Способ определения запаса древостоя с использованием летательных аппаратов Советский патент 1990 года по МПК A01G23/00 

Изобретение относится к лесному хозяйству, в частности к лесной аэротаксации и лесоустройству, и служит для определения таксационных характеристик древостоя и его запаса.

Целью изобретения является повышение точности определения и производительности труда.

На фиг.1 изображена схема определения запаса древостоя с использованием летательного аппарата; на фиг.2 - покадровый момент отображения .в крупном масштабе группы деревьев;.на фиг.З - структурная

схема автоматизированной обработки результатов измерений и определения таксационных показателей древостоя и его запаса.

Летательный аппарат 1 (фиг.1) оснащен автоматической измерительной стереотелевизионной системой, состоящей из левой и правой передающих камер 2, из устройства 3 кодирования сигналов изображения, из двух видеоусилителей 4, из вычитающего устройства 5, из устройства 6 измерения длительности разностного импульса, из арифметического устройства 7 и из устройо о

ства 8 цифровой индикации результатов измерений. Кроме того, показаны участки ска- нирования земной поверхности 9 мелкомасштабной съемкой 10 и группы деревьев крупномасштабным зондировани- ем 11.

На схеме (фиг.2) покадрового момента отображения в крупном масштабе группы деревьев и образуемого многоугольника для последующих измерений и расчетов обозначены Цо-Це центры проекций крон (точки), Во-Вб проекции вершин деревьев (кресты), О - ось визирования.

П р и м е р 1. Способ осуществляют Путем определения покадровых моментов тар изображения в декартовой системе координат по ф01рмуле

4-00

Д

//B(x,y)xVcixdy,(1)

-00

где В(х,у) - функции яркости изображения в прямоугольной системе координат;

а , - порядок покадрового момента изображения (а, О, 1, 2,...).

По значениям функции яркости В(х,у) определяют координаты контуров и центров проекций крон деревьев. Образуют многоугольник (фиг.2, плоскость . вершинами которого являются координаты центров проекций крон от 3 до 10 деревьев, ближайших равноудаленных от оси визирования, а периметром многоугольника являются расстояния между координатами центров проекций крон этих деревьев,

Вычисляют площадь многоугольника по координатам его периметра (контура) по формуле

п S r(yi+yi4l)(x|--xn-i)lj,

1 L-

(2) где п - число точек ко.нтура многоугольника.

По функции яркости В(х,у) координат изображения и по сумме углов многоугольника и количеству деревьев в нем вычисляют части (Чкр) и площади проекций ( 5кр). крон деревьев, заключенные в многоугольник. Находят сомкнутость древесного полога: отношение площади проекций крон деревьев, заключенной в многоугольник, к площади многоугольника (Зкр/Змну). По полученным дешифровочным признакам сомкнутости древостоя определяют его таксационные показатели и запас.

Число деревьев N (в шт) на единицу площади выдела (1 га) определяют по формуле

m п

I Г 5:()-вП

1 LI 0

m

2 SMHYJ

1

10 где а - внутренний угол вершин многоугольника для 1-го граничного дерева:

в -число вершин деревьев второго яруса в многоугольнике (поправка на второй ярус), так как для I -го дерева второго яруса

15 и центрального дерева (при их налиlO.

20

чии) а асг 360°:

(2 ) а, Чкр) - сумма частей проекций крон деревьев:

SMHYJ - площадь j-ro многоугольника.

Например, а для п-угольника равна

5

180°(п-2). Для шестиугольника 720°. Отсюда сумма частей проекций крон деревьев 2 кр 2, а при наличии центрального дерева 2 Чкр 3. Эти части деревьев Q относят к конкретной площади произрастания Змну этих же деревьев. Таким образом, получают точное соотношение количества деревьев на 1 га.

Аналогичные подход и преимущества в с результате отношения площади проекций крон деревьев, заключенной в многоугольнике, к его площади (2 5кр/5мну), т.е. сомкнутости полога древостоя, из чего видно, что свойства многоугольников а - 180°(п- 2) обеспечивают точность измерения и вычисления показателей и отношения их к площади произрастания этих же деревьев.

Запас древостоя М определяют по стан- с дартным таблицам сумм площадей сечения и запаса или по таблицам хода роста, по номограммам или по уравнениям взаимо- связи его с разными показателями, например с высотой древостоя и степенью с-л сомкнутости полога.

Например, для сосновых насаждений запас (в ) определяют по формуле

М 16,53№-Зб2ьО 2 3(Х SKP/I 5мну)) или через площадь сечения стволов деревьев на многоугольнике 2 Смну, м ):

5:емну во(2: SKpf (ESMHvf 2 СЕЧкр

(5)

где BO, BI, ... - коэффициенты линейной регрессии логарифмического вида, вычисляемые по методу наименьших квадратов для конкретной породы.

Средний объем ствола Vc (в tJf в j-м многоугольнике находят по формуле

Vc Во (Е Смну f 1 (D SMHyf 2 (h)B3 6)

Для сосны средний объем ствола определя ют

Vc 3,98804 + 0.56025h Смну 25,33458

hCSG)

1мну

5 мну

(7)

в уравнении (7) RMH 0,997, а средняя ошибка уравнения равна 1,16% по сравнению с данными таблиц хода роста нормальных сосновых насаждений. Поэтому уравнение (7) справедливо для всех бонитетов и классов возраста (соответственно по типам леса данных бонитетов),

Запас древостоя на 1 га вычисляют аналогично известному правилу на пробной площади по средней модели (в ): М VC.CP N. (8)

Тогда форма (8) с учетом предлагаемых формул (3). (5) и (6) или (7) принимает следующий вид:

,1л|о:Ф

m

Zj 5мну

1

П р и м е р 2. Способ выполняют путем идентификации трехмерных тел, где момент изображения выражают в единицах суммы модулей всех моментов порядка

(а+ / 2 I fin I (av3 1,2...)(10)

По значениям функции яркости получают координаты точек п(х,у) изображения группы деревьев на плоскости для левой и правой съемочных камер. По координатам вычисляют величину линейного параллакса Р для каждой последующей точки изображения группы деревьев;

Рп.п+1 Пл (п + 1)л - пп (п + 1)п. (11)

Определяют глубинный размер точек изображения группы деревьев Nn

NPn,n +1 L

ВкФоб-.Рп,п + 11

й в

где L - расстояния от объективов передающих камер до плоскости конвергенции: Вк - базис отображения; Фоб - фокусное расстояние камерного 5 объектива.

Получают координаты третьего порядка для точек изображения группы деревьев. Определяют точки изображения с максимальными глубинными размерами Мп макс 10 и по ним определяют координаты проекций вершин деревьев на плоскости.

Образуют многоугольник (фиг.2), вершинами которого являются проекции вершин-,от 3 до 10 деревьев первого яруса, 15 ближайших равноудаленных от оси визирования, а периметром многоугольника являются расстояния между координатами проекций вершин этих деревьев.

Вычисляют площадь многоугольника и 20 осуществляют последующие операции аналогично примеру 1.

Способ выполняют в реальном масштабе времени полета. Для этого в процессе зондирования лесных объектов фиксируют 25 (записывают) .покадровые изображения групп деревьев на оптико-электронные запоминающие устройства и с использованием бортовых ЭВМ измеряют и вычисляют дешифровочные признаки многоугольника 30 по примеру 1 или 2. Затем идентифицируют и классифицируют дешифровочные призна- ки многоугольника (фиг.З) в реальном масш- табе времени между покадровым отображением групп деревьев. Из множест- 35 ва многоугольников с близкими признаками формируются таксационные выделы. По полученным дешифровочным признакам выдела определяют таксационные показатели древостоя и его запас. 40На полигоне в чистом по составу одновозрастном древостое сосны выполняют измерения многоугольными площадками в натуре и по аэрофотоснимкам масштаба Ml: 100. Вычисляют натурные и дешифро- 45 вочные показатели по многоугольникам и их уравнения взаимосвязи. По уравнениям взаимосвязи для аналогичных древостоев соосны вычисляют их таксационные показатели и запас по измерениям на дешифро- 0 вочных многоугольниках.

Результаты измерений по аэрофотоснимкам в переводе масштаба съемки М1:100 для 12 многоугольников показаны в таблице. 5

По результатам измерений, приведенных в таблице, вычисляют запас древостоя. Для зтого суммируют показатели из - таблицы и находят их средние значе1212

ния: У SKP - 1477.4; Т 5„ну 1245,9 ; Рс

кр

-

2 мйу ЕЧкр

12

1.186 ; У Чкр 36 ;N 10000 288,95 (шт/га);

Zj Змну

12 h У h/12 27.5 (м).

Отсюда получают запас древостоя:

М 16.53 № 362 hO 283 (2 S«p/ 2 SMHvf

367.3 .

Способ определения запаса древостоя с использованием летательных аппаратов позволяет повысить точность, достоверность и объективность определения запаса древостоя и других таксационных показателей путем устранения систематических ошибок, имеющих место при способах ли- неййого измерения дешифровочнь х признаков и соотношения их средних значений к площади 1 га, за счет расширения зоны крупномасштабного зондирования и новых качеств измеряемых дешифровочных признаков.

Формула изобретения 1. .Способ определения запаса древостоя с использованием летательных аппара- тов, включающий закладку пробных

площадей, выборочные натурные измерения на них групп деревьев, определение сомкнутости полога и запаса древостоя, отображение групп деревьев на технические носители информации с помощью измерительных и регистрирующих устройств, измерение дешифровочных признаков и определение по их характеристикам.запаса древостоя через сомкнутость полога, отл ичающийся тем. что. с целью повышения точности определения и производительности труда, на пробных площадях из древостоя выделяют группы деревьев, образующие многоугольники, вершинами

которых являются центры проекций крон деревьев, определяют центры ,проекций крон деревьев в зтих группах, вычисляют части и площади проекций крон деревьев, заключенных в многоугольники, и площадь

многоугольников, находят отношение площади проекции крон деревьев, заключенных в многоугольниках к их площади, затем при отображении на технические носители информации определяют их дешифровочные признаки, производя повторно указанные измерения и вычисления в реальном масштабе времени, а сомкнутость полога древостоя определяют по соотношению площадей проекции крон деревьев, заключенных в многоугольники, и дешифровочных признаков к площадям многоугольников.

2. Способ по п;1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что при отображении групп деревьев в трехмерном пространстве в качестве вершин многоугольников используют проекции вершин деревьев.

Изобретение относится к лесному хозяйству, в частности к лесной аэротаксации и лесоустройству и служит для определения повыдельных таксационных характеристик древостоев. Цель изобретения - повышение точности определения и производительности труда. Изобретение дает возможность повысить эффективность аэросъемки в 2÷3 раза, сократить затраты и время на обработку результатов аэротаксации в 3÷5 раз, снизить объем полевых лесотаксационных работ в 2÷3 раза. Эффект достигается за счет расширения зоны крупномасштабного зондирования, увеличения состава дешифровочных признаков. Для этого при отображении технические носители информации групп деревьев образуют в них многоугольники, вершинами которых являются центры проекций крон или проекций вершин деревьев. Затем вычисляют части и площади проекций крон деревьев, заключенных в многоугольники и площадь многоугольников. Далее определяют сомкнутость древесного полога как отношение площади проекций крон деревьев, заключенных в многоугольники, к площади многоугольников, измеряют дешифровочные признаки многоугольников, идентифицируют и классифицируют многоугольники. Из множества многоугольников с близкими признаками формируют таксационные выделы и вычисляют запас древостоя по соотношению площадей проекций крон деревьев, заключенных в многоугольники, и дешифровочных признаков к площадям многоугольников. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. 1 табл.

Фиг1

Редактор И.Дербак

Составитель А.Быков Техред М.Моргентал

Физ.г

Ф1/8.3

Корректор С.Шекмар