Forbidden

You don't have permission to access /zzz_siteguard.php on this server.

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОБЪЕМОВ СТВОЛОВ РАСТУЩИХ ДЕРЕВЬЕВ - Патент РФ 2050114
Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОБЪЕМОВ СТВОЛОВ РАСТУЩИХ ДЕРЕВЬЕВ
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОБЪЕМОВ СТВОЛОВ РАСТУЩИХ ДЕРЕВЬЕВ

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОБЪЕМОВ СТВОЛОВ РАСТУЩИХ ДЕРЕВЬЕВ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: лесное хозяйство, в частности таксация леса. Сущность изобретения: по модельным деревьям вычисляют "новое видовое число", а кроме этого графически высоту точки касания прямой, проведенной из вершины к основанию по касательной к формообразующей кривой, и диаметр дерева в этой точке. По формуле, содержащей произведение названных показателей и диаметра, возведенного в квадрат, находят объем ствола растущего дерева. 5 ил. 1 табл.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2050114
Класс(ы) патента: A01G23/00
Номер заявки: 4924003/15
Дата подачи заявки: 01.04.1991
Дата публикации: 20.12.1995
Заявитель(и): Уральский лесотехнический институт
Автор(ы): Шавнин А.Г.; Шавнин В.А.; Шавнин С.А.; Звездин В.К.; Кузнецов П.П.
Патентообладатель(и): Шавнин Александр Гаврилович
Описание изобретения: Изобретение относится к лесной таксации и может быть использовано при определении объемов стволов растущих деревьев.
Известен способ определения объемов стволов деревьев по сложной формуле срединного сечения, включающий расчленение ствола на секции и суммирование их объемов.
Недостатком способа является сложность и невозможность применения при определении объемов стволов растущих деревьев.
Наиболее близким к изобретению является способ определения объемов стволов растущих деревьев посредством использования видовых чисел (старого, нормального, истинного), включающий измерение диаметра и высоты ствола с последующим вычислением объема по формуле:
V=g ˙h˙f (1), где V объем ствола;
g площадь поперечного сечения ствола;
h высота дерева;
f видовое число ствола.
Для широко используемого при вычислении старого видового числа, площадь сечения ствола берется на высоте груди.
Известно также, что видовое число, выражающее полнодревесность ствола, эмпирически связано с относительными диаметрами ствола (коэффициентами формы, классами формы, числами сбега), определяющими положение формообразующей кривой. Эта связь может быть выражена формулой:
f= k˙g (2), где k коэффициент пропорциональности видового числа с относительным диаметром;
g относительный диаметр.
По величине относительного диаметра можно находить видовое число, совершенствуя таким путем способ определения объемов стволов деревьев (Анучин Н.П. М. Лесная таксация, 1982, с. 145-150).
Однако коэффициенты формы, классы формы и числа сбега, принятые в качестве показателей формы ствола, включают диаметры ствола на таких высотах, которые лишь случайно могут совпасть с высотой расположения характерных точек, определяющих строгое положение формообразующей кривой (точек касания, перегиба, максимума или минимума). По этой причине коэффициенты формы, классы формы и числа сбега не обеспечивают строгой характеристики формы ствола, не дают достаточно полного соответствия формы и полнодревесности стволов, которое определяет точность установления объемов стволов растущих деревьев.
Цель изобретения повышение точности определения объемов стволов растущих деревьев и его упрощение.
Это достигается тем, что в способе, включающем измерение диаметра и высоты и использование видового числа, согласно изобретению сначала определяют точку касания прямой, проведенной из вершины ствола дерева к формообразующей кривой, затем измеряют диаметр на высоте этой точки и высоту ствола до нее, а объем определяют по формуле:
V=fн ˙hk ˙dk2, (3) где fн новое видовое число, определяемое по модельным деревьям в таксируемой категории древостоев;
hk высота дерева до точки касания;
dk диаметр ствола на высоте точки касания.
Получение нового видового числа поясняется схемой, приведенной на фиг. 1, где высота точки касания hk является ординатой характерной точки К. Отношение высоты точки касания к высоте ствола h составляет относительную высоту точки касания ho:
ho=
Значение относительной высоты точки касания также является ординатой характерной точки, зависит от уравнения формообразующей кривой и является показателем формы ствола дерева (Шавнин А.Г. Лесное хозяйство, N 4, 1986, с. 53).
Применительно к формуле (2), включающей зависимость видового числа от коэффициента пропорциональности и показателя формы ствола, берется соотношение
f=k˙ho (4)
Это соотношение подставляется в формулу (I), которая, таким образом принимает следующий вид:
v ·h·k· 0,785K·hк·d2к
(5)
Безразмерная часть формулы (0,785К) объединяется в комплексный показатель формы и полнодревесности ствола новое видовое число. После этого выражение (5) приобретает вид формулы (3).
Новое видовое число представляет собой отношение объема ствола к объему четырехгранной призмы, основание которой составляет квадрат диаметра ствола на высоте точки касания, а высота равна расстоянию этой точки от высоты шейки пня.
На фиг. 2 изображено устройство для измерения высоты точки касания и диаметра на высоте этой точки, общий вид; на фиг. 3 момент фиксации 1/5 высоты ствола; на фиг. 4 визирование на точку, соответствующую положению нижнего фиксатора устройства, и фиксатора, соответствующего положению высоты точки касания; на фиг. 5 момент фиксации формообразующей кривой и точки касания к ней, определение относительных значений высоты и диаметра в точке касания.
Способ осуществляют следующим образом.
Сначала устанавливают новое видовое число. Для этого в таксируемых категориях древостоев, однородных по породе, бонитету или типу леса, берутся модельные деревья (как правило 3-5 штук). Объем ствола при этом находится по сложной формуле срединного сечения:
V= (γ1+ γ2+.+ γn) l + Vb (6), где γ1, γ2, γn площади сечений ствола на средине секций;
l длина секций;
Vb объем вершинки (Н.П. Анучин. М. Лесная таксация, 1982, с. 88).
Высота точки касания hk и диаметр ствола на высоте этой точки dk устанавливаются графически. Уравнение (3) решается в отношении нового видового числа:
fн=
(7)
Затем, определив по модельным деревьям новое видовое число для данной таксируемой категории древостоя, измеряют известным способом высоту точки касания прямой, проведенной из вершины ствола к формообразующей кривой, и диаметр ствола в этой точке, а по формуле (3) определяют объем ствола.
Значения высоты точки касания и диаметра ствола в этой точке, определяющие форму ствола дерева, могут быть измерены с помощью предлагаемого устройства.
Устройство состоит из панели произвольных размеров, изготовленной из легкого материала. По соображениям портативности размеры панели приняты 10х12 см.
На панели имеется выступ 1 для визирования на вершину дерева, выступ 2 для установления 1/5 высоты ствола, в пределах которой находится высота точки касания и вырез 3, фиксирующий начало шкалы диаметров. На выступе 2 имеется отверстие для мерного шнура 4, посредством которого определяется абсолютная высота фиксированной точки. Выступ 2 применяется также в качестве ручки.
В продольном направлении панели расположены вырезы 5, в каждом из которых установлена линейка 6 с фиксатором 7 и ручкой на конце 8. Посредством ручек фиксаторы могут передвигаться вдоль вырезов 5.
На панели имеются шкалы 9 относительных значений высоты точки касания и относительных значений диаметров ствола в точке касания 10. Число делений этих шкал h и расстояние между делениями одинаково.
Под углом к шкале диаметров ствола расположены наклонные линии 11, определяющие положение касательных прямых, проведенных из вершины ствола дерева.
Высота точки касания и диаметр ствола в этой точке устанавливаются следующим образом:
с произвольного расстояния до дерева при горизонтальном положении устройства фиксируют визуально 1/5 высоты ствола, в пределах которой находится высота точки касания (фиг. 3);
приблизившись к дереву на 5-6 м, не меняя положения устройства, визируют края панели на отрезок ствола, составляющий 1/5 часть его высоты (фиг. 4);
совмещают начало шкалы диаметров 10 и фиксаторы 7 с образующей ствола и по положению фиксатора, ближе других расположенного к ближайшей наклонной линии, устанавливают высоту точки касания в относительных единицах (фиг. 5). Одновременно с помощью шкалы 10 будет зафиксировано число относительных единиц диаметра в точке касания;
не меняя положения устройства, фиксируют визуально высоту ствола, соответствующую положению нижнего фиксатора (фиг. 4). Подходят к дереву и определяют эту высоту l прямым измерением.
Абсолютное значение l, увеличенное во столько раз, сколько делений n на шкале высот и шкале диаметров, составит соответственно значения высоты точки касания и диаметра ствола в этой точке. При значительной величине l и необходимости увеличить масштаб измерения диаметра расстояние до дерева уменьшается в обратной пропорциональности этому увеличению.
Для доказательства достижения цели были заложены две пробные площади, на которых проделана следующая работа:
по каждой пробе равномерно по толщине взято по 12 модельных деревьев;
для каждой пробной площади из числа модельных деревьев выбрано три средних модельных дерева, по которым найдена средняя величина старого fст и нового fн видовых чисел: fст 0,420; 0,510; fн 6,14; 6,17
По каждой пробе у всех модельных деревьев определены объемы стволов тремя способами: по сложной формуле срединного сечения (по секциям); с помощью старого видового числа; предлагаемым способом.
Первый способ принят за истинный, 2-й и 3-й сравнивались с I-м. Размеры полученных систематических m и случайных ошибок приводятся в таблице:
Данные таблицы свидетельствуют о более высокой точности определения объемов стволов деревьев с помощью новых видовых чисел по сравнению с прототипом, для которого случайная ошибка оказалась в 1,5-2,0 раза больше. Эти различия объясняются тем, что при использовании новых видовых чисел показатели dk и hк находятся в нижней части ствола и поддаются непосредственному прямому измерению, в то время как при использовании старых видовых чисел определяются высоты стволов посредством косвенных измерений, имеющих меньшую точность. Исключение из измерений высоты ствола упрощает определение его объема.
Формула изобретения: СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОБЪЕМОВ СТВОЛОВ РАСТУЩИХ ДЕРЕВЬЕВ, включающий отбор модельных деревьев, измерение их высоты и диаметра и использование видового числа, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения и уменьшения трудозатрат, сначала по модельным деревьям в таксируемом древостое определяют значение нового видого числа, затем измеряют высоту ствола до точки касания прямой, проведенной из вершины ствола дерева к формообразующей кривой, и диаметр ствола в этой точке, а объем V ствола вычисляют по формуле
V=fн·hк·d2к,
где fн новое видовое число;
Hк высота ствола от шейки корня до точки касания прямой с формообразующей кривой;
dк диаметр ствола в точке касания прямой и формообразующей кривой.