摘要：【目的】树木胸径为距根茎1.3 m处的树木直径,是森林调查最基本的因子之一。简便、快速、准确的测量与入库是森林调查追求的目标。为解决传统测量方法效率低、难以数字化及新产品成本高、便携性差、数据分析难以扩展等问题,急需研制集低成本、高精度、操作简便、耗时短等优点的便携式树木胸径测量系统。【方法】本文设计的便携式树木胸径测量系统,由嵌入式装置和上位机软件平台组成。嵌入式装置主要包含了绝对式编码器、无线通信模块、显示屏、按键和超声波传感器等元件;上位机软件平台由上位机、数据库、数据管理分析软件组成。测量时,首先在上位机设置好测量参数,按下开关1,启动超声波传感器测定离地的高度,当屏幕显示1.3米高度时,用编码器的拉绳绕树一周,按下开关2,测得胸径数据通过上位机上传到数据库。【结果】实验表明:系统胸径测量精度达99.97%,平均单株树耗时5.3 s,无需人工读取数据、手工录入数据和数据勘误,工作效率显著提升。【结论】本文的便携式树木胸径测量系统,在保证测量精度和效率的情况下,集测量、数据传输、存储、分析等功能于一体,实现了嵌入式、移动端、数据库、Web端的多平台联动,同时为胸径渐变生长持续感知与分析研究奠定了良好的基础。

摘要：树木胸径是评价立地质量和林木生长状况以及进行森林经营管理的重要依据,是森林调查中一个非常重要的调查因子,为实现对树木一段时间内胸径变化量的动态测定,设计一种基于胡克定律的树木胸径变化测量仪,将研制的树木胸径变化测量仪测得数据与实验模型分析得到的数据拟合进行对比,并利用Ansys Workbench对其关键部件弹簧进行有限元分析,结果表明:设备测量的平均误差仅为0.11%,仪器工作中弹簧承受最大压力为0.196 N,满足强度要求。树木胸径变化测量仪能够提高树木胸径变化测量效率,降低仪器成本。

摘要：【目的】开发一种拉绳式电子测径尺,以解决围测类测径仪器因柔性尺面宽度而影响测量精度的问题,同时实现林木胸径外业数据的高效采集和内业高效记录。【方法】基于经典围测原理,以钢绳、卷盘、无刷直流电机和光电编码器为主要结构,研发了拉绳式电子测径尺。以钢尺测得的样木圆盘直径(8个方向测量)均值作为真值,利用拉绳式电子测径尺、柔性尺面电子测径尺、围尺和卡尺(2个方向测量),分别测量了20个近似圆形胸高圆盘(规则圆盘)的直径和20个不规则胸高圆盘的直径,比较各仪器测径的方差、准确度和t检验结果;用4种仪器分别测量7号样木规则圆盘直径和27号样木不规则圆盘直径,连续测6次,比较各仪器测径的精密度;用4种仪器分别测定10个规则圆盘和10个不规则圆盘的直径,记录平均耗时,比较各仪器的测径效率。【结果】拉绳式电子测径尺、柔性尺面电子测径仪、围尺和卡尺测量规则圆盘直径的准确度分别为0.045,0.205,0.115和0.140 cm,精密度分别为0.017,0.067,0.067和0.200 cm,方差分别为33.267,33.401,33.532和33.443;测量不规则圆盘直径的准确度分别为0.120,0.295,0.205和0.280 cm,精密度分别为0.058,0.092,0.067和0.350 cm,方差分别为22.525,22.908,22.611和21.607;测径平均耗时分别为6.9,7.5,7.7和13.9 s。【结论】拉绳式电子测径尺的测量精度和测径效率均优于柔性尺面电子测径仪、围尺和卡尺,不仅可满足森林资源连续清查和森林资源规划设计调查的精度要求,还能大大缩减外业测量和内业录入的成本。