Способ определения запаса древостоя с использованием летательных аппаратов

 

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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю А 01 G 23/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4349724/23-15 (22) 24.12.87 (46) 23,08.90. Бюл. Иг 31 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт лесоводства и механизации лесного хозяйства (72) А.Г.Хватов (53) 634,05 (088.8) (56) Солодухин В.И. Лесотаксационная обработка лазерных и рофилограмм.— Л ес нов хозяйство, 1 985, М 12, с. 35-37. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗАПАСА

ДРЕВОСТОЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ (57) 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 аэросьемки в 2 — 3 раза, сократить затраты и время на обработку результатов аэротаксации в 3 — 5 раз, снизить объем полевых лесоИзобретение 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.3 — структурная

„„ „„1586610 А1 таксационных 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

MHoãîó;îëüHèêîâ, 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. 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 видеоугилителей 4, из вычитающего устройства 5, из. устройства 6 измерения длительности разностного импульса, из

° арифметического устройства 7 и из устрой"586610

10000, (3) мну j

J =1 ства 8 цифровой индикации результатов измерений. Кроме того, показаны участки сканирования земной поверхности 9 мелкомасштабной съемкой 10 и группы деревьев крупномасштабным зондированием 11, На схеме (фиг,2) покадрового момента отображения в крупном масштабе группы деревьев и образуемого многоугольника для последующих измерений и расчетов обозначены Цо-Ц6 центры проекций крон (точки), Bo — В6 проекции вершин деревьев (кресты), Π— ось визирования.

Пример 1. Способ осуществляют путем определения покадровых моментов

maP изображения в декартовой системе координат по формуле +ОО

ma))=1fВ(х,y) dxdy, (1) где В(х,у) — функции яркости изображения в прямоугольной системе координат; а, P — порядок покадрового момента изображения (а, P -- 00, 1, 2, ...).

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

Вычисляют пло(цадb многоугольника по координатам его периметра (контура) по формуле мну=1 2 (Х ((Yl+Yi+1)(xi В+1)1 ( (2) где fl — число точек контура многоугольника.

По функции яркости В(х,у) координат изображения и по сумме углов многоугольника и количеству деревьев в нем вычисляЮТ ЧаСтИ (Чкр) И ПЛОЩаДИ ПРОЕКЦИИ (,) SKp), крон деревьев, заключенные в многоугольник. Находят сомкнутость древесного полога; отношение площади проекций крои деревьев, заключенной в многоугольнику к площади многоугольника (, Якр/амму). 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 u ,х,(z(Д,) )

N—

m где а(— внутренний угол вершин многоугольника для i-го граничного дерева;

 — число вершин деревьев второго яру1 са в многоугольнике (поправка на второй ярус), так как для i -го дерева второго яруса и центрального дерева (при их наличии) al — - ао== 360;

) = (д Чкр) — сумма частей проaI

20 екций крон деревьев;

SMHyj — площадь j-го многоугольника.

Например,,а для и-угольника равна

180О (и — 2). Для шестиугольника ga = 720О.

Отсюда сумма частей проекций крон деревьев, ), Чкр = 2, а при наличии центрального дерева ), Чкр = 3. Эти части деревьев относят к конкретной площади произрастания SMHy этих же деревьев. Таким образом, получают точное соотношение количества деревьев на 1 га, Аналогичные подход и преимущества в результате отношения площади проекций крон деревьев, заключенной в многоугольнике, к его площади (i„SKp/SMHy), т.е. сомкнутости полога древостоя, из чего видно, что свойства многоугольников g a =40 = 180 (и — 2) обеспечивают точность измерения и вычисления показателей и отношения их к площади произрастания этих же деревьев, Запас древостоя М определяют по стан45 дартным таблицам сумм площадей сечения и запаса или по таблицам хода роста, по номограммам или по уравнениям взаимосвязи его с разными показателями, например. с высотой древостоя и степенью сомкнутости полога.

Например, для сосновых насаждений запас (в м /га) определяют по формуле з

М =16,53йо.з62 о,2вз(с / y 8 )о,648(4) или через площадь сечения стволов деревьЪ 2, ев на многоугольнике, QMHy, м ): GMHó = ВО($ SKp) (Бмну) Д Чкр) (5) 1586610 где Во, В1, ... — коэффициенты линейной регрессии логарифмического вида, вычисляемые по методу наименьших квадратов для конкретной породы.

СРедний объем ствола Чс (в мз) в j-м многоугольнике находят по формуле

Чс = 3,98804 + 0,56025h,Gìíó— (7) — 25,33458 мну

В уравнении (7) R« = 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 /га):

M = 1/с.ср . (8)

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

fB и

Х (V VС -(360)++8 B)

М,„ 10000 (9)

„ „Sмну

i =1

Пример 2. Способ выполняют путем идентификации трехмерных тел, где момент иэображения выражают в единицах суммы модулей всех моментов порядка (+A Р= жр / g (р ((аф=zë...)(à1

Ц; +! =-СХ+ф

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

P для каждой последующей точки изображения группы деревьев:

Pï.ï+1 = (пл (и + 1)л) (пп (и + 1)п). (11)

Определяют глубинный размер точек изображения группы деревьев Йп г

И.— " ", (12)

Вк©об —, Рп,п + 1 Ч.= Во(Х О..„)" СЯ..„)" (h), (6)

Для сосны средний объем ствола определяют стоя. Для этого суммируют показатели иэ

- таблицы и находят их средние значе5

55 где L — расстояния от объективов передаю- -:. щих камер до плоскости конвергенции;

Вк — базис отображения;

Ф0б — фокусное расстояние камерного объектива.

Получают координаты третьего порядка для тачек изображения группы деревьев.

Определяют точки изображения с максимальными глубинными размерами Nn = макс 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, ближайших равноудаленных от оси визирования, а периметром многоугольника являются расстояния между координатами проекций вершин этих деревьев.

Вычисляют площадь многоугольника и осуществляют последующие операции аналогично примеру 7, Способ выполняют в реальном масштабе времени полета. Для этого в процессе зондирования лесных объектов фиксируют (записывают) .покадровые изображения групп деревьев на оптико-электронные запоминающие устройства и с использованием бортовых ЭВМ измеряют и вычисляют дешифровачные признаки многоугольника по примеру 1 или 2. Затем идентифицируют и классифицируют дешифровочные признаки многоугольника (фиг,3) в реальном масштабе времени между покадровым отображением групп деревьев. Из множества многоугольников с близкими признаками формируются таксационные выделы. По полученным дешифровочным признакам выдела определяют таксационные показатели древостоя и его запас.

На полигоне в чистом по составу одновозрастном древостое сосны выполняют измерения многоугольными площадками в натуре и по аэрофотоснимкам масштаба

М1: 100, Вычисляют натурные и дешифровочные показатели по многоугольникам и их уравнения взаимосвязи. По уравнениям взаимосвязи для аналогичных древостоев соосны вычисляют их таксационные показатели и запас по измерениям на дешифровочных многоугольниках, Результаты измерений по аэрофотоснимкам в переводе масштаба съемки

М1:100 для 72 многоугольников показаны в таблице.

По результатам измерений, приведенных в таблице, вычисляют запас древо1586610

=:367,3 м /га.

12 12 ния: $ р 1477,4; Змну = 1245,9;

Рс

), Sêð

CR =- 1,186; Чкр -- 36

X st Ay

X Чкр — 10000= 288,95 (шт/га);

Змну

12

h- -$ Ы12= 275(и).

Отсюда получают запас древостоя:

16 53 0,362 О,283 S y g )0,648

Способ определения запаса древостоя с использованием летательных аппаратов позволяет повысить точность, достоверность и обьективность определения запаса древостоя и других таксационных показателей путем устранения систематических ошибок, имеющих место при способах линейного измерения дешифровочных 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 аппаратов, 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, иэмерениедешифровочных признаков и определение по их характеристикам запаса древостоя через сомкнутость полога, о т л ич а ю шийся 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 этих 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, эаключенных в многоугольники, и дешифровочных признаков к площадям многоугольников.

2. Способ по и 1, отличающийся тем, что при отображении групп деревьев в трехмерном пространстве в качестве вершин многоугольников используют проекции вершин деревьев.

1586610

1586610

Составитель А,Быков

Техред M.Mîðãåíòàë Корректор С,Шекмар

Редактор И.Дербак

Заказ 2376 Тираж 459 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101