способ измерения местоположения и таксационных характеристик учетных деревьев

Формула изобретения

Способ измерения местоположения и таксационных характеристик учетных деревьев, включающий выбор базовой точки относительно участка с учетными деревьями и нанесение метки, отличающийся тем, что по изображению участка с учетными деревьями, построенному устройством фотографирования с фокусом, расположенным над базовой точкой на высоте 1,3 м от грунта, и меткой, расположенной на предварительно измеренном расстоянии от базовой точки на высоте 1,3 м от грунта, вычисляют координаты местоположения учетных деревьев по формулам

, ,

где х₁, y₁ - координаты положения основания учетного дерева в плоскости лесонасаждения;

₁, ₁ - координаты изображения точки основания учетного дерева в плоскости изображения;

H_o - высота метки над плоскостью лесонасаждения;

D_o - расстояние от фокуса до метки;

h_o - изображение высоты расположения метки над плоскостью лесонасаждения;

и их диаметры на высоте 1,3 м от грунта по формуле

,

гдеd₁₃ - изображение диаметра учетного дерева на высоте 1,3 м;

d_o - расстояние от фокуса до плоскости изображения,

при условии, что отображение метки располагается в центре изображения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к измерению пространственного положения и таксационных характеристик деревьев лесонасаждений в лесной отрасли в ходе лесоустройства при выполнении таксационных обследований лесов.

Известен способ измерения учетного дерева (RU 2224418 С1, A01G 23/02, опубл. 27.02.2004), включающий выбор базовой точки, измерение расстояния до учетного дерева, метку (нуль-пункт), принимаемую на высоте 1,3 м от поверхности грунта по стволу учетного дерева, изображение учетного дерева с нанесенными характерными точками. Учетное дерево измеряется с нескольких базовых точек и результаты замеров наносятся на изображение.

Основным недостатком этого способа является измерение расстояния до учетного дерева и его таксационных характеристик не по фотоизображению, а на реальной местности. Кроме того, используется ручной инструмент теодолит и требуется большое время для снятия показаний.

Изобретение решает задачу разработки способа построения плана участка лесонасаждения с указанием местоположения учетных деревьев и их таксационных характеристик по фотографическому изображению этого участка с достижением технического результата - упрощение измерения координат местоположения учетных деревьев и их таксационных характеристик.

Этот технический результат достигается тем, что в способе измерения местоположения и таксационных характеристик учетных деревьев, включающем выбор базовой точки относительно участка с учетными деревьями и нанесение метки, согласно изобретению, по изображению участка с учетными деревьями, построенному устройством фотографирования с фокусом, расположенным над базовой точкой на высоте 1,3 м от грунта, и меткой, расположенной на предварительно измеренном расстоянии от базовой точки на высоте 1,3 м от грунта, вычисляют координаты местоположения учетных деревьев по формулам

где x₁, y₁ - координаты положения основания учетного дерева в плоскости лесонасаждения; ₁, ₁ - координаты изображения точки основания учетного дерева в плоскости изображения; Н_о - высота метки над плоскостью лесонасаждения; D_o - расстояние от фокуса до метки; h_o - изображение высоты расположения метки над плоскостью лесонасаждения; и их диаметры на высоте 1,3 м от грунта по формуле

где d₁₃ - изображение диаметра учетного дерева на высоте 1,3 м; d_o - расстояние от фокуса до плоскости изображения;

при условии, что отображение метки располагается в центре изображения.

Достоинство этого способа заключается в том, что, произведя одно измерение расстояния метки до базовой точки и выполнив фотографирование исследуемого лесного участка, получают реальное местоположение и таксационные характеристики всех изображенных деревьев, проводя измерения на фотоизображении. Эти измерения легко выполнить с помощью компьютера. При этом отпадает необходимость находиться в лесном массиве. Например, выполнив фотографирование всех требуемых лесных участков, остальную работу по определению местоположения (плана расположения учетных деревьев на местности) и таксационных характеристик можно перенести в офис.

Схема способа измерения местоположения и таксационных характеристик учетных деревьев показана на чертежах, где на фиг.1 представлены схематично в аксонометрической проекции участок с учетными деревьями (плоскость L), фокус устройства фотографирования учетных деревьев и плоскость получаемого изображения (плоскость F); на фиг.2 - развертка плоскостей F и L с указанием характерных точек привязки учетных деревьев и устройства фотографирования.

Ниже показана расшифровка назначения характерных точек:

X, Y - координатные оси участка лесонасаждения;

, - координатные оси изображения;

F - плоскость изображения;

L - плоскость участка лесонасаждения;

К - линия пересечения плоскостей F и L;

1 - основание учетного дерева;

1В - вершина учетного дерева;

1n' - проекция точки 1 на плоскость F;

1n - точка пересечения линии К и луча, проходящего через точку 1 и точку Фn;

1' - точка пересечения плоскости F и луча, проходящего через точку 1 и точку Ф;

1В' - точка пересечения плоскости F и луча, проходящего через точку 1В и точку Ф;

Ф - фокус устройства получения изображения;

Фn - базовая точка, проекция фокуса Ф на плоскость L;

Ф' - проекция фокуса Ф на плоскость F;

Фn' - проекция точки Фn на плоскость F;

М - метка;

Мn - проекция метки М на плоскость L;

М' - точка пересечения плоскости F и луча, проходящего через метку М и фокус Ф;

Mn' - точка пересечения плоскости F и луча, проходящего через точку Мn и точку Ф.

Способ измерения местоположения учетных деревьев заключается в следующем. Устройство фотографирования располагают возле участка с учетными деревьями таким образом, чтобы его фокус Ф располагался на высоте H_o=1,3 м (фиг.1, плоскость L) над базовой точкой Фn. На этом участке, на предварительно измеренном расстоянии D_o, на высоте H_o=1,3 м располагается метка М и производится построение изображения и его фиксирование в плоскости F (получают фотографию лесного массива) (фиг.1, фиг.2). В качестве метки может быть использован любой объект, например, ствол дерева, на котором на высоте 1.3 м наносят симметричный знак (круг, квадрат, крест и т.д.). Основное требование к метке, чтобы ее цвет и яркость выделялись на общем фоне. На фотографии лесного массива (плоскость изображения F) строятся оси координат с началом отсчета в точке Ф'(М'). Горизонтальная ось располагается параллельно линии К (фиг.2), а вертикальная ось - перпендикулярно линии К. На реальной плоскости L участка учетных деревьев начало отсчета для осей координат выбирается в базовой точке Фn (фиг.2). Ось X располагается параллельно линии К, а ось Y - перпендикулярно линии К. На карте участка лесонасаждений отмечают положение базовой точки Фn и метки М. Через эти точки проводится ось Y и перпендикулярно ей в базовой точке Фn проводится ось X. При этом существует взаимно однозначное соответствие между точками реальной плоскости L и точками плоскости изображения F. Формулы преобразования координат точек плоскости изображения F в координаты точек плоскости L имеют следующий вид:

Для получения координат положения учетных деревьев необходимо произвести измерение координат точек основания учетных деревьев на изображении (плоскость F, фиг.1 и 2) и, воспользовавшись формулой (1), произвести вычисление координат этих точек для плоскости L. Далее, используя масштаб карты участка, на нем строится положение учетных деревьев.

Способ определения одной из таксационных характеристик - диаметра учетных деревьев D₁₃ на уровне груди (1,3 м от грунта) реализуется следующим образом. На изображении участка на оси измеряется диаметр учетного дерева d₁₃. Используя формулу (2) и учитывая (1), вычисляют действительный диаметр учетного дерева D₁₃