本发明专利技术为一种激光光尺影像测树装置及其测树方法，本测树装置包括信号发射模块、信号采集模块、存储模块、信号处理模块以及电源；信号发射模块、信号采集模块、存储模块以及信号处理模块分别与电源相连接；本测树方法是通过信号发射模块输出的激光信号在待测树木上形成激光光尺，信号采集模块采集光信号，经光电转换后传输至信号处理模块，信号经处理后通过经验公式计算出待测树木的属性特征；与现有技术相比，本发明专利技术具有设备体积小、成本低、自动化程度高、测量精度高等优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及林业测量领域，具体涉及激光光尺影像测树装置及测树方法。
技术介绍
在林业调查中，需要对树木的树高、胸径、冠形、蓄积量以及生物量等因子进行量化。其中，树高指树木从地面上根茎到树梢之间的距离或高度；胸径指距根茎I. 3m处的树木直径；冠形指的是树冠形状，树冠为树的第一个主枝或第一个分枝以上的部分；材积是指任何形式的木材体积；森林蓄积量是指一定森林面积上存在着的林木树干部分的总材积；生物量是森林植物群落在其生命过程中所产干物质的累积量。目前，森林罗盘依然是完成森林调查任务的主要工具，森林罗盘主要用于磁定向及距离、水平、高差、坡角等测量工作。使用森里罗盘测树的主要问题在于I、各地的地磁场不同，磁偏角不同，所以需要修正磁偏角，处理过程烦琐；2、受矿石、高压线、金属、电磁波的干扰的影响造成测量的误差大；3、精度低、自动化程度低，造成处理和测量效果差。角规是林业上普遍采用的林分测定工具。目前，最先进的角规测树仪仍然是 Bitterlich, W.专利技术的林分速测镜。但在外业调查实际操作过程中，即便使用最先进的角规测树仪进行林分测定，仍然存在很大的误差I、绕测位置前移引起的误差。人体站立位置不与地面垂直，按角规扩大圆原理， 就会产生误差。2、观测位置不准引起的误差。由于地形、林下灌木的影响，人的视线不能准确瞄准树干I. 3 m处，从而产生微差。3、由于坡度引起的误差。传统角规测树仪适合于在平地使用，当在坡地上使用时， 只能粗略地进行整体坡度改正，而对每株计数木进行坡度改正较麻烦，工作量大。因此，采用传统角规测定林分造成的麻烦与误差是不可避免的。此外，在其他信息采集领域中，利用现有的采集设备也会产生误差I)三维城市建模城市三维建模前的数据采集一般是通过航拍、机载雷达、车载雷达、站式三维激光成像模块，全站仪等设备来完成。在建完白模后，还需现场为每栋房屋拍照贴纹理，以实现虚拟现实场景。现有的建模方法均是利用遥感影像结合地图的采集方法，例如ArCgiS、 microstation 以及 Arcglobe 等方法。上述传统城市三维建模办法带来的问题是a)投入成本巨大，一台机载或车载雷达需1000万人民币；b)测量周期太长，机载雷达需要在空运协调和天气良好的前提下才可飞行，站式三维激光成像模块测量一个目标物需要半小时；c)后期处理复杂，根据三维激光成像模块扫描后的点云数据建好白模后，还需到现场拍照取纹理。2)国土调查传统国土调查常使用的方法有a)摄影测量后用解析式制图方法，精度可达到I :2000b)实时动态载波相位差分技术RTK结合全站仪的方式；上述方法为可以解决绝对坐标系统下的“一张图”工程，而面对有建设和变化的区域，如果没有控制点，需要找到国家大地测量的控制点或用无人机飞行，上述方法带来的问题是成本太高、效率太低。3)水利普查水利普查中的水土流失量是通过计算土壤侵蚀度来表示的。在土壤侵蚀监测时一般采用土壤侵蚀器进行测量。这种方法带来的问题是仪器体积巨大，携带不便，工作效率低。4)生态环保目前生态调查、景观格局调查中对群落外貌、层次、特征等相关的信息描述，仅仅是定性描述，不能提取很有效的数据信息。如果采用站式三维激光成像模块来解决生态群落之间的空间信息和相关性，带来的问题是设备的体积、重量大，野外携带极其不便；如果采用普通摄影的方式，则还是只能观察定性关系，无法提取到有效的空间信息数据作为支撑。5)考古发掘由于考古发掘现场的特殊性，使其必须在不破坏古文物现场的前提下，提供发掘所需的有效数据作为依据，且能实现不可到达区域的测量。目前，部分考古发掘采用站式三维激光扫描的办法，此方法除仪器的体积、重量大，野外携带极其不便外，其数据量大，处理时间长，不便于为野外挖掘工作现场提供及时有效的数据支持，延长了野外考古的工作时间；6)家装工程目前在家装工程中，对室内的距离测量一般使用手持测距仪，此方法方便快捷。但是，手持测距仪仅仅只能够测量距离，测算家装价格和用料方面的功能。7)日照分析日照分析是城市建筑规划审批前必备的一项工作。目前日照分析普遍采用的仪器为全站仪，以测算待建物周边的建筑的高度。然后，用中国建筑科学研究院建研科技股份有限公司设计Sunlight软件制作日照分析报告，用天正日照分析软件TSun检测。这种方法带来的问题是，采用全站仪测算待建物周边的建筑的高度时，效率低， 费人工，而且全站仪设备较大，现场没有足够的空间来放置全站仪。8)公共安全在公共安全领域，首先是建立起公共基础地理信息平台，包括以下两方面a)社会经济调查；b)空间信息的各类数据。针对目前空间信息的各类数据，使用的方法主要是航空摄影、全站仪地面碎部调查等。上述方法带来的问题是数据的获取成本过大。9)公安刑侦目前公安刑侦部门对犯罪现场的调查方法，一般是采用拍照和手动量取各类距离的方法。上述方法将现场的照片和有效的数据信息分离，综合分析时不直观、深入。10)园林规划设计在园林景观规划设计的前期现场勘察中，一般需要拍摄现场现状照片，结合地形图，制作规划后的效果图。上述方法使用的仪器为照相机、全站仪或经纬仪。上述方法存在的问题是照片与空间地理信息不对称，效果不直观。11)管线勘探和测量目前对于地下管道的探测常采用管线探测仪，管线探测仪根据探测原理分两类一类是利用电磁感应原理探测金属管线、电/光缆，以及一些带有金属标志线的非金属管线，这类简称管线探测仪。此类设备的优点是探测速度快、简单直观、操作方便、精确度高。此类设备的缺点是探测非金属管线时，必须借助非金属探头，这种方法使用起来比较费力，需要侵入管线内部。另一类是利用电磁波探测所有材质的地下管线，也可用于地下掩埋物体的查找， 俗称雷达，也被称为管线雷达。此类设备的优点是能探测所有材质的管线此类设备的缺点是对环境要求较高，测深能力较差，难查埋深较深的管线，对操作者素质和经验要求高。
技术实现思路
为了解决现有技术中的林分测定工具精度较低的问题，本专利技术提供了一种激光光尺影像测树装置，实现准确测量胸径与树高，克服了现有技术的缺陷。本专利技术的设计思路如下测树装置包括信号发射模块I、信号采集模块2、存储模块3、信号处理模块4以及电源5 ;信号采集模块2与存储模块3相连接，存储模块3与信号处理模块4相连接，信号发射模块I、信号采集模块2、存储模块3以及信号处理模块4分别与电源5相连接；信号发射模块I输出的激光信号在待测树木上形成激光光尺，信号采集模块2采集述激光光尺信号，并通过存储模块3将激光光尺信号传输至信号处理模块4，信号处理模块4处理采集信号，并计算并输出待测树木的属性特征参数，即胸径、树高、冠形、材积、蓄积以及生物量参数。在具体实施中，信号发射模块I为二维激光光尺发射模块或三维激光发射模块；其中，二维激光光尺发射模块包括激光发射器1-1。激光发射器1-1发射的激光信号在待测树木上形成二维激光光尺，即激光发射器 1-1的激光光尺形状为点、线、面中的一种。激光发射器1-1的数量至少为两个。根据国家林业局的技术规定，林业调查的起测胸径为5cm，故为了便于测量，二维激光光尺的长度为I 50cm，相邻激光发射器1-1的激光光尺的中心点间距为I 50cm。优选的二维激光光尺的长度为5 25cm，相邻所述激光发射器(1-1本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种激光光尺影像测树装置，其特征在于：所述测树装置包括信号发射模块（1）、信号采集模块（2）、存储模块（3）、信号处理模块（4）以及电源（5）；所述信号采集模块（2）与所述存储模块（3）相连接，所述存储模块（3）与所述信号处理模块（4）相连接，所述信号发射模块（1）、信号采集模块（2）、存储模块（3）以及信号处理模块（4）分别与所述电源（5）相连接；所述信号发射模块（1）输出的激光信号在待测树木上形成激光光尺，所述信号采集模块（2）采集所述激光光尺信号，并通过所述存储模块（3）将所述激光光尺信号传输至所述信号处理模块（4），所述信号处理模块（4）处理采集信号，并计算并输出所述待测树木的属性特征参数，即胸径、树高、冠形、材积、蓄积以及生物量参数。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：孟繁志，刘德庆，彭玉泉，
申请(专利权)人：孟繁志，
类型：发明
国别省市：
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