[发明专利]一种树木测量方法及树木测量系统

说明书

技术领域

 本发明涉及森林资源监测领域，尤其涉及一种树木测量方法及树木测量系统。

背景技术

在传统的森林资源监测中，精确测量树高和树冠投影面积一直是一个难以解决的问题。

通常，树高主要使用测高器、罗盘仪等进行测量，但使用该方法测量时，数据无法实时存储与解算，仅能依靠手工记录数据，精度低、工作量大。

而树冠投影面积则多将其视为圆形，通过拉尺测量冠径来求算面积，但该测量方法采用目估法，手工操作，精度较低。

另外，北京林业大学的冯仲科等人曾提出利用有棱镜全站仪，采用三角高程法、三维前方交会法、全站仪解析法等方法进行树高和树冠的测量。但该测量方法中，有棱镜全站仪必须在树底下设置棱镜，通过反射获得数据。而在野外测量中，树下环境不一定适宜架设棱镜，所以这种方法耗时，效率低，并且受地形影响大。在计算树冠投影面积时，利用近圆或者近椭圆模拟不规则的树冠投影面，通过有棱镜全站仪测量树冠的冠幅以得到冠径，再求出树冠面积。因此，利用此类测量方法得出来的树冠投影面积与实际面积误差较大，精度低。

所以，在森林资源监测过程中，传统的树高、树冠投影面积测量方法易受森林中复杂地形因素的限制，且工作量大、自动化程度低、精度不高。因此，实现树高和树冠投影面积的高精度、高效率的测量成为本领域科技人员急待解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种树木测量方法及树木测量系统，可在地形复杂的条件下，利用无棱镜全站仪高精度、高效率地采集目标树木的采样点信息，并通过处理器计算树高、树冠投影面积，同时，计算树冠投影面积时，根据树冠总体生长态势，结合凹凸多边形，把非线性的树冠投影线性化，将树冠投影转换为具有凹弧、凸弧的弧段多边形进行计算，精确度高。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种树木测量方法，包括：处理器获取无棱镜全站仪实时采集的采样点信息，所述采样点信息包括最高点高程H_t、最低点高程H_b、采样点坐标，所述采样点坐标包括X轴坐标、Y轴坐标、Z轴坐标；所述处理器根据所述最高点高程H_t及最低点高程H_b计算树高H，所述树高H=H_t-H_b；所述处理器根据所述采样点坐标计算树冠投影面积。

作为上述方案的改进， 所述处理器根据采样点坐标计算树冠投影面积的步骤包括：提取所述采样点坐标中的X轴坐标及Y轴坐标，生成基于线段的多边形；根据所述基于线段的多边形生成基于弧段的多边形；计算所述基于弧段的多边形的面积。

作为上述方案的改进，所述提取采样点坐标中的X轴坐标及Y轴坐标，生成基于线段的多边形的步骤包括：提取所述采样点坐标中的X轴坐标及Y轴坐标，根据所述X轴坐标及Y轴坐标将所述采样点绘于同一图层内；相邻的采样点两两相连，组合成基于线段的多边形。

作为上述方案的改进，所述根据基于线段的多边形生成基于弧段的多边形的步骤包括：获取预设的样品参数N；计算所述相邻的采样点间的弦长L；根据所述样品参数N及所述相邻的采样点间的弦长L，计算所述相邻的采样点间对应的弧段的弦高D，所述弦高D=N×L；计算由相邻的三个采样点依次相连而成的内角的角度，所述三个采样点依次为起点、中点、终点；判断所述内角的角度是否大于180°，判断为是时，则所述中点与终点间对应的弧段为凹弧，判断为否时，则所述中点与终点间对应的弧段为凸弧；根据所述弦高D、弦长L及弧段的凹凸性生成所述相邻的采样点间的弧段。

作为上述方案的改进，所述处理器获取无棱镜全站仪实时采集的采样点信息的步骤之后还包括存储所述采样点信息。

相应地，本发明还提供了一种树木测量系统，包括：无棱镜全站仪，用于实时采集目标树木的采样点信息，所述采样点信息包括最高点高程H_t、最低点高程H_b、采样点坐标，所述采样点坐标包括X轴坐标、Y轴坐标、Z轴坐标；处理器，用于根据所述无棱镜全站仪实时采集的采样点信息计算树高及树冠投影面积。

作为上述方案的改进，所述处理器包括：获取单元，用户获取所述无棱镜全站仪实时采集的采样点信息；与所述获取单元相连的树高计算单元，用于根据所述无棱镜全站仪实时采集的采样点信息计算树高；与所述获取单元相连的树冠投影面积计算单元，用于根据所述无棱镜全站仪实时采集的采样点信息计算树冠投影面积。