
где H - высота от корневой шейки до любой характерной точки на стволе или кроне учетного дерева, м;
β - угол, измеренный по вертикальному кругу теодолита, град;
МО - место нуля вертикального круга теодолита.
Способ измерения учетных деревьев вокруг лесной поляны реализуется, например, следующим образом.
В лесу вначале осматривают поляны, прогалины, опушки и выбирают другие пустоши, например, в виде пустых мест, образованных деятельностью человека (вырубки, гари, делянки, просеки, дороги и пр.). Естественной формой этой пустоши является лесная поляна, например, окруженная учетными деревьями 1-19.
Базовую точку 20 выбирают примерно в середине лесной поляны, положение этой точки на местности закрепляется колышком, над базовой точкой устанавливается теодолит. Затем определяется направление магнитного меридиана, проходящего через базовую точку установки теодолита, причем северное направление магнитного меридиана также закрепляется колышком. Измеряют расстояние в виде радиуса от точки установки теодолита до измеряемого учетного дерева, далее для получения цифровой модели каждого учетного дерева в плоскости, перпендикулярной линии визирования зрительной трубы на измеряемое учетное дерево. После этого выполняется этап измерительных действий и затем этап вычислений параметров каждого учетного дерева, а после проведения вычислений статистическим моделированием выявляются биотехнические закономерности влияния радиуса и азимута расположения всех измеренных деревьев разной породы на параметры этих учетных деревьев.
Базовую точку выбирают примерно в середине лесной поляны, а также лесной прогалины или опушки, кроме того, пустоши в виде части просеки или лесной дороги, вырубки и делянки и других мест с вырубленными лесными деревьями.
Над базовой точкой в виде колышка устанавливается теодолит и приводится в рабочее положение при помощи уровня при алидаде горизонтального круга и трех подъемных винтов теодолита, на лесной поляне определяется направление магнитного меридиана, проходящего через базовую точку установки теодолита; для этого используется буссоль. Для измерения магнитного азимута учетного дерева лимб горизонтального круга теодолита ориентируется на колышек, закрепляющий северное направления магнитного меридиана, то есть когда зрительная труба теодолита направлена на этот колышек, при этом отсчет по горизонтальному кругу теодолита устанавливается на 0°00', используя закрепительный и микрометрический винты лимба, причем эти действия составляют подготовительный этап для выполнения измерений учетных деревьев, расположенных по контуру лесной поляны.
Расстояние в виде переменного для каждого учетного дерева радиуса измеряют от точки установки теодолита до измеряемого учетного дерева с помощью мерной ленты, рулетки, оптического дальномера теодолита или лазерного дальномера.
Для реализации этапа измерительных действий центр сетки нитей зрительной трубы теодолита наводится на нулевую точку корневой шейки учетного дерева, которой является середина диаметра корневой шейки, затем берутся отсчеты по вертикальному и горизонтальному кругам теодолита относительно корневой шейки, при этом вначале зрительную трубу наводят на крайнюю левую точку ствола дерева на уровне корневой шейки и выполняют отсчет по горизонтальному кругу теодолита. Далее, открепив закрепительный винт алидады, визируют зрительную трубу на крайнюю правую точку ствола на корневой шейке, диаметрально расположенную левой, и также берут отсчет по горизонтальному кругу теодолита. После этого выбирают следующую характерную точку для наблюдений, например, расположенную на высоте 1,3 метра от корневой шейки дерева, причем на всех характерных точках ствола и кроны учетного дерева процесс измерения аналогичен вышеприведенному порядку действий, на этапе измерительных действий получают также отсчеты на характерные точки по вертикальном кругу теодолита.
На этапе вычислений параметров каждого учетного дерева применяют нижеследующие формулы, причем магнитный азимут местоположения учетного дерева на местности совпадает с отсчетом по горизонтальному кругу теодолита нулевой точки корневой шейки дерева из-за того, что горизонтальный круг теодолита ориентирован по магнитному меридиану.
Диаметр ствола вычисляется по следующим формулам:
i
i
i
2
i
ni
лi
D=200Rtg(α/), α=ГК-ГК,
где D - диаметры сечений ствола или кроны учетного дерева, см;
i - номер учетного дерева различной породы по контуру лесной поляны, начиная от северного геодезического направления;
R - радиус от базовой точки отсчета до ствола учетного дерева, м;
α - угол, измеренный по горизонтальному кругу теодолита, град;
ГК - горизонтальный круг (вправо или влево).
Высота любой характерной точки на стволе учетного дерева вычисляется по следующим формулам:
i
i
i
кшi
i
i
кшi
кшi
H=R(tgβ-tgβ), β=BK-МО, β=BK-МО,
где Н - высота от корневой шейки до любой характерной точки на стволе или кроне учетного дерева, м;
β - угол, измеренный по вертикальному кругу теодолита, град;
МО - место нуля вертикального круга теодолита.
Пример. Нами предлагается принципиально новый метод быстрой и комплексной оценки качества лесной территории по геодезическим измерениям учетных деревьев, расположенных по контуру у множества пустых мест. Наиболее естественным пустым местом является лесная поляна.
Опыты были проведены в октябре 2009 года на территории городского парка «Сосновая роща» города Йошкар-Ола.
На схеме (фиг.1) примерно в масштабе 1:500 показано расположение 19 учетных деревьев, первичные данные по измерениям у которых приведены в таблице 1.
Таблица 1
Результаты геодезических измерений деревьев вокруг лесной поляны, °, '
№
Порода
Радиус R, м
Диаметр ствола на разных высотах
Диаметр кроны
Высота дерева
Азимут
Корневая шейка
Высота 1,3 м
Начало кроны
ВК
ГК<sub>Л</sub>
ГК<sub>П</sub>
ВК
ГК<sub>Л</sub>
ГК<sub>П</sub>
ВК
ГК<sub>Л</sub>
ГК<sub>П</sub>
ГК<sub>Л</sub>
ГК<sub>П</sub>
ГК
1
Сосна
35,5
-0
10
9 57
10 38
12
35
6 13
14 43
20
57
10 17
9 55
10 39
1031
10 55
10
49
2
Сосна
47,6
-0
28
18 03
18 55
18
31,5
14 52
26 16
34
32
18 32,5
18 01
19 04
19 04
19 41
22
05
3
Сосна
43,4
-1
09
27 36
28 27
22
06
24 25
33 59
34
48
28 09
27 42
28 36
28 16
28 21
29
36
4
Сосна
41,0
-1
49
67 14
68 16
И
08
62 21
78 11
34
38
67 42,5
67 05
68 20
67 27
68 16
68
07
5
Дуб
24,5
-2
58
95 56
97 52
3
28
79 51
111 32
35
27
97 01
96 00
98 02
95 35
97 34
96
34
6
Сосна
29,6
-2
51
104 00
105 12
14
53
85 05
112 35
43
40
104 31
103 47
105 15
104 42
105 38
103
16
7
Сосна
27,3
-3
20
108 31
110 08
14
44
105 18
121 31
45
35
109 3,5
108 10
109 57
109 52
111 12
110
52
8
Сосна
30,0
-3
15
132 57
133 56
19
54
126 10
141 49
43
48
132 56
132 15
133 57
133 09
133 53
130
40
9
Сосна
28,1
-3
31
170 29
17149
21
03
160 21
172 32
46
10
171 19,5
170 27
172 12
169 40
170 29
164
03
10
Сосна
40,0
-2
59
209 23
210 25
16
56
201 31
211 10
38
54
210
05
209 30
21031
207 30
208 08
205
10
11
Сосна
43,4
-2
45
210 25
211 16
9
34
205 00
21231
33
25
210
56
210 27
211 25
210 12
210 54
208
30
12
Сосна
43,5
-2
48
213 10
213 58
8
53
210 50
216 52
34
51
213 39
213 15
214 03
213 11
213 43
214
16
13
Сосна
46,0
-2
10
214 45
215 26
15
22
210 58
216 15
28
42
215 09
214 44
215 34
213 58
214 56
213
24
14
Сосна
44,0
-2
02
218 42
219 20
13
22
215 52
221 51
33
15
219 08
218 44
219 33
218 23
218 41
218
29
15
Береза
30,0
-3
58
234 43
235 12
3
39
229 07
243 09
30
45
234
58
234 42
235 14
235 06
235 29
237
06
16
Сосна
34,5
-2
37
246 28
246 53
2
07
247 23
250 42
21
06
246
37,5
246 22
246 53
246 35
246 56
247
11
17
Сосна
27,8
-2
24
272 12
272 59
3
20
266 47
279 42
21
20
272
21,5
272 04
272 33
272 16
272 59
272
25
18
Сосна
31,3
-0
34
308 31
310 13
30
45
303 08
317 25
38
40
309
19
308 29
310 13
308 59
309 50
309
45
19
Сосна
28,0
-1
20
355 52
357 12.
20
59
351 42
13 07
38
56
356
14
355 22
357 06
357 55
358 55
358
30
Первичные данные из таблицы 1 были преобразованы в угловые параметры (табл.2).
Таблица 2
Угловые параметры деревьев вокруг лесной поляны, °, '
№
Порода
Радиус R, м
Диаметр ствола на разных высотах ГК<sub>п</sub>-ГК<sub>л</sub>
Диаметр кроны ГК<sub>П</sub>-ГК<sub>Л</sub>
Высота ВК по вертикальному кругу
Наклон ГК<sub>В</sub>-(ГК<sub>л</sub>++ГК<sub>п</sub>)/2
Азимут
Корневая шейка
Высота 1,3 м
Начало кроны
Корневая шейка
Начало кроны
Вершина дерева
1
Сосна
35,5
0 44
0 41
0 24
8 30
-0 10
12 35
20 57
0 32
10
17
2
Сосна
47,6
1 03
0 52
0 37
11 24
-0 28
18 31,5
34 32
3 32,5
183
2,5
3
Сосна
43,4
0 54
051
0 05
9 34
-1 09
22 06
34 48
0 25
28
09
4
Сосна
41,0
1 15
1 02
0 49
15 50
-1 49
11 08
34 38
0 29,5
67 4
2,5
5
Дуб
24,5
2 02
1 56
1 59
21 41
-2 58
3 28
35 27
-0 27
97
01
6
Сосна
29,6
1 28
1 12
0 56
27 30.
-2 51
14 53
43 40
0 15
104
31
7
Сосна
27,3
1 47
1 37
1 20
16 13
-3 20
14 44
45 35
-1 48,5
109
3,5
8
Сосна
30,0
1 42
0 59
0 44
15 39
-3 15
19 54
43 48
-2 26
132
56
9
Сосна
28,1
1 45
1 20
0 49
12 11
-3 31
21 03
46 10
-7 16,5
171
19,5
10
Сосна
40,0
1 01
1 02
0 38
9 39
-2 59
16 56
38 54
4 09,5
210
05
11
Сосна
43,4
0 58
051
0 42
731
-2 45
9 34
33 25
-2 56
210
56
12
Сосна
43,5
0 48
0 48
0 32
6 02
-2 48
8 53
34 51
0 37
213
39
13
Сосна
46,0
0 52
0 41
0 58
5 17
-2 10
15 22
28 42
-1 45
215
09
14
Сосна
44,0
0 49
0 38
0 18
5 59
-2 02
13 22
33 15
-0 39,5
219
08
15
Береза
30,0
0 32
0 29
0 23
14 02
-3 58
3 39
30 45
2 08
234
58
16
Сосна
34,5
031
0 25
0 21
3 19
-2 37
2 07
21 06
0 33,5
246
37,5
17
Сосна
27,8
0 29
0 47
0 43
12 55
-2 24
3 20
21 20
0 06,5
272
21,5
18
Сосна
31,3
1 44
1 42
051
14 18
-0 34
30 45
38 40
0 24
309
19
19
Сосна
28,0
1 44
1 20
1 00
21 25
-1 20
20 59
38 56
1 46
356
14
Однако и эти данные пока не могут быть использованы в моделировании из-за размерности углов в градусах и минутах.
Поэтому в таблице 3 приведены результаты преобразований угловых параметров в десятичном исчислении по градусам. Точность измерений теодолита составляет одну минуту. Тогда погрешность измерений диаметра ствола возрастает с ростом радиуса от базовой точки отсчета. По формуле D=200Rtg(α/2) при угле 1 минута получаем D=0,029089R. Тогда при R=200 м погрешность будет равна в 5,82 см. Чтобы погрешность была сопоставимой с погрешностью таксационных измерений по ступеням толщины, например через 4 см (погрешность ±2 см), необходимо измерение по радиусу не более [R]=ΔD/0,029089=34,377ΔD. Тогда при ΔD=2 см получаем предельный радиус в 34,377×2=68,75≈70 м.
Таблица 3
Угловые параметры деревьев вокруг лесной поляны, град
№
Порода
Радиус R, м
Диаметр ствола на разных высотах
Диаметр кроны α<sub>кр</sub>
Высота по вертикальному кругу
Наклон дереваγ
Азимут φ
α<sub>кш</sub>
α<sub>1.3</sub>
α<sub>нкр</sub>
β<sub>кш</sub>
β<sub>нкр</sub>
β<sub>н</sub>
1
Сосна
35,5
0,733
0,683
0,400
8,500
-0,167
12,583
20,950
0,533
10,283
2
Сосна
47,6
1,050
0,867
0,617
11,400
-0,467
18,525
34,533
3,542
18,542
3
Сосна
43,4
0,900
0,850
0,083
9,567
-1,150
22,100
34,800
0,417
28,150
4
Сосна
41,0
1,250
1,033
0,817
15,833
-1,817
11,133
34,633
0,492
67,708
5
Дуб
24,5
2,033
1,933
1,983
21,683
-2,967
3,467
35,450
-0,450
97,017
6
Сосна
29,6
1,467
1,200
0,933
27,500
-2,850
14,883
43,667
0,250
104,517
7
Сосна
27,3
1,783
1,617
1,333
16,217
-3,333
14,733
45,583
-1,808
109,058
8
Сосна
30,0
1,700
0,983
0,733
15,650
-3,250
19,900
43,800
-2,433
132,933
9
Сосна
28,1
1,750
1,333
0,817
12,183
-3,517
21,050
46,167
-7,275
171,325
10
Сосна
40,0
1,017
1,033
0,633
9,650
-2,983
16,933
38,900
4,158
210,083
11
Сосна
43,4
0,967
0,850
0,700
7,517
-2,750
9,567
33,417
-2,933
210,933
12
Сосна
43,5
0,800
0,800
0,533
6,033
-2,800
8,883
34,850
0,617
213,650
13
Сосна
46,0
0,867
0,683
0,967
5,283
-2,167
15,367
28,700
-1,750
215,150
14
Сосна
44,0
0,817
0,633
0,300
5,983
-2,033
13,367
33,250
-0,658
219,133
15
Береза
30,0
0,533
0,483
0,383
14,033
-3,967
3,650
30,750
2,133
234,967
16
Сосна
34,5
0,517
0,417
0,350
3,317
-2,617
2,117
21,100
0,558
246,625
17
Сосна
27,8
0,483
0,783
0,717
12,917
-2,400
3,333
21,333
0,108
272,358
18
Сосна
31,3
1,733
1,700
0,850
14,300
-0,567
30,750
38,667
0,400
309,317
19
Сосна
28,0
1,733
1,333
1,000
21,417
-1,333
20,983
38,933
1,767
356,233
После вычислений получили значения геометрических параметров всех 19 учетных деревьев, приведенные в таблице 4.
Таблица 4
Геометрические параметры деревьев, растущих вокруг лесной поляны
№
Порода
Радиус R, м
Диаметр ствола на разных высотах, см
Диаметр кроны D<sub>кр</sub>, м
Высота от линии визирного луча, м
Наклон дерева γ, град
Азимут φ, град
D<sub>о</sub>
D<sub>1.3</sub>
D<sub>нкр</sub>
H<sub>кш</sub>
H<sub>нкр</sub>
H<sub>в</sub>
1
Сосна
35,5
45,4
42,3
24,8
5,28
-0,10
7,92
13,59
0,533
10,283
2
Сосна
47,6
87,2
72,0
51,3
9,50
-0,39
15,95
32,75
3,542
18,542
3
Сосна
43,4
68,2
64,4
6,3
7,26
-0,87
17,62
30,16
0,417
28,150
4
Сосна
41,0
89,5
73,9
58,5
11,40
-1,30
8,07
28,32
0,492
67,708
5
Дуб
24,5
86,9
82,7
84,8
9,38
-1,27
1,48
17,44
-0,450
97,017
6
Сосна
29,6
75,8
62,0
48,2
14,49
-1,47
7,87
28,25
0,250
104,517
7
Сосна
27,3
85,0
77,1
63,5
7,78
-1,59
7,18
27,86
-1,808
109,058
8
Сосна
30,0
89,0
51,5
38,4
8,25
-1,70
10,86
28,77
-2,433
132,933
9
Сосна
28,1
85,8
65,4
40,1
6,00
-1,73
10,81
29,27
-7,275
171,325
10
Сосна
40,0
71,0
72,1
44,2
6,75
-2,08
12,18
32,28
4,158
210,083
11
Сосна
43,4
73,2
64,4
53,0
5,70
-2,08
7,31
28,64
-2,933
210,933
12
Сосна
43,5
60,7
60,7
40,5
4,58
-2,13
6,80
30,29
0,617
213,650
13
Сосна
46,0
69,6
54,8
77,6
4,24
-1,74
12,64
25,18
-1,750
215,150
14
Сосна
44,0
62,7
48,6
23,0
4,60
-1,56
10,46
28,85
-0,658
219,133
15
Береза
30,0
27,9
25,3
20,1
7,38
-2,08
1,91
17,85
2,133
234,967
16
Сосна
34,5
31,1
25,1
21,1
2,00
-1,58
1,28
13,31
0,558
246,625
17
Сосна
27,8
23,4
38,0
34,8
6,29
-1,17
1,62
10,86
0,108
272,358
18
Сосна
31,3
94,7
92,9
46,4
7,85
-0,31
18,62
25,05
0,400
309,317
19
Сосна
28,0
84,7
65,1
48,9
10,59
-0,65
10,74
22,62
1,767
356,233
В окончательном виде для последующего моделирования данные приведены в таблице 5.
Таблица 5
Параметры деревьев вокруг лесной поляны для моделирования
№
Порода
Радиус R, м
Азимут дерева φ, град
Наклон дерева γ, град
Диаметр ствола на разных высотах, см
Диаметр кроны D<sub>кр</sub>, м
Высота до кроны H<sub>с</sub>, м
Высота кроны H<sub>кр</sub>, м
Высота дерева Н, м
D<sub>0</sub>
D<sub>1.3</sub>
D<sub>нкр</sub>
1
Сосна
35.5
10.283
0.533
45.4
42.3
24.8
5.28
8.03
5.67
13.70
2
Сосна
47.6
18.542
3.542
87.2
72.0
51.3
9.50
16.34
16.81
33.14
3
Сосна
43.4
28.150
0.417
68.2
64.4
6.3
7.26
18.49
12.54
31.03
4
Сосна
41.0
67.708
0.492
89.5
73.9
58.5
11.40
9.37
20.25
29.62
5
Дуб
24.5
97.017
-0.450
86.9
82.7
84.8
9.38
2.75
15.96
18.71
6
Сосна
29.6
104.517
0.250
75.8
62.0
48.2
14.49
9.34
20.39
29.73
7
Сосна
27.3
109.058
-1.808
85.0
77.1
63.5
7.78
8.77
20.68
29.45
8
Сосна
30.0
132.933
-2.433
89.0
51.5
38.4
8.25
12.56
17.91
30.47
9
Сосна
28.1
171.325
-7.275
85.8
65.4
40.1
6.00
12.54
18.45
31.00
10
Сосна
40.0
210.083
4.158
71.0
72.1
44.2
6.75
14.26
20.10
34.36
11
Сосна
43.4
210.933
-2.933
73.2
64.4
53.0
5.70
9.40
21.32
30.72
12
Сосна
43.5
213.650
0.617
60.7
60.7
40.5
4.58
8.93
23.49
32.42
13
Сосна
46.0
215.150
-1.750
69.6
54.8
77.6
4.24
14.38
12.54
26.92
14
Сосна
44.0
219.133
-0.658
62.7
48.6
23.0
4.60
12.02
18.39
30.41
15
Береза
30.0
234.967
2.133
27.9
25.3
20.1
7.38
3.99
15.93
19.93
16
Сосна
34.5
246.625
0.558
31.1
25.1
21.1
2.00
2.85
12.04
14.89
17
Сосна
27.8
272.358
0.108
23.4
38.0
34.8
6.29
2.78
9.24
12.02
18
Сосна
31.3
309.317
0.400
94.7
92.9
46.4
7.85
18.93
6.42
25.36
19
Сосна
28.0
356.233
1.767
84.7
65.1
48.9
10.59
11.39
11.88
23.27
Как один из примеров, на фиг.4 показана поверхность отклика нового таксационного параметра «диаметр ствола около начала кроны», предлагаемого нами, в зависимости от радиуса и азимута расположения множества из 19 учетных деревьев по контру измеренной лесной поляны.
Предлагаемый способ обладает простотой проведения испытаний и высокой производительностью бесконтактных измерений таксационных показателей растущих деревьев, причем без всякого вредного физического воздействия на них.
Применение предложенного способа расширяет возможности территориального экологического мониторинга и позволяет проводить технологический мониторинг любого хозяйственного или незаконного поведения человека в конкретном лесном массиве.