一種使用相機測量胸徑及樹高的方法
2023-06-22 09:55:56
專利名稱：一種使用相機測量胸徑及樹高的方法
技術領域：
本發明是關於在不伐倒立木的情況下測量立木的高度，任意部位的直徑和蓄積，特別是提出通過對數碼相片林木邊界提取的方法測得相關數據。
背景技術：
1839年達蔡爾發明了攝影學，隨之在1858年由巴黎攝影師納達首先從空中對地面進行了攝影試驗。十九世紀中，法國人Laussedat研究應用量測相機拍攝地面像片來繪製地形圖。1901年德國的Pulfrich和1903年南非的Fourcado分別研究並制出了立體坐標量測儀，發展為地面立體攝影測量。1838年Wheatstne發明了立體鏡。到1907年JenaZeiss廠設計了第一臺立體自動測圖儀，使測圖方法得到進一步完善。直到第一次世界大戰，近景攝影測量的發展幾乎和攝影測量的發展是一樣的。二者都是從地面站拍攝像片，使用的方法和儀器也相同。到1920年攝影測量已經主要使用航空像片了。同時為使用航空像片而發展了立體測圖儀器，這些儀器是用光學、機械辦法來恢復被攝地區的立體模型。這些儀器主要用於測制地形圖，而有些儀器的設計也可適用於地面攝影測量和近景攝影測量。從1920年到1960年期間，發展了使用固定基線的立體量測相機，這種相機的測圖系統能用於建築、考古、工程、採礦和事故等方面，這些都是近景攝影測量的重要發展。隨著近景攝影測量技術的發展，其應用的方面越來越廣泛。將立體攝影應用在林業上，不用伐倒立木，就可以測量立木的高度，任意部位的直徑和蓄積，為全面分析樹木的生長狀況帶來新的方法，為林業調查帶來了更方便，更精確的方法。利用普通數位相機進行立體攝影測樹的方法簡便易行，只要嚴格按照技術要求操作，便能取得滿意的調查結果，因此，立體攝影測樹是一種高效、準確的測定技術。
發明內容
為了克服現有測樹方法低效率、高成本的情況，能夠方便快捷的量測樹木，本發明的目的是提供一種基於數位相機的林木量測方法，它克服了傳統方法的缺點，為林業調查帶來了更方便，更精確的方法。本發明的目的是這樣實現的:1.由十字尺作為樹木參照物，以數位相機為工具對林木量進行攝影，運用數字圖像處理的方法，對數碼相片直接進行處理，獲取相關數據繼而計算出樹木的胸徑、高度及蓄積，具體步驟如下:首先，在樹木前方的地塊中安置十字尺，保持水準器水平，轉尺轉到90°方向，採用視距法測得相機安置點至十字尺的距離L，實時存儲至PDA中；其次，利用普通數位相機瞄準在地塊上豎立的轉尺，以垂直於轉尺的方向進行全景拍攝，將所攝相片導入軟體，根據相片建立平面像方直角坐標系o-xy，然後，以相片中基尺方、轉尺方向以及拍攝方向建立三維物方直角坐標系O-XYZ，利用十字尺上的坐標獲取相片上相應16個像元的物方坐標及像方坐標，建立像方坐標系與物方坐標系之間相對應的豐吳型關係
權利要求
1.一種使用普通數位相機測量胸徑及樹高的方法，其特徵是:將特製的十字尺按要求插在待測的單木旁或者小班中，使用普通數位相機按要求對單木或小班進行全景拍攝，用捲尺測量攝影地點與特製十字尺之間的距離L並記錄，將拍攝所得相片導入處理軟體獲取待測目標的相片坐標，利用特製十字尺以及距離L獲取待測目標的相對大地坐標，利用坐標通過建模分析及空間前方交會獲取單木或者小班的胸襟及樹高。
2.一種基於權利要求1中所述的特製的十字尺，其特徵是:十字尺由底座、基尺和轉尺組成。底座為15cm高，錐底半徑1.5cm的圓錐體，錐底面有向外2cm的延伸。尺身由基尺和轉尺構成，基尺長130cm，與底座相連，頂端有水準器。轉尺長100cm，可以90°旋轉，其旋轉軸心利用可操作的螺絲固定在基尺的80cm高處。
3.一種基於權利要求1中所述的測量單木胸徑及樹高的方法，其特徵是:將權利要求2中所描述的十字尺插在待測單木旁邊的土地中到基座延伸卡入地面為止，保持水準器水平，轉尺轉到90°方向，利用普通數位相機以垂直於轉尺的方向進行全景拍攝，測量拍攝點到十字尺的距離，將相片導入處理軟體，建立平面像方直角坐標系xoy，以相片中基尺方向，轉尺方向以及拍攝方向建立三維物方直角坐標系xyz，利用十字尺上的坐標獲取相片上相應16個像元的物方坐標，利用軟體建立像方坐標系與物方坐標系之間相對應的模型關係
4.一種基於權利要求1中所述的測量小班胸徑及樹高的方法，其特徵是:將十字尺插入小班中心的土地中到基座延伸卡入地面為止，保持水準器水平，轉尺轉到90°方向，利用普通數位相機在同一平面以垂直於轉尺方向的不同位置進行兩次全景拍攝，兩次拍攝點的間隔距離不超過10米，測量兩個拍攝點之間的距離Ltl，兩個拍攝點到十字尺的距離U、L2。將相片導入處理軟體，建立平面像方直角坐標系X1Oy1和x2oy2，以相片中基尺方向，轉尺方向以及拍攝方向建立三維物方直角坐標系X1Y1Z1和X2Y2Z2，利用十字尺上的坐標獲取相片上相應16個像元的物方坐標及像方坐標，使用空間前方交會公式
全文摘要
本發明是關於在不伐倒立木的情況下測量立木的高度，任意部位的直徑和蓄積，特別是提出通過對數碼相片林木邊界提取的方法測得相關數據。將立體攝影應用在林業上，不用伐倒立木，就可以測量立木的高度，任意部位的直徑和蓄積，為全面分析樹木的生長狀況帶來新的方法，為林業調查帶來了更方便，更精確的方法。利用普通數位相機進行立體攝影測樹的方法簡便易行，只要嚴格按照技術要求操作，便能取得滿意的調查結果。
文檔編號G01B11/08GK103162635SQ20131005454
公開日2013年6月19日 申請日期2013年2月21日 優先權日2013年2月21日
發明者馮仲科, 樊仲謀, 郭欣雨, 樊江川, 高原 申請人:北京林業大學