Высотомеры

За 200-летний период развития таксационной техники сконструирован целый ряд высотомеров, опирающихся на геометрические и тригонометрические построения.

Подробное описание старейших конструкций высотомеров было дано еще в учебнике по лесной таксации Удо Мюллера (Muller U., Lehrbuch der Hoizmesskunde, Berlin, 1915).

Результаты исследования точности и производительности 19 высотомеров приводит Ф. Корсунь в статье «Высотомер» в чехословацком «Лесном научном словаре». В этой статье все высотомеры делятся на две группы:

а) высотомеры, требующие измерения базы, т.е, расстояния от дерева до наблюдателя;

б) высотомеры, не требующие этого измерения.

Каждая из этих двух групп в свою очередь делится на подгруппы. В конечном итоге Ф. Корсунь, проводивший исследования в 50-60 годах ХХ века, дает довольно сложную классификацию высотомеров.

Наиболее производительными он считает высотомеры второй группы. Рассматриваемым ниже конструкциям высотомеров (Блюме – Лейсса, «Метра» и др.) Ф. Корсунь дает невысокую оценку. Эти высотомеры он называет сложными, дорогими и имеющими лишь теоретическое значение. Для измерения высот деревьев Ф. Корсунь предлагает использовать эклиметры (уклономеры). Однако, по его наблюдениям, производительность обмера высот эклиметрами ниже, чем высотомерами первой группы, требующими измерения базы. В настоящее время установлено, что Ф.Корсунь ошибался, а высотомеры Блюме – Лейсса нашли широкое применение.

Профессор Жан Парде высотомерам дает следующую классификацию:

• Высотомеры, при которых измерения производятся с расстояния равного высоте деревьев, Они обоснованы на принципе подобных и равносторонних треугольников.

• Высотомеры, при которых можно производить измерения высот на любом расстоянии от дерева (высотомер Блюме – Лейсса, зеркальный высотомер Фаустмана, высотомер Вейзе и др.).

• Высотомеры, при которых не требуется измерения расстояния до дерева (высотомер Христена).

• Высотомеры, при которых не требуется измерения расстояния до дерева и не нужна рейка, приставляемая к дереву. Этот способ основан на тригонометрическом решении треугольников. Он все же сложен для практического применения.

При пользовании всеми высотомерами, если визирование проводят только на вершину дерева, к результату добавляется высота до глаза наблюдателя.

В настоящее время принцип действия высотомеров в основном основывается на решении прямоугольных или иных треугольников путем измерения одной из его сторон (катета) и острого угла.

Допустим, что нужно измерить высоту дерева, показанного на рисунке 4.6.

Для этого, отойдя от дерева на расстояние АМ=b, примерно равное высоте дерева, надо измерить каким-либо инструментом, установленным на высоте MN=l, угол α = BNC между горизонтальной линией NC и линией визирования NB. Тогда высота дерева:

AB = H = NC tgα + l= b tgα + l, где l – высота до глаз наблюдателя.

Рисунок 4.6 Схема измерения высоты дерева высотомером

Вместо непосредственного измерения величины l = СА можно измерить угол b = CNA, тогда

AC = NC tgb = b tgb;

высота Н = ВС + СА, следовательно

AB = b tgα + b tgb = Н = b(tgα + tgb).

Для того чтобы измерить дерево на пониженной поверхности земли АМ (рисунок 4.7), нужно измерить углы α и b, визируя на основание (А) и вершину дерева (В).

В этом случае

АВ = Н = NC tgα + NC tgb = NC(tgα + tgb).

Для определения длины NC надо решить треугольник AMN, в котором MNА = 90˚ – b, отсюда

, .

Наконец, из ∆ANC следует NC = AN cosb.

Рисунок 4.7 Схема измерения высоты дерева на пониженном склоне

Если дерево находится на возвышенности (рисунок 4.8), то высота его АВ = ВС – АС, ВС = NC tgα, АС = NC tgb. При этом величина NC определяется указанным выше способом, однако учитывая, что MNА = 90˚ + b.

Рисунок 4.8 Схема измерения высоты дерева на повышенном склоне

Высотомеры, основанные на решении треугольника, называют базисными, т.к. необходимо измерить величину расстояния от мерщика до измеряемого дерева, что является базисом. Базис необходимо измерять достаточно точно. Ошибка в длине базиса автоматически переносится на результат установления высоты дерева. Так, если длина базиса 20 м, а высота дерева равна 10, 20, 30, 40 м, то ошибка в базисе на 1 м, который мы будем считать равным 20 м ( на самом деле он составит 19 или 21 м), приведет к погрешности в определении высоты в 0,5; 1,0; 1,5 и 2 м.

Действительно, тангенс угла α при базисе в 20 м и высотах дерева в 10, 20, 30, 40 м будет равен 0,5; 1,0; 1,5; 2,0. При ошибке в базисе ±1м, т.е когда базис вместо 20 м равен 19 или 21 м, то тангенс угла α в первом случае составит 0,53; 1,05; 1,57; 2,10, а во втором – 0,476; 0,95; 1,43; 1,90.

. Тогда высоты на нашем приборе, который градуирован на базис 20 м, при занижении базиса на 1 м окажутся следующими: 10,5 м; 11 м; 31,5 м; 42 м. При завышении базиса на 1 м соответственно – 9,5 м; 19 м; 28,5 м; 39 м.

Современные высотомеры обычно снабжены дальномерами, что делает измерение базиса относительно легким делом. Старые высотомеры, которые кое-где еще есть в лесничествах, дальномеров не имеют. Не имеют их и высотомеры, купленные Минлесхозом за рубежом в 1996 – 1998 гг., хотя внешне они выглядят вполне современными. При отсутствии дальномера практические работники иногда отмеряют базис шагами. Это проще и легче, чем делать измерения мерной лентой или рулеткой, но точность здесь не гарантируется. Поэтому измерять базис шагами нельзя.

Безбазисные высотомеры используют принцип подобия треугольников. Из безбазисных известен высотомер Христена. Для проведения измерений высотомеров Христена требуется шест длиной 2 – 3 м, который приставляют к дереву. Затем отходят на такое расстояние, чтобы при визировании на шест его верхняя часть соответствовала отметке 2 (или 3 м) на высотомере. Визируя на вершину дерева (при этом удерживая на высотомере высоту шеста) находим отметку, которая соответствует высоте дерева (рисунок 4.9)

Рисунок 4.9 Схема измерения высоты дерева безбазисным высотомером Христена

Здесь мы строим 2 подобных треугольника АВС и авс, где . Тогда высота дерева (АС) будет равна , где ВСconst. Нанеся соответствующую градуировку на высотомер, нетрудно найти АС.

В лесхозах высотомеров Христена сегодня нет. К тому же из-за технических сложностей глазомерного визирования точность этого высотомера низкая – не точнее ± 2 м.

В настоящее время есть очень много конструкций высотомеров. В учебниках по лесной таксации описаны зеркальный высотомер (Фаустмана), высотомер Макарова, способ измерения высоты дерева с помощью специально размеченной мерной вилки, высотомер Никитина и другие. Практически сегодня высотомеры Фаустмана, Вейзе, Вимменауэра и др. можно встретить только в музеях. Поэтому их описание опустим. При желании описание этих приборов можно найти в учебниках по лесной таксации В. К. Захарова, Н.П. Анучина, О.А. Атрощенко и др. Высотомер Никитина не получил широкого распространения. К тому же качество его изготовления очень низкое, и пользоваться им можно с большой осторожностью и только после проверки.

Измерять высоту с помощью мерной вилки можно, если она имеет специальную разметку. Такую разметку наносили на деревянные мерные вилки с конца XIXвека до 70-х, 80-х годов прошлого века. В настоящее время мерные вилки, пригодные для измерения высоты, не выпускаются. Вызвано это низкой точностью измерения высот с помощью мерной вилки и наличием компактных и точных высотомеров. Поэтому описание измерения высот мерной вилкой опустим.

В лесхозах еще можно встретить маятниковый высотомер Макарова и оптический высотомер Анучина. Последний в силу ряда технических характеристик не дает высокой точности, которая в лучшем случае составляет ± 2 м. Высотомер Макарова, хотя портативен и удобен в работе, но имеет невысокую точность. Вызвано это тем, что маятник высотомера часто заедает, шкала слишком мелкая, т.е. точность тоже будет в пределах ± 2 м. Использовать эти высотомеры можно только тогда, если нет других. Все же это лучше, чем глазомерное определение высоты. Учитывая названное обстоятельство, дадим описание высотомеров Макарова и Анучина.

Высотомер Макарова называют маятниковым. Он построен на тригонометрическом принципе (рисунок 4.10).

Высотомер состоит из металлического сектора (1), прикрепленного к трубке (2), предназначенной для визирования на вершину дерева. В верхней части сектора укреплен вращающийся на шарнире маятник с заостренной на конце стрелкой. Показания шкалы базиса – 10 и 20 м.

Для того чтобы измерить высоту дерева высотомером на горизонтальной поверхности, от него отходят на постоянную величину 10 или 20 м, считая от основания (постоянные базисы), и визируют через трубку на вершину. Стрелка маятника укажет измеряемую высоту дерева в зависимости от базиса. К полученному результату необходимо прибавить высоту до уровня глаза наблюдателя.

Рисунок 4.10 Высотомер Макарова

1) Металлический сектор; 2) Прицельная трубка

Если дерево расположено на наклонной поверхности, то отмерив базис по горизонтальному положению 10 или 20 м, визируют на вершину дерева и делают отсчет согласно указаниям маятника, затем визируют на основание дерева, повернув высотомер на 180˚. Оба отсчета складывают и получают высоту дерева, не делая добавок на высоту глаза наблюдателя.

Если дерево находится на возвышенности, измеряют базис по горизонтальному положению до основания дерева. При измерении высоты визируют вначале на его вершину, а затем на основание. Разность отсчетов дает высоту дерева без добавок на высоту глаза наблюдателя.

Теоретическое обоснование высотомера Макарова приведено на рисунке 4.11, где ВА2 = ВС + СА2 = Н – высоте дерева; АС = А1А2 – базис. Из ∆АВС имеем:

Обоснования измерения Н на понижении или повышении местности приведены выше; следует лишь учесть, что b = 90˚ – α.

Пример. Длина базиса А1А2 = 20 м, угол АВС = α = 39˚, угол ВАС = = b = 90˚ – α = 51˚, tg 59˚ = 1,26, ВС = АС tgb = 20·1,26 = 25,2 м. высота дерева Н = ВС + СА2 = 25,2 + h; h – высота глаза наблюдателя в точке А (в среднем 1,4 м); таким образом, Н = 25,2 + 1,4 = 26,6 м.

ВС = АС tgb = АС tg(90˚ – α) = АС сtgα; Н = АС сtgα + h.

Рисунок 4.11 Схема измерения высоты дерева высотомером Макарова

Угол α образуется линией визирования на вершину дерева и линией отвеса (маятника). Для удобства практического использования высотомера на шкале его вместо градусной величины угла α или угла b= = 90˚ – α нанесены соответствующие им высоты, указываемые стрелкой маятника.

При постоянной величине базисов – 10 или 20 м – высота дерева непосредственно отсчитывается на шкале плюс h – высота глаза наблюдателя. Если базис равен 30 м, то надо сложить показатели шкалы для 10 и 20 м плюс h.

Крупным недостатком высотомера Макарова является его малый размер, что не обеспечивает точности визирования на вершину дерева и приводит к ошибке в отсчете высот. Высотомеры увеличенных размеров обеспечивают лучшие результаты.

Высотомеры, построенные на геометрическом принципе, основаны на подобии треугольников, один из которых проектируется на местности, другой – на приборе. Имеется много различных конструкций таких высотомеров, но принципиальная схема их устройства одинаковая (рисунок 4.12).

На прямоугольной пластинке Oocb нанесены деления; в точке о укреплена нить ob отвесом; наблюдатель, находящийся в точке N, отстоящей от основания дерева на расстоянии NA, измеренном мерной лентой (базис), визирует на вершину дерева В вдоль стороны Оо прямоугольника. Нить отвеса ob укреплена в точке о на делении, отвечающем числу единиц измерения базиса NA. В этом случае нить отвеса пересечет в точке b цифру деления, соответствующего высоте ВС.

Если дерево находится на горизонтальной поверхности, то для определения всей его высоты следует к величине ВС прибавить высоту глаза наблюдателя h. Техника измерения строится на подобии треугольников ОВС и оbс, у которых ÐВОС = Ðboc, так как они образованы взаимно перпендикулярными сторонами, а стороны треугольников пропорциональны; BC : bc = OC : oc. Следовательно, .

Так как нить отвеса укреплена на цифре деления, отвечающего числу единиц измерения базиса NA, то нить отвеса в точке b будет непосредственно указывать величину ВС в единицах измерения базиса.

Рисунок 4.12 Общая схема высотомеров, построенных по

геометрическому принципу

При расположении дерева на пониженной поверхности необходимо проводить два отсчета: на вершину дерева и на основание; в этом случае высота дерева Н будет слагаться из суммы двух отсчетов ВС + СА, без прибавления величины h.

Если дерево расположено на повышенной поверхности, то высота его определяется как разность отсчетов по нити отвеса при визировании на вершину и основание дерева (рисунок 4.13).

В этом случае имеем две пары подобных треугольников: ОВС и oba, а иакже ОСА и оса. Исходя из подобия первой пары треугольников, отсчет на основание дерева С дает величину СА.

Рисунок 4.13 Измерение высоты дерева, находящегося на повышении, при помощи высотомера, построенного на геометрическом принципе

Оптический высотомер (ВА). Н.П. Анучин сконструировал высотомер, названный оптическим (рисунок 4.14).

Рисунок 4.14 Оптический высотомер Анучина

Он состоит из корпуса, смонтированного из двух симметричных половинок, стянутых винтами. Внутри корпуса в отдельном тубусе размещена оптическая система: объектив и окуляр. Оптическая система в несколько раз уменьшает изображение предмета. Объектив состоит из двух вогнуто-выпуклых линз. Окуляр прибора снабжен наглазником. На корпусе прибора со стороны объектива нанесены две отсчетные шкалы: одна для измерения с расстояния 15 м, вторая – 20 м (рисунок 4.15).

Регулировка прибора осуществляется путем передвижения тубуса относительно шкал. При этом необходимо ослабить винты, стягивающие корпус прибора.

Рисунок 4.15 Шкала оптического высотомера

В оптическом высотомере лучи света, идущие от измеряемого дерева АВ, после прохождения через рассеивающую линзу (объектив), расходятся веером(рисунок 4.16). Если эти лучи попадут в глаз, то мы увидим мнимое прямое изображение дерева А1В1, которое будет сильно уменьшенным.

Рисунок 4.16 Ход лучей в оптическом высотомере Анучина

При непосредственном глазомерном наблюдении высоких деревьев с близкого расстояния угол зрения очень велик (порядка 60˚).

Визирный прибор, сконструированный для измерения такого большого угла, будет громоздок. В портативном визирном приборе этот угол должен быть уменьшен.

Рассеивающие линзы в данном случае и применяются для того, чтобы сузить угол зрения при измерении высоких объектов. В передней части высотомера имеется прямоугольная прорезь, через которую рассматривается измеряемое дерево. При небольших габаритах прибора шкалы, нанесенные на внутренней поверхности передней стенки высотомера, расположены на близком расстоянии от глаза, поэтому для лучшей их видимости в окулярной части прибора установлена слабая лупа (+5 диоптрий). Лупа мало влияет на изображение, получаемое при помощи объектива. Установкой окуляра (лупы) достигается возможность одновременного рассматривания уменьшенного изображения дерева и высотомерных шкал.

Преимуществом данной схемы является то, что она дает прямое изображение. В ряде же других оптических устройств, например в некоторых дальномерах, получается обратное изображение. Во многих оптических измерительных приборах для того, чтобы получить прямое изображение, прибегают к дополнительной установке призм или даже систем призм. Это сильно усложняет изготовление приборов и затрудняет их юстировку, т,е,точную подгонку, регулирование.

В упомянутых учебниках лесной таксации описаны высотомеры «Метра» и Блюме-Лейеса. Высотомера «Метра» в лесном хозяйстве Беларуси нет. Высотомеры Блюме-Лейеса в 70-е годы прощлого века были приобретены в большом количестве лесоустройством. В лесхозы они не поступали. В небольшом количестве эти достаточно точные, удобные высотомеры еще сохранились. Поэтому дадим его описание.

Высотомер Блюме-Лейеса (рисунок 4.17) имеет корпус в виде сектора круга. Глазной и предметный диоптры расположены в концах верхней грани корпуса высотомера. Рядом с предметным диоптром находится спускной крючок, который закрепляет в нужном положении маятник высотомера. В верхней части корпуса имеется вырез, через который пропускают большой палец руки при визировании на вершину дерева.

Рисунок 4.17 Высотомер Блюме-Лейса

На обратной стороне корпуса шурупами прикреплена табличка, содержащая поправки к измерениям при гористом рельефе. Эта же табличка позволяет перевести градусы уклона местности в проценты.

Высотомер изготовлен из легкого метала. Его механические части помещены внутри корпуса, что исключает повреждение механизма. Масса высотомера 320 г, размеры 18х 15х 2 см.

Высота деревьев определяется по четырем дугообразным шкалам с высотными делениями. Каждая шкала служит для визирования на дерево с различных расстояний: 15; 20; 30 и 40 м. С помощью пятой, нижней шкалы определяют в градусах крутизну склонов, проводят нивелирование дорог и канав. Все шкалы защищены стеклом. Высота деревьев и глубина пониженных мест, которые можно определять с помощью четырех шкал высотомера, приведены в таблице 4.2.

При измерении высоты дерева сначала необходимо определить расстояние от измеряемого дерева до таксатора. Для этой цели в высотомере имеется дальномер с прилагаемой к нему базисной складной лентой. Последняя закрепляется на измеряемом дереве с таким расчетом, чтобы ее нулевое деление было расположено на высоте глаз. Таксатор отходит от измеряемого дерева и, передвигаясь на несколько шагов вперед или назад, в оптический измеритель ищет одно из четырех чисел (15; 20; 30 или 40), находящихся на базисной ленте на том же уровне, что и нулевое деление. Допустим, что в оптическом измерителе получилось изображение, при котором нулевое деление стоит на одном уровне с делением 20. Это означает, что расстояние от основания ствола измеряемого дерева до уровня глаз таксатора равно 20 м.

Чтобы добиться точного определения расстояния при рассматривании через оптический измеритель базисной ленты, высотомер необходимо слегка поворачивать. Тогда получается наиболее ясное изображение базисной ленты.

Таблица 4.2 – Высота деревьев и глубина пониженных мест,

измеряемые высотомером Блюме-Лейеса.

Расстояние до измеряемых предметов, м Высота над уровнем глаза, м Углубление по отношению к уровню глаза, м Расстояние до измеряемых предметов, м Высота над уровнем глаза, м Углубление по отношению к уровню глаза, м
До 20 До 7,5 До 45 До 15,0
> 30 > 10,0 > 60 > 20,0

Установив расстояние от пункта наблюдения до дерева, надо нажать на кнопку, находящуюся на обратной стороне высотомера. В результате освободится маятник. Сначала визируют на вершину дерева, а затем на его основание. Визирование должно продолжаться до тех пор, пока маятник не перестанет качаться, т.е. не встанет в вертикальное положение. После этого, не переставая через диоптры визировать на вершину дерева, нажимают указательным пальцем на спусковой крючок. Тогда маятник остановится на том делении шкалы, которое будет определять высоту дерева от вершины до уровня глаза. Визирование на основание дерева происходит аналогично визированию на его вершину. С его помощью определяют расстояние от шейки корня дерева до глаза наблюдателя. Суммируя результаты отсчета на шкале при визировании на вершину и на основание дерева, находят его высоту.

Если таксатор находится в горах ниже уровня основания дерева, необходимо отсчет при визировании на основание вычесть из отсчета при визировании на вершину дерева. Когда дерево расположено на склоне крутизной более 10º, необходимо внести поправку на рельеф. В поправочной таблице находят величину поправки на высоту, соответствующую установленному углу наклона, и умножают ее на высоту дерева. Точность высотомера ±0,5 м.

Устройство высотомера маятниковой конструкции, каким является высотомер Блюме-Лейеса, основано на тригонометрических расчетах (рисунок 4.18).

Предположим, надо измерить высоту дерева CD. Отойдем от дерева на расстояние АВ = 10 м и из точки А будем визировать на вершину измеряемого дерева. При этом маятник высотомера, обозначенный на рисунке линей om, займет вертикальное положение. Маятник и визирная труба образуют угол, равный углу ABC. Оба угла на рисунке обозначены через α. Отношение длины АВ к длине линии ВС составляет тангенс угла α. Длина линий АВ принимается постоянной, равной 10м.

Рисунок 4.18 Схема измерения высоты дерева высотомером

Блюме-Лейса

Возьмем другой пример. Требуется измерить высоту у двух деревьев. Высота первого дерева от уровня глаза наблюдателя до вершины равна 10 м, второго дерева – 15 м (С1В1=10 м, С2В2=15 м). Соответственно этим условиям тангенс угла α, образуемого маятником и визирной линией, будет равен:

а) для первого дерева

;

б) для второго дерева

.

Аналогичным способом могут быть найдены тангенсы углов α, образуемых маятником и линией визирования, для деревьев любой высоты. Тангенсу, равному 1, соответствует угол 45˚, а тангенсу, равному 0,67 – угол 33˚40΄. Эти углы наносят на сектор высотомера.

При их построении за вершину угла берут ось маятника параллельно визирной линии. Угол равный 45˚ на секторе отмечают делением и под ним ставят цифру 10. Маятник высотомера будет отсекать это деление тогда, когда высота дерева над уровнем глаза наблюдателя будет равна 10 м. Против деления, соответствующего углу 30˚40΄, наносят цифру 15. Она определит высоту дерева, превышающего уровень глаза наблюдателя на 15 м. Аналогичным методом наносят на шкалу высотомера деления для определения всех прочих высот деревьев, разнящихся между собой на 1 м.

Точность высотомера Блюме-Лейса в 70-е годы прошлого века проверена В.Ф.Багинским путём измерения высоты у ста модельных деревьев с последующей их рубкой и измерением высоты рулеткой с точностью до 5см. Установлено, что она соответствует паспортным данным и лежит в пределах 0,3-0,5м.

В принципе, пользование любым высотомером несложно, если знать принцип их работы. К тому же к каждому высотомеру прилагается инструкция по работе с данным прибором.

В настоящее время лесоустройство и лесхозы переходят на новое поколение высотомеров – оптико-механические и электронные. Они выпускаются в Германии, Финляндии, Швеции и других странах. Современные высотомеры, применяющиеся в лесном хозяйстве, описаны А.А. Буем в журнале «Лесное и охотничье хозяйство» №3 за 2008 год. Характеристика этих приборов приведена в соответствии с названным описанием.

Высотомер Suunto PM – 5 (Финляндия) применяется в настоящее время в нашем лесном хозяйстве со второй половины 70-х годов прошлого века. В силу его удачной конструкции и высокого качества изготовления он не потерял значение до сих пор. В лесхозах этот высотомер встречается редко, им чаще пользовались научные работники и лесоустроители. Прибор представляет собой оптико-механический высотомер (рисунок 4.19) для измерения высот деревьев с высокой точностью и оперативностью. Он позволяет также измерять углы уклона в градусах. Определение высоты дерева может вестись с двух базисных расстояний: 10 и 20 м.

Рисунок 4.19 – Высотомер Suunto PM – 5

Конструктивно прибор выполнен в легком анодированном алюминиевом корпусе и может легко помещаться в нагрудный карман куртки. Шкала высотомера вращается на специальных подшипниках в герметичном пластиковом контейнере, заполненном незамерзающей демпфирующей жидкостью. Применение такой технологии позволяет достигать плавности вращения шкалы и гашения мелких колебаний, что особенно важно при снятии показаний. Демпфирующая жидкость не замерзает на морозе и сохраняет свои демпфирующие свойства в широком диапазоне температур. Прибор оснащен визирным устройством, позволяющим считывать показания высотомера в процессе замера. Предусмотрена настройка резкости окуляра. После установления базисного расстояния наводка и взятие отсчета по шкале производятся одновременно. Регулирование или блокировка шкалы при этом не производится. В данной модели к показаниям прибора в этом случае необходимо прибавлять высоту визирования, которую также можно измерить, сняв отсчет по основанию дерева.

Высотомер выпускается в нескольких модификациях: с лампой подсветки (Active Beta Lighting) и с визирующим устройством для определения базисного расстояния по базисной ленте, помещенной на измеряемом дереве. Точность высотомера составляет ± 2 %. Его проверка, проведенная В.Ф.Багинским одновременно с высотомером Блюма-Лейса показала, что точность прибора соответствует паспортным данным и не выходит за пределы 0,5м.

Suunto Tandem (Финляндия). Прибор объединяет в одном анодированном алюминиевом корпусе высокоточный высотомер и буссоль. Конструкция высотомера в этом приборе аналогичная конструкции высотомера Suunto PM – 5. Комбинация двух приборов в одном корпусе является эффективным решением для специалистов, которым требуется одновременно производить замер высот и выполнять измерение углов на местности, т.е. для использования при отводе и таксации лесосек. Общий вес прибора составляет всего 180 г.

Silva Clino Master (Швеция). Оптико-механический высотомер высокой точности, предназначенный для измерения высот деревьев и вертикальных углов (рисунок 4.20).

Рисунок 4.20 – Высотомер Silva Clino Master

Конструктивно высотомер выполнен в анодированном алюминиевом корпусе карманного размера (75х53х16 мм). Шкала высотомера помещена в специальную капсулу, заполненную демпфирующей жидкостью, что обеспечивает плавность вращения и демпфирование мелких колебаний. Шкала вращается в специальных сапфировых подшипниках, обеспечивающих очень низкий коэффициент трения. Измерение высоты может производится с нескольких базисных расстояний: 10; 15; 20 и 25 м. На боковую поверхность высотомера нанесена сантиметровая шкала. Высотомер выпускают в нескольких модификациях: с линзой или призмой для визирования и снятия показаний; с подсветкой от батареи или с применением специальной технологии Active Beta Lighting; с визирующим устройством для определения базисного расстояния (по базисной ленте). Снятие показаний выполняется как и у высотомера Suunto PM – 5. Точность прибора - ± 2 %. Небольшой вес (110 г) и компактные размеры делают прибор удобным в эксплуатации.

Silva Survey Master (Швеция). Патентованная технология объединения двух измерительных приборов в одном корпусе: высотомера Clino Master и бусcоли Sight Master (рисунок 4.21). Как и в случае Suunto Tandem, это прибор является эффективным решением для работ, связанных с отводом лесосек (например, съемка с помощью буссоли), и определением высот модельных деревьев при таксации. В отличие от Suunto Tandem у этого измерительного прибора оси визирования высотомера и буссоли, находятся на одной линии, в то время как у первого – под прямым углом друг к другу.

Рисунок 4.21 – Высотомер Silva Survey Master

Прибор выпускается в модификации с различными устройствами для визирования – с линзами или призмами. Вес прибора – 230 г.

Haglof Electronic Clinometer (Швеция). Электронный высотомер известной компании Haglof, выпускающей лесотаксационный инструмент.

Этот прибор (рисунок 4.22) самый простой в эксплуатации из электронных высотомеров, представленных ранее. Он специально предназначен для измерения высот деревьев и вертикальных углов. Малые размеры, сопоставимые с размерами спичечного коробка (63мм х 44 мм) и низкий вес (50 г) делают его, вероятно, самым компактным высотомером для лесной таксации.

Рисунок 4.22 – Высотомер Haglof Electronic Clinometer

Кроме малых размеров, второй отличительной особенностью высотомера является его способность определять высоту дерева с любого базисного расстояния. Перед началом замера необходимо произвести замер базисного расстояния. Для лучшего результата оно должно примерно равняться высоте дерева. Величина базиса вводится в высотомер, после чего выполняется собственно измерение высоты: сначала визирование на основание дерева, а затем – на его вершину. Высотомер автоматически рассчитывает высоту дерева, и наблюдатель может считать показания в видоискателе высотомера. Прибор питается от одной батареи (тип АА). Точность измерений прибора высока – ошибка составляет всего ± 0,2˚. В силу малых размеров и массы высотомера, от таксатора требуется некоторый навык для точного визирования на вершину дерева и снятия показаний. Опыт использования этого прибора в лесном хозяйстве показал высокую эффективность его работы совместно с компактным лазерным дальномером BOSCH DLE 50 (рисунок 4.23).

Названный дальномер измеряет расстояния до 50 м с очень высокой точностью (± 1,5мм) . С помощью дальномера производится замер базисного расстояния, показания вводятся в высотомер, затем выполняется замер высоты дерева. Иcпользование лазерного дальномера значительно ускоряет работы по обмеру моделей по сравнению с применением обычной мерной ленты, а технологическое решение из комбинации этих двух приборов имеет привлекательную стоимость по сравнению с моделями со встроенным дальномером.

Рисунок 4.23 – Дальномер BOSCH DLE 50

Для эффективной работы дальномера необходимо использовать светоотражатель, который помещается рядом с измеряемым деревом. Без использования отражателя дальность измерения снижается до 25 – 35 метров.

Vertex IV (Швеция). Электронный высотомер компании Haglof (рисунок 4.24).

Рисунок 4.24 – Высотомер Vertex IV

Это современное высокотехнологичное устройство для измерения высоты деревьев. Прибор также годиться для измерения расстояний, горизонтальный проекций, вертикальных углов и уклонов. В нём используется ультразвуковая технология для замера расстояния, позволяющая производить измерения в условиях высокой сомкнутости полога леса, наличии густого подлеска и даже перекрытия измеряемого объекта густой растительностью. По своим техническим характеристикам и потребительским качествам прибор отвечает самым высоким требованиям.

Определение высоты дерева может вестись с любого базисного расстояния. Для определения базиса используется встроенный дальномер и специальный транспондер, который устанавливается возле измеряемого дерева (рисунок 4.25).

Рисунок 4.25 – Транспондер и конусный отражатель, используемый с высотомером Vertex IV

Транспондер размещают на высоте, которая предварительно записывается в электронной памяти высотомера. Она устанавливается пользователем. Для проведения измерений таксатор отходит на расстояние, примерно равное высоте дерева, включает высотомер и выполняет последовательно визирование сначала на транспондер, а затем на вершину дерева. Высотомер рассчитывает высоту дерева с учетом высоты визирования и уклона местности, выводит ее на экран и сохраняет в электронной памяти прибора.

Высотомер можно применять для отграничения круговых площадок постоянного радиуса (КППР). Для этого в центре КППР помещают транспондер со специальным конусным отражателем, который поставляется отдельно. Визируя высотомер в направлении транспондера, наблюдатель определяет расстояние до центра КППР.

Высотомер оборудован инфракрасным передатчиком и радиомодулем Bluetooth. Данные четырех последних измерений могут быть переданы в компьютер или электронную мерную вилку Haglof Digitech Professional или Mantax Digitech. Таким образом, совместное использование электронной мерной вилки и высотомера позволяет полностью сохранять данные таксации в электронной форме. Это обстоятельство делает удобной последующую обработку данных на компьютере, значительно ускоряя их ввод и обработку.

Высотомер имеет компактные размеры (80х50х30 мм), изготовлен в корпусе из анодированного алюминия и имеет незначительный вес – всего 160 г, включая батарею питания (элемент типа АА 1,5 Вольт). Прибор может эксплуатироваться в широком диапазоне температур, включая температуры ниже нуля (от – 15°С до +45°С). Точность измерения расстояния – ± 1 %.

Vertex Laser L400 (Швеция). Электронный высотомер компании Haglof (рисунок 4.26).

Рисунок 4.26 – Высотомер Vertex Laser L400

Прибор предназначен для измерения высот, уклонов и расстояний. Для определения расстояния в высотомере используется лазерная технология. Наличие лазера позволяет определять расстояния до 350 метров без отражателя и до 900 метров отражателем. При этом обеспечивается точность измерений до ± 1 м на дистанции до 100 м. Модификация высотомера L400 объединяет в одном корпусе лазерный и ультразвуковой излучатели, что значительно повышает возможности использования прибора.

Измерение высот деревьев производится по схожей методике, как и в модели Vertex IV. Как и модель Vertex IV, этот высотомер оборудован инфра красным портом для передачи результатов измерений в компьютер или мерную вилку. Прибор питается от двух литиевых батарей (3 Вольта) и работает в широком диапазоне температур (от – 15°С до +45°С). Его вес, включая батарею, составляет 260 г.

В настоящее время на рынке лесотаксационных инструментов представлено много различных конструкций высотомеров, которые можно применить в лесохозяйственной практике. Сравнительная характеристика описанных высотомеров приведена в таблице 4.3. Выбор модели определяется требованиями, предъявляемыми к решаемым практическим задачам.

Таблица 4.3 – Характеристики высотомеров

Название Тип Размеры, мм Вес, г Точность
Blume Leiss Оптико-механический 140х130х21 2,5%
Suunto РМ – 5 Оптико-механический - 1 – 2%
Suunto Tandem Оптико-механический - 1 – 2%
Silva Clino Master Оптико-механический 75х53х16 1 – 2%
Silva Survey Master Оптико-механический 160х54х16 1 – 2%
Haglof Electronic Clinometer Электронный 63х44х20 0,2˚
Vertex IV Электронный 80х50х30 1%
Vertex Laser L400 Электронный 95х72х58 0,1˚

Основной производственной задачей лесхоза, где требуется применение высотомера, является таксация лесосек при подготовке материалов отводов для отпуска древесины на корню в соответствии с действующими правилами. Так как основной объем этих работ выполняется лесничествами, оптимальным выбором в этом случае будут оптико-механические высотомеры: например, Suunto, Silva или электронный HEC. Применение комбинированных приборов (высотомер и буссоль) является оптимальным решением в том случае, если работы по отводу и таксации лесосеки выполняются одновременно.

Применение электронных высотомеров Haglof Vertex IV или Vertex Laser целесообразно рассматривать в комплексе с электронными мерными вилками Haglof, так как в этом случае сбор и обработка данных происходит полностью в цифровом виде. В силу более высокой стоимости такого технологического решения по сравнению с традиционным способом сбора и обработки полевого материала, комплексом этих электронных инструментов в первую очередь следует оснащать специализированные звенья или бригады, выполняющие работы по отводу и таксации лесосек. В этом случае 2 таксатора могут выполнить весь комплекс работ по таксации лесосеки с последующей обработкой полевых данных и подготовкой документации на персональном компьютере.

Есть еще много различных высотомеров, изготовленных в других странах: США, Китае, Японии и т.д. Все разнообразие высотомеров в учебном пособии описывать нет смысла, т.к. у наших предприятий их нет. В то же время лесхозы, имея валюту, заработанную за счет экспорта древесины, покупают различные высотомеры, в основном немецкие, финские и шведские. Зная существующие приборы и общие принципы их работы, несложно освоить любой новый высотомер.



Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

52 − = 50