[发明专利]自动改平光学测树角规

说明书

一、技术领域

本发明涉及森林调查测树仪器，尤其是能方便地测出林分断面积、蓄积量、单位面积株数和计算平均直径等林分调查因子的测树角规。

二、背景技术

目前，业内使用的测树角规大致有两种：一种是不能自动改平的杆式缺口角规，它是由一个有1cm缺口的薄金属片和50cm的长杆组成，其缺点：一是不能自动进行坡度改正，山区使用时特别麻烦；二是目标和卡口不在同一明视距离上，判断时频繁交换视力焦点，致使视线模糊，误差较大。另一种是拉杆式自平角规，它是由一个50cm长的伸缩拉杆和一个自动铅垂半圆形内卡口薄片组成，其优点是这种角规能自动改平，缺点是：由于林业工作者野外工作环境较差，拉杆易折，自动铅锤的摆动部分暴露在外保护困难，携带、保管不便；再有这种角规是宽、窄随坡度变化的内卡口，树干粗细与内卡口宽度关系不好判断，视觉误差较大。在森林调查中，可以用楔形镜来观察、确定某一单位面积株数。但在实际使用时，与测点处于同一水平高度的树是特例，绝大多数的树与测点都有一定的坡度，因而需要进行山地坡度改算，操作、计算十分烦琐。此前，人们认为楔形镜无法坡度概算，也无人通过调整楔形镜与水平面的夹角进行坡度改算，因此楔形镜在实际森林调查中几乎无人使用。

三、发明内容

为了克服现有测树角规判读误差大、携带不便、操作麻烦等不足，本发明提供了一种体积小、携带方便、操作简单、能自动改平、被测树干与树干虚像在同一明视距离上判读准确的光学测树角规。

本发明采用的技术方案是：自动改平光学测树角规具有一个筒状壳体，两筒口是相互平行的平面，形成前后透视的窗口；在壳体内侧下部固定有楔形镜，在壳体的一侧筒口上有两个尖角形缺口，两个缺口的连线与楔形镜的上平面平行；在壳体顶部有透孔，透孔中装有按钮，按钮的下面挂有垂针，在垂针的上面有与楔形镜上平面平行的垂针定位板，定位板上面有弹簧。

测树时，首先通过两个缺口瞄准目标测量坡度，同时手指压下按钮，待摆动的垂针铅垂静止后，抬起手指，弹簧将按钮顶起，定位板使垂针角度锁定；然后按水平方向旋转角规90度，让视线透过窗口与楔形镜弦面处瞄准树干1.3米位置，同时调整角规使垂针与被测树干平行或重合，此时，通过透视窗口直视树干产生了实像，而通过楔形镜观察被测树干时，光线发生折射，树干影像偏移形成了虚像，树干的实像和虚像左右错开不在一条竖线上，通过树干实像与树干虚像偏移错开程度进行测树判读。当树干实像与虚像左右错开但错开界面接触较多时称为相割(平地见图4、坡地见图7)，计数1株并累加；当实像与虚像左右错开但错开界面接触很少，树干左侧与另一段树干右侧恰好重合在一条竖线上时称为相切(平地见图5、坡地见图8)，计0.5株并累加；错开界面左右完全离开，实像、虚像不接触时称为相含(平地见图6、山地见图9)不计数。

本发明用楔形镜加垂针实现山地坡度的自动改正，使得森林调查测量操作十分简便。通过垂针与楔形镜平面的位置关系自动改正坡度，而坡度的大小数据及其改正计算过程完全都不用考虑。目标处于水平位置时，垂针与楔形镜平面垂直；而当目标与测点位置有一定坡度时，垂针偏移相应的角度，锁定垂针后，再将垂针与同一目标垂直的树干重合，此时，楔形镜平面相对水平面倾斜一定的角度，此楔形镜倾斜的角度与垂针偏移的角度以及山地坡度相同，在这个角度下从楔形镜平面处观察到的实像和虚像即为坡度改正后的实像和虚像，故可在透视窗楔形镜平面处直接准确判读测量结果。

本发明坡度改正的原理为：假如水平测距为50厘米。如图9所示，当平地测树时，虚像某点B相对实像某点A的位移是1厘米，实像与虚像同在一条水平线上；如图10所示，当测树坡度为30°时，也就是楔形镜弦面与水平面夹角是30°时，虚像某点B相对实像某点A的位移距离仍然是1厘米，但虚像与实像间连线和水平线形成了30°夹角，通过B点作垂线交于通过A点水平线上的B′点，即∠BAB′＝30°(见图11)。则AB′＝Cos30°×AB，因AB＝1(水平测距为50厘米)，所以AB′＝Cos30°＝0.866。其0.866正是常规杆式角规在坡度30°时的缺口改正值。在利用尖角形缺口测量坡度时，楔形镜的上平面与水平面形成了与坡度相同的夹角，坡度变化始终和楔形镜上平面与水平面的夹角变化一致，所以本发明通过对楔形镜上平面与水平线角度的调整实现了角规坡度改正。