专利名称：自动改平光学测树角规的制作方法
技术领域：
本发明涉及森林调查测树仪器，尤其是能方便地测出林分断面积、蓄积量、单位面
积株数和计算平均直径等林分调查因子的测树角规。
二背景技术：
目前，业内使用的测树角规大致有两种一种是不能自动改平的杆式缺口角规，它 是由一个有lcm缺口的薄金属片和50cm的长杆组成，其缺点一是不能自动进行坡度改正， 山区使用时特别麻烦；二是目标和卡口不在同一明视距离上，判断时频繁交换视力焦点，致 使视线模糊，误差较大。另一种是拉杆式自平角规，它是由一个50cm长的伸縮拉杆和一个 自动铅垂半圆形内卡口薄片组成，其优点是这种角规能自动改平，缺点是由于林业工作者 野外工作环境较差，拉杆易折，自动铅锤的摆动部分暴露在外保护困难，携带、保管不便；再 有这种角规是宽、窄随坡度变化的内卡口 ，树干粗细与内卡口宽度关系不好判断，视觉误差 较大。在森林调查中，可以用楔形镜来观察、确定某一单位面积株数。但在实际使用时，与 测点处于同一水平高度的树是特例，绝大多数的树与测点都有一定的坡度，因而需要进行 山地坡度改算，操作、计算十分烦琐。此前，人们认为楔形镜无法坡度概算，也无人通过调整 楔形镜与水平面的夹角进行坡度改算，因此楔形镜在实际森林调查中几乎无人使用。
三
发明内容
为了克服现有测树角规判读误差大、携带不便、操作麻烦等不足，本发明提供了一 种体积小、携带方便、操作简单、能自动改平、被测树干与树干虚像在同一明视距离上判读 准确的光学测树角规。 本发明采用的技术方案是自动改平光学测树角规具有一个筒状壳体，两筒口是 相互平行的平面，形成前后透视的窗口 ；在壳体内侧下部固定有楔形镜，在壳体的一侧筒口 上有两个尖角形缺口，两个缺口的连线与楔形镜的上平面平行；在壳体顶部有透孔，透孔中 装有按钮，按钮的下面挂有垂针，在垂针的上面有与楔形镜上平面平行的垂针定位板，定位 板上面有弹簧。 测树时，首先通过两个缺口瞄准目标测量坡度，同时手指压下按钮，待摆动的垂针 铅垂静止后，抬起手指，弹簧将按钮顶起，定位板使垂针角度锁定；然后按水平方向旋转角 规90度，让视线透过窗口与楔形镜弦面处瞄准树干1. 3米位置，同时调整角规使垂针与被 测树干平行或重合，此时，通过透视窗口直视树干产生了实像，而通过楔形镜观察被测树干 时，光线发生折射，树干影像偏移形成了虚像，树干的实像和虚像左右错开不在一条竖线 上，通过树干实像与树干虚像偏移错开程度进行测树判读。当树干实像与虚像左右错开但 错开界面接触较多时称为相割(平地见图4、坡地见图7)，计数1株并累加；当实像与虚像 左右错开但错开界面接触很少，树干左侧与另一段树干右侧恰好重合在一条竖线上时称为 相切(平地见图5、坡地见图8)，计0. 5株并累加；错开界面左右完全离开，实像、虚像不接 触时称为相含(平地见图6、山地见图9)不计数。
3
本发明用楔形镜加垂针实现山地坡度的自动改正，使得森林调查测量操作十分简 便。通过垂针与楔形镜平面的位置关系自动改正坡度，而坡度的大小数据及其改正计算过 程完全都不用考虑。目标处于水平位置时，垂针与楔形镜平面垂直；而当目标与测点位置有 一定坡度时，垂针偏移相应的角度，锁定垂针后，再将垂针与同一 目标垂直的树干重合，此 时，楔形镜平面相对水平面倾斜一定的角度，此楔形镜倾斜的角度与垂针偏移的角度以及 山地坡度相同，在这个角度下从楔形镜平面处观察到的实像和虚像即为坡度改正后的实像 和虚像，故可在透视窗楔形镜平面处直接准确判读测量结果。 本发明坡度改正的原理为假如水平测距为50厘米。如图9所示，当平地测树 时，虚像某点B相对实像某点A的位移是1厘米，实像与虚像同在一条水平线上；如图10 所示，当测树坡度为30。时，也就是楔形镜弦面与水平面夹角是30。时，虚像某点B相对 实像某点A的位移距离仍然是1厘米，但虚像与实像间连线和水平线形成了 30°夹角，通 过B点作垂线交于通过A点水平线上的B'点，即ZBAB' =30° (见图ll)。则AB'= Cos30° XAB，因AB = l(水平测距为50厘米)，所以AB' = Cos30° = 0. 866。其0. 866 正是常规杆式角规在坡度30。时的缺口改正值。在利用尖角形缺口测量坡度时，楔形镜的 上平面与水平面形成了与坡度相同的夹角，坡度变化始终和楔形镜上平面与水平面的夹角 变化一致，所以本发明通过对楔形镜上平面与水平线角度的调整实现了角规坡度改正。
本发明结构紧凑、小巧灵活、携带方便、操作简单、测量准确、实施容易。在山地测 量，通过测量坡度和按坡度旋转角规从而旋转楔形镜，巧妙地解决了楔形镜自动进行坡度 改算的难题，由于实像、虚像与测点的距离相同，测树时不需调整明视距离，实、虚像的位子 关系比较容易判读，解决了目前所有角规测树时明视距离频繁调整造成眼疲劳从而使判读 误差增大的问题。
四
图1是本发明的结构示意图； 图2是本发明的正面视图； 图3是图2的A-A剖视图； 图4、图5、图6是在平地用本发明测树时的实像、虚像位置图； 图7、图8、图9是在山地用本发明测树时的实像、虚像位置图； 图10、图11是本发明的楔形镜坡度改正原理示意图。
五具体实施例方式
实施方式采用圆筒形的壳体l，壳体1的一侧筒口有两个尖角形缺口 3。将一个顶 角为e = 1.14583° /(n-i)(n为楔形镜光学材质折射率)的半圆形楔形镜2镶嵌在角 规壳体1底部的内壁上，并使半圆形楔形镜2的弦面与两缺口 3的连线平行，在对应楔形镜 2的正上方的壳体1上面有一个方形透孔，方形透孔中安装有按钮7，按钮7的下面挂有垂 针4，在垂针的上面有垂针定位板5，垂针定位板5上面有弹簧6。垂针4为T形，垂针4上 面的横轴穿在按钮7下端的孔中，按钮7下面中间有开口，该开口与壳体1的筒口平面平 行，按钮7下端的孔与壳体1的筒口平面垂直。弹簧6和垂针定位板5上均有透孔，按钮7 的下部穿过弹簧6和垂针定位板5的透孔。且弹簧6和垂针定位板5的透孔小于按钮7的上部，当手指压下按钮7时，垂针轴随之向下离开垂针定位板5，垂针4在铅垂作用下自由摆 动，当手指抬起时，弹簧6将按钮7弹起，垂针轴随之向上提起，受垂针定位板5的阻挡而停 止，同时垂针4的角度随之锁定。在壳体1两面筒口均有平面透镜。
权利要求
一种自动改平光学测树角规，其特征是它具有一个筒状壳体(1)，壳体(1)的两筒口是相互平行的平面，形成前后透视的窗口；在壳体(1)内侧下部固定有楔形镜(2)，在壳体(1)的一侧筒口上有两个尖角形缺口(3)，两个缺口(3)的连线与楔形镜(2)的上平面平行；在壳体(1)顶部有透孔，透孔中装有按钮(7)，按钮(7)的下面挂有垂针(4)，在垂针(4)上面有与楔形镜(2)上平面平行的垂针定位板(5)，垂针定位板(5)上面有弹簧(6)。
2. —种测树角规山地坡度改正的方法，其特征是是用楔形镜(2)加垂针(4)实现的，坡度测量后锁定垂针(4)角度，再将锁定的垂针(4)与同一目标垂直的树干重合，此时，楔形镜(2)平面相对水平面倾斜一定的角度，此楔形镜(2)倾斜的角度与垂针(4)偏移的角度以及山地坡度相同，在这个角度下从楔形镜(2)平面处观察到的实像和虚像即为坡度改正后的实像和虚像。
3. 根据权利要求l所述的自动改平光学测树角规，其特征是所说的垂针(4)为T形，垂针(4)上面的横轴穿在按钮(7)下端的孔中，按钮(7)下面中间有开口，该开口与壳体(1)的筒口平面平行，垂针(4)上面的横轴与壳体(1)筒口的平面垂直。
4. 根据权利要求1或3所述的自动改平光学测树角规，其特征是所说的弹簧(6)和垂针定位板(5)上均有透孔，按钮(7)的下部穿过弹簧(6)和垂针定位板(5)的透孔。
5. 根据权利要求1所述的自动改平光学测树角规，其特征是在壳体(1)两面筒口均有平面透镜。
全文摘要
本发明公开了一种用于森林调查的自动改平光学测树角规，它具有一个筒状壳体，两筒口是相互平行的平面，形成前后透视的窗口；在壳体内侧下部固定有楔形镜，在壳体的一侧筒口上有两个尖角形缺口，两个缺口的连线与楔形镜的上平面平行；在壳体顶部有透孔，透孔中装有按钮，按钮的下面挂有垂针，在垂针的上面有与楔形镜上平面平行的垂针定位板，垂针定位板上面有弹簧。本发明结构紧凑、小巧灵活、携带方便、操作简单、测量准确、实施容易。巧妙地解决了楔形镜自动进行坡度改算的难题，测树时不需调整明视距离，实、虚像的位置关系比较容易判读，解决了目前所有角规测树时明视距离频繁调整造成眼疲劳从而使判读误差增大的问题。
文档编号G01B11/00GK101782376SQ20091001014
公开日2010年7月21日 申请日期2009年1月19日 优先权日2009年1月19日
发明者刘景田, 姜生伟, 姜红, 张巍, 杨希恒, 梁慧香, 王岩, 薛光艳, 赵世凯, 赵聪, 赵越, 邬俊财, 邬昕彤, 陈威, 韩志红, 高尚军, 高松, 高鸣晓 申请人:赵聪