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1、测树仪器使用及数据采集测树仪器使用及数据采集 2015.5.13于泰安 山东农业大学林学院 李建华 电话：13181790138 E-mail：ljhnk 泰山景区第五次古树名木普查技术讲座 主要内容 前言（背景、目的意义、任务概况） 一一 罗盘仪的使用 二二 测高器的使用 四四 泰山历史悠久，古树名木繁多，这些古树不仅是宝贵的自然遗产，同时也是泰山厚重 文化的载体。比如“秦松挺秀”、“汉柏凌寒”、“六朝遗植”、“双干连理”、“五大夫松” 、“望人松” 等等，不仅高龄高寿，昌劲挺拔，而且每株都有神奇的传说或历史典故。她们是活着的化石 ，历史的书页，是构成泰山旅游文化的重要组成部分，因此，管委根
2、据工作需要，依据中 华人民共和国森林法和城市古树名木保护管理办法，组织了本次（第五次）泰山古树 名木普查，这对今后更好地管理、利用和保护泰山古树名木、传承弘扬泰山文化具有重要意 义。 欲善其事必先利其器，要搞好古树名木普查工作，首先离不开对调查仪器的科学把握 和使用。根据泰山景区第五次古树名木普查工作方案，完成全部工作用到的仪器工具合 计应超过10种，但归纳起来直接用于外业测定的工具主要有GPS、罗盘仪、围尺和测高器等 。在这里，我们只对上述主要工具的使用方法和外业注意事项和大家一起复习研讨，以期能 对本次调查任务的顺利完成提供技术支持。 一、前言 1e-1 二、罗盘仪的使用 二、罗盘仪的使用
3、 罗盘仪基本构造图 2罗盘仪的构造 磁针 罗盘盒 刻度盘 照准系统(望远镜) 水准器 球臼螺旋 制动螺旋 三脚架 垂球帽 1 罗盘仪的作用 测角、测距、直线定向，用于森林调查中的外业引点及边界测量。 垂球帽 三脚架 2.1磁针与罗盘盒 （1） 磁针为长条形人造磁铁，放置在刻度盘中心的中央顶针上，可灵 活自由转动。当磁针自由静止时，一端指南，另一端指北。 由于磁针两端受地球磁极吸引力不同，使得磁针在自由静止时不能保持 水平，磁针北端会向下倾斜与水平面形成一个角度，称之为磁倾角。为消除磁 倾角的影响，保持磁针两端的水平，一般在磁针南端缠绕几圈铜丝或加一 铝块，这样，我们可以作为判断磁针南端和北端的
4、方法。 （2）罗盘盒为仪器壳体，内部装有磁针、顶针、杠杆刻度盘等。 2.2刻度盘 刻度盘是由铝质或铜质材料制作的圆环，安装在罗盘盒的内缘。刻 度盘上的最小分划为1或30，并每隔5或10进行注记。刻度盘的注记 为逆时针注记 0360。可以直接测出方位角，所以，也称罗盘仪为方 位罗盘 2.3照准系统(望远镜) 照准系统的主要部件是望远镜，由物镜、目镜、十字丝分划板和调 焦透镜构成。物镜安装在望远镜的前端，其作用是使被观测的目标成像 ，并通过调焦透镜使目标成像于十字丝分划板上，而目镜安装在望远镜 的末端，用来观测十字丝和目标成像。十字丝交点与物镜光心的连线称 为视准轴，其延长线即望远镜的观测视线。
5、2.4水准器和球臼螺旋 （1）水准器：一般在罗盘盒内都装有一个圆水准器或者两个相互 垂直的水准管。当圆水准器的气泡位于中心位置，或者两个水准管内的 气泡同时被横线平分时，称为气泡居中，此时，罗盘仪处于水平状态。 （ 2）球臼螺旋：球臼螺旋在罗盘盒的下方，配合水准器可以使罗 盘盒处于水平状态。 水准器球臼螺旋 2.5三脚架和垂球帽 （1） 为方便使用，罗盘仪配有专门的三脚架。架头上附有对中用的 垂球帽，旋下垂球帽就可以连接罗盘仪。架头中心的下面附有小钩，用 以悬挂垂球。 （2）垂球又称线锤，一般由金属制成，上部为短圆柱体，下部为 锥体，上端系有细线与三脚架相连，是对中时使用的工具。 垂球帽 罗盘
6、仪基本操作方法 3 罗盘仪基础操作 安置 对中 整平 瞄准 读取竖直角 读取磁方位角 1e-2 方位角读数30 4 罗盘仪应用操作 4.1罗盘仪测量方位角 （1）瞄准目标 （2）读取磁方位角 4.2罗盘仪定向（与4.1相反） （1）根据已知磁方位角固定 罗盘及望远镜方向 （2）在望远镜指示方向上， 通过量距后确定目标点位置 。 北 4.3 罗盘仪使用中的测距 （1）视距法 （2）皮尺法-（应用最多的方法） （3）测绳法 （4）激光或超声波测距法 不论采用任何方法测距，关键是要满足操 作细则的测量技术要求。 5罗盘仪罗盘仪 性能检验检验 5.1机械性能检验检验 主要检查罗盘仪各部件能否正常安装和
7、 运转，以保证正常测量使用。凡部件出现异 常的情况应及时进行修理，修复后方可进行 技术性能检验，检验合格才能使用。 1e-2 5.2罗罗差检验检验 （1）什么是罗差 指罗北与磁北的夹角（ ）。该误差为罗盘仪在某一小地域 使用时的系统误差，由罗盘仪制造误差和当地小区域的微磁场环 境共同决定。在野外使用罗盘仪确定正确的磁北方向时，需考虑 对罗差的校正问题。 罗差 磁偏角 普通罗盘测定的、带有罗差的磁偏角（+） （2）三北方向 （也称标准方向） 真子午线方向-指向北极（南极） 磁子午线方向-指向磁北极（磁南极） 坐标纵线方向-平行于真子午线方向（高斯平面直角坐标系的纵轴方向 ） 三北方向 磁偏角 磁
8、坐偏角G （也称方向改正角 ） 三北方向关系子午线收敛角 磁北 坐标北 G G （3）方位角 由基本方向北端起，顺时针方向到某一直线的水平夹角， 称为该直线的方位角，角值为0360。 方位角 真、磁方位角之间的关系 （4）罗罗差的数学表达式 罗差 = 实测 的磁方位角地形图上的磁方位角 = （罗盘 方位角标准磁方位角） = 2 1 （5）罗差测定方法 地物法 利用地形图上的明显地物 点，如三角点、山峰、桥梁等 ，量取图上的磁方位角1 ，再 用罗盘仪现场测 出罗盘方位 角2 ，然后用上式计算即可得 出值。 在地形 图上找 一明显 地物， 测其方 位角 北极星法 晚间，用罗盘仪实 测北极星的磁偏角
9、 ， 由于该测值带 有罗差， 所以与当地地形图上的 磁偏角相减即可求出罗 差。 罗差（） = 地形图磁偏角（）实测的磁偏角（） 北极星 注意：这里用的是磁偏角，而不是磁方位角，所以计算公式与前面不同。 北极星法测定罗差的工作过程 1.在晚8点后寻找到北极星， 2.利用手电协助安装好罗盘仪， 3.用望远镜瞄准北极星， 4.用手指轻弹罗盘盒，待磁针稳定后读取实测的磁偏角（）， 5.在图上查出图纸磁偏角（ ）， 6.采用公式计算：罗差（） =地形图磁偏角（）实测的磁偏角（） 5倍 1e-2 以地形图为标准时，应选择位置明显的地物测 定方位角，否则罗差计测精度难以保证。 北极星与真北方向存在一个0-5
10、3的误差，但 就标定罗盘仪的罗差来说可以满足精度要求， 请放心使用。 按照调查技术要求，罗差标定应重复测量四次 ，最后取其平均作为被检罗盘仪的罗差。 （6）罗差测定注意事项 1e-2 5 罗盘仪使用注意事项 导线点勿选在高压线、钢铁构造物、变压器等附近。 罗盘仪在每个导线点上对中整平后，要放松磁针，并轻敲玻璃盖， 以防磁针粘在玻璃盖上并注意磁针转动是否灵活。 注意度盘的刻度注记是按逆时针方向增加，读数应逆时针，由少向 多的注记方向读取。读数时顺磁针方向在磁针北端读数。 罗盘方位角读数为罗盘自身的磁方位角，带有罗差，记录磁方位角 时应进行改算，其公式为： 磁方位角=罗盘方位读数罗差 坐标方位角=
11、罗盘方位读数罗差+方向改正角 1e-2 6 DQL16ZJ型经纬激光罗盘仪简介 哈尔滨光学仪器厂生产，16倍正像，内对光型，操作 方便，安有激光指向器，便于野外寻找目标点 6 DQL16ZJ型经纬激光罗盘仪简介 竖直度盘、水平读盘（侧面）皆装有游标和微调螺 旋，读数精度可达10，完全能达到一类清查样地测量要 求。该产品是目前国内市场上质量最好的罗盘仪。1e-2 三、钢围尺的使用 1结构及原理 D=C/ 例如周长C=3.14cm 则直径D=1cm （1）注意环绕环绕 平面与树树干垂直的问题， （2）拉力适中，避免松弛导致的读数偏大， （3）尽量采用反手拉尺法，以保持读数时尺身平坦，防止尺身变形折
12、坏。 3 使用注意事项 2 使用方法 1e-2 四、测高器的使用 1 基本构造 3 2 6 5 4 1 2 6 1启动钮，2制动钮，3瞄准系统，4垂针，5读数盘，6壳体 不同厂家 的产品结 构上会部 分区别。 1. 上部：测角读数区用于山坡倾角测量 2. 中部：准连续可变距读数区用于密林测高 3. 下部：勃鲁莱测高读数区用于常规测高 2 刻度盘结构 3 外业使用方法 3.1测高瞄准 h=Ltg 3.2 测量坡度瞄准 勃鲁莱法测量树高读数示例： 如L=15m，则h=6.2m， 如L=20m，则h=8.3m， 3.3 读数方法 （1） 勃鲁莱法测量树高 （2） 准连续可变距法测量树高 如左图所示，
13、在树旁选一 水平距为L的测点，稍微移动 使L=7m、8m、9m、10m、 11m或12m；按下启动钮让垂 针自由摆动；手持测高器瞄 视树顶，片刻后等垂针停摆 时按下止动钮；根据垂针在 刻度盘上的指示位置读取测 高值。测高读数方法见下图 所示。 在陡坡地或密林中，水平距L可在7-12m间的整数位置灵活 移动，从而较好的解决了林内测高时测点难选的问题。 准连续可变距法测量树高读数示例： 如L=7m，则h=2.8m； 如L=12m，则h=5.0m；如L=11m，则h=4.6m （3） 测量坡度 SRC-/30型测高器的另一用途 是用来测量山坡坡度。如图5所示。测 量时，由测者在坡下瞄视坡上所立测尺
14、的特定高度位置（该位置高度应正好等 于测者眼高），待垂针停止摆动时按下 扳机，这时即可通过刻度盘上的倾角读 数区读取坡度数据（读数方法可参照下 图进行：下图中倾角为22.5）。 使用本测高器测量坡度时，既可以从坡下向坡上方向瞄准测量，也允许从 坡上向坡下方向瞄准测量，二者测量效果是一致的。 测量坡度读数示例： =22.5 4 其他测高工具简介 拉杆测高器 测杆 测树罗盘 激光测高仪望远测树仪 end 五、 GPS测量经纬度 GPS为全球定位系统（Global Positioning System）的简称 ，是美国从20世纪70年代开始研制，于1994年全面建成的新一 代全球卫星导航与定位系统，
15、具有海、陆、空全方位实时三维 导航与定位的能力。GPS以其全天候、自动化、高效率、高精 度等显著特点，广泛地应用于测绘、导航和野外调查等相关领 域，为测绘科学的发展提供了广阔的空间，给测绘科学带来了 革命性的变化。随着GPS系统的不断改进和硬、软件技术的不 断完善，应用领域正在不断地扩展，目前已遍及国民经济各种 部门，并开始逐步深入到人们的日常生活当中。 GPS的空间卫星部分 图1.1 GPS卫星星座 24颗卫星（21+3） 6个轨道平面 55轨道倾角 20200km轨道高度（地面高度 ） 12小时（恒星时）轨道周期 5个多小时出现在地平线以上 （每颗星） GPS卫星定位原理 P S4 S3
16、S2 S1 GPS地面接收机 卫星3 卫星2 卫星4 卫星1 图1.4 GPS卫星定位原理 手持机部分产品情况 ： 手持机部分产品情况 ： 六、表格填写注意事项 岱庙古树管理 及汉柏复壮研究简介 附： 1）结合岱庙古银杏（340年）透气井建设，设立树盘围栏裸地、方砖地、及透气井三处观测点进行蚯蚓活 动情况观测，其结果如下： 土壤生物多样性观测 岱庙3号银杏周围蚯蚓活动情况调查表 调查时间：2011.4.2 地表蚓洞 蚯蚓密度初步原因分析 树盘围 栏裸地 7个/m211条/ m2 蚯蚓可以生存，但未有植草， 有机质含量低，缺少食物 方砖地基本没有通气不良，蚯蚓无法生存 透气井不明显5条/ m2 30cm以下铺沙，上部腐殖质层 亦缺少粘土成分，不
