可攜式植被覆蓋度測量儀的製作方法

2023-10-19 18:14:32 1

專利名稱：可攜式植被覆蓋度測量儀的製作方法
技術領域：
本實用新型是地理學研究中的一種可攜式植被覆蓋度測量儀，它用於野外對植被覆蓋度 進行測量，屬於自然地理系統技術領域。
(二)
背景技術：
植被覆蓋度在生態、水保、土壤、水利、植物等領域的研究中常常作為基本的參數或因 子。現有的植被覆蓋度測量方法可以歸納為目測估算法、儀器測量計算法和遙感解譯法三類
適用於小尺度的植被覆蓋度測量的方法主要有(l)目視測量法依靠個人經驗進行田間 判讀，但人為主觀性較強；(2)照相法基本原理是利用相機得到需測區域的垂直成像，再利 用計算機圖像處理技術提取植被信息，計算植被覆蓋度。照相法和目測法對比分析發現，在 植被覆蓋度測量中照相法更加客觀和科學，有更高的精確度，因此，照相法已成為目前小尺 度範圍的植被測量的首選方法[2]。
目前已有的照相法有多種實施方案，"釣魚法"就是其中的一種，並且非常簡單實用。 本儀器就是在"釣魚法"的基礎上加以創新改進，使得該方法可以在野外方便、快速、穩定 地工作以獲取必要的參數。"釣魚法"在實際測量中需要一根長杆，首先將照相機固定在杆 的一端，通過人力控制杆的另一端，使照相機達到一定的垂直高度，然後對地面植被進行拍
攝o
該方法最關鍵的技術是利用重力讓平臺保持水平平衡的原理，以減小照相過程中中心投 影的誤差，同時保證在拍攝過程中，平臺穩定，不能晃動和抖動。 北京師範大學地理學與遙感科學學院一直致力於該方法的改進。
2007年8月宋凱宇、何亞瓊、李貌等人設計了自己的"釣魚法"平臺——三線釣魚法，該 儀器利用人為控制線，保持儀器拍攝平面的水平。該儀器取得了一定的效果，研究者申請了 專利(申請號200820080171.X) 。 2007年9月，地理學院章文波教授等設計了另一種"釣魚 法"儀器——單擺式釣魚法，該儀器將數位相機的平臺設計成相機可繞水平橫軸自由旋轉，利用重力讓照相機保持水平。上述兩種儀器的支架保證了相平面水平。但是第一種相機 平臺在保持拍攝平臺穩定和增強反映靈敏方面比較複雜，需要的人力較多(至少四個人)， 人為影響大；第二種相機平臺隨機因素多，平衡效果不好，隨著相機的不同，該平臺的使用 範圍大大降低，非常不便於野外操作。
本儀器基於以上兩種儀器的基礎，改進了數位相機平臺的設計原理，利用雲臺原理解決 了上述儀器穩定性不夠高、自動化程度不夠完善、需要多人才能完成等缺點。
發明內容
本實用新型的目的是提供一種可攜式植被覆蓋度測量儀，它克服了現有儀器不能保證相 機拍攝狀態水平的不足，實現相機照相時較好的水平性，並提高野外測量中相機水平的穩定 性，從而使儀器更易操作、更便攜、更具有普適性，能夠適應多種野外環境，提取植被覆蓋 度。
本實用新型在"釣魚法"測量儀器基本框架不變的情況下，相機平臺上採用改進的雲臺， 利用重力的作用來保證相機拍攝時平臺的穩定和水平。本實用新型的技術方案是 一種便攜 式植被覆蓋度測量儀，它是由支撐杆、主杆、相機平臺和數位相機組成。(圖l)
所述支撐杆(圖2)是上面為一段鋼管，下面為兩個尖剌的叉形件，它用於將儀器固定在 地上，下面的兩個尖刺便於插入地下，使之保持野外儀器的穩定性。
所述主杆也是一鋼管，用於將相機平臺升到一定高度。伴隨著地物的不同，可以將主杆 進行延長。主杆和支撐杆之間通過銷軸連接。
所述相機平臺(圖3)採用雲臺的原理，由一個向下的半圓環， 一個水平的圓形環和一個
水平的正方形框組成。半圓環的上杆與主杆的頂端相連，半圓環的下兩端各有一個孔，供水 平圓形環上的兩根小支柱穿過並固定。這樣，就可以保證水平圓形環可以繞著半圓環自由旋 轉。在水平圓形環上，與小支柱垂直的直徑方向上，焊接了兩個彎支柱，彎支柱的另一端與 正方形框兩個對邊的中點相連。正方形框另外兩個對邊上，設置了兩根可以滑動的水平滑杆， 可以根據數位相機型號的不同，調整水平滑杆的寬度。水平滑杆通過四個螺絲固定在正方形 框上，螺絲未上緊時，水平滑杆可以在正方形框上滑動，以調節數位相機在垂直於水平滑杆 方向上的水平。為了保證數位相機的穩定，在水平滑杆上設置了四個掛鈎，以便用橡皮筋固 定數位相機。為了方便調節平面初始狀態水平，在水平滑杆的四個掛鈎兩側各加了一個遊碼， 通過調整遊碼的位置和水平滑杆的位置來調節初始狀態的水平。為了便於看到初始狀態的水 平，在正方形框的一角設置了一個水平泡，當氣泡位於正中的時候，正方形框平面就水平了。 實際使用時，支撐杆為可拆卸結構，主杆另有附加杆，是套裝結構。
下面再詳述一下本實用新型的技術方案， 一種可攜式植被覆蓋度測量儀，其特徵在於 它是由支撐杆、主杆、相機平臺和數位相機組成；所述支撐杆是上面為一段鋼管，下面為兩個尖刺的叉形件，它立於地面；所述主杆也是一鋼管，用於將相機平臺升到一定高度，主杆 和支撐杆之間通過銷軸連接；所述相機平臺由一個向下的半圓環， 一個水平的圓形環和一個 水平的正方形框組成；半圓環的上杆與主杆的頂端相連，半圓環的下兩端各有一個孔，供水 平圓環上的兩根小支柱穿過並固定；在水平圓環上，與小支柱垂直的直徑方向上，焊接了兩 個彎支柱，彎支柱的另一端與正方形框兩個對邊的中點相連；正方形框另外兩個對邊上，通 過四個螺絲固定了兩根可以滑動的水平滑杆，在水平滑杆上設置了四個掛鈎，在四個掛鈎兩 側各放置一個遊碼，數位相機通過四個掛鈎固定在水平滑杆上，在正方形框的一角設置了一 個水平泡。
其中，該支撐杆為可拆卸結構。
其中，該主杆有附加杆，是套裝結構。
下面說明拍攝中正方形框平面保持水平的原理。
通過上面對於相機平臺的設計，在初始時候，可以通過滑杆和遊碼很方便地調節正方形 框平面水平，正方形框平面水平也就是相機平面水平。在實際移動後，由於正方形框與圓連 接的軸線上，正方形框可以自由擺動，如果在這個軸線上，正方形框左右不平衡了，由於重 力的作用，根據單擺的原理，它又會回到平衡狀態；同時，在水平圓中，設計的轉動軸線與 正方形框的轉動軸線垂直，因此在這個方向上，根據單擺原理，它也能夠保持平衡。當這兩 個方向保持平衡後，正方形框平面就保持水平了。也就是說，雲臺的設計，是使固定在正方 形框上的物體一旦處於水平狀態後，經過任何晃動都可恢復水平狀態。
本實用新型的優點及功效是該測量儀構思科學，結構簡單，製作容易。它較好的保持 了數位相機照相時的水平，增強了數位相機照相時的穩定性，從而提高儀器可操作性、便攜 性、普適性，使得能夠更好地提取植被覆蓋度。

圖l儀器總體效果示意圖
圖2支撐杆示意圖
圖3雲臺細節示意圖
圖4雲臺平衡示意圖
圖5儀器前方視角示意圖
圖6儀器側方視角示意圖
圖7儀器頂部俯視示意圖
圖中符號說明如下
1支撐杆；2主杆；3相機平臺；4數位相機；5半圓環；6圓形環；7彎支柱；8正方形框；9水平滑杆；10掛鈎；11遊碼；12水平泡。 具體實施方式
見圖l、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6、圖7所示， 一種可攜式植被覆蓋度測量儀，它是 由支撐杆l、主杆2、相機平臺3和數位相機4組成。(圖l)
所述支撐杆l (圖2)是上面為一段鋼管，下面為兩個尖刺的叉形件，它用於將儀器固定 在地上，下面的兩個尖刺便於插入地下，使之保持野外儀器的穩定性。
所述主杆2也是一鋼管，用於將相機平臺3升到一定高度。伴隨著地物的不同，可以將 主杆2進行延長。主杆2和支撐杆1之間通過銷軸連接。
所述相機平臺3 (圖3)採用雲臺的原理，由一個向下的半圓環5， 一個水平的圓形環6 和一個水平的正方形框8組成。半圓環5的上杆與主杆2的頂端相連，，半圓環5的下兩端 各有一個孔，供圓形環6上的兩根小支柱穿過並固定。這樣，就可以保證圓形環6可以繞著 半圓環5自由旋轉。在圓形環6上，與小支柱垂直的直徑方向上，焊接了兩個彎支柱7，彎 支柱7的另一端與正方形框8兩個對邊的中點相連。正方形框8另外兩個對邊上，設置了兩 根可以滑動的水平滑杆9，可以根據數位相機4型號的不同，調整水平滑杆9的寬度。水平 滑杆9通過四個螺絲固定在正方形框8上，螺絲未上緊時，水平滑杆9可以在正方形框8上 滑動，以調節數位相機4在垂直於水平滑杆9方向上的水平。為了保證數位相機4的穩定， 在水平滑杆9上設置了四個掛鈎10，以便用橡皮筋固定數位相機4。為了方便調節平面初始 狀態水平，在水平滑杆9的四個掛鈎10兩側各加了一個遊碼11，通過調整遊碼ll的位置和 水平滑杆9的位置來調節初始狀態的水平。為了便於看到初始狀態的水平，在正方形框8的 一角設置了一個水平泡12，當氣泡位於正中的時候，正方形框8平面就水平了。
參考文獻
U秦偉,朱清科等.植被覆蓋度及其測算方法研究進展J].西北農林科技大學學銜自然科學版).2006,09.2路炳軍,劉洪鵠等.照相法結合數字圖像技術計算植被覆蓋度精度研究[J].水土保持通報,2007,01.3]張學霞,朱清科等.數碼照相法估算植被蓋度J.北京林業大學學報.2008,0權利要求1、一種可攜式植被覆蓋度測量儀，其特徵在於它是由支撐杆、主杆、相機平臺和數位相機組成；所述支撐杆是上面為一段鋼管，下面為兩個尖刺的叉形件，它立於地面；所述主杆也是一鋼管，用於將相機平臺升到一定高度，主杆和支撐杆之間通過銷軸連接；所述相機平臺由一個向下的半圓環，一個水平的圓形環和一個水平的正方形框組成；半圓環的上杆與主杆的頂端相連，半圓環的下兩端各有一個孔，供水平圓環上的兩根小支柱穿過並固定；在水平圓環上，與小支柱垂直的直徑方向上，焊接了兩個彎支柱，彎支柱的另一端與正方形框兩個對邊的中點相連；正方形框另外兩個對邊上，通過四個螺絲固定了兩根可以滑動的水平滑杆，在水平滑杆上設置了四個掛鈎，在四個掛鈎兩側各放置一個遊碼，數位相機通過四個掛鈎固定在水平滑杆上，在正方形框的一角設置了一個水平泡。
2、 根據權利要求1所述的一種可攜式植被覆蓋度測量儀，其特徵在於該支撐杆為可拆 卸結構。
3、 根據權利要求l所述的一種可攜式植被覆蓋度測量儀，其特徵在於該主杆有附加杆， 是套裝結構。
專利摘要一種可攜式植被覆蓋度測量儀，它是由支撐杆、主杆、相機平臺和數位相機組成；所述支撐杆是上面為一段鋼管，下面為兩個尖刺的叉形件，它立於地面；所述主杆也是一鋼管，用於將相機平臺升到一定高度，主杆和支撐杆之間通過銷軸連接；所述相機平臺由一個向下的半圓環，一個水平的圓形環和一個水平的正方形框組成；主杆的一端由測量員控制，另一端連接相機平臺，此相機平臺能在自身重力的作用下較快的幫助相機恢復水平。相機平臺是本實用新型的關鍵部件，它根據云臺的原理設計，它使固定在正方形框上的數位相機一旦處於水平狀態後，經過任何晃動都可恢復水平狀態。該測量儀構思科學，結構簡單，製作容易，它使我們能夠更好地提取植被覆蓋度。
文檔編號G01B11/28GK201355243SQ20082023412
公開日2009年12月2日 申請日期2008年12月26日 優先權日2008年12月26日
發明者史海珍, 姚冬萍, 潔 楊, 雷星松 申請人:北京師範大學