【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及农林，具体为一种森林树木树高快速测量装置。
技术介绍
1、林木测量是森林调查的主要内容，也是林业规划和森林科学研究的基础。测得的数据可以用来研究森林的生长发展，计算指定林地能够产出的立木材积和进行更科学的营林造林管理。目前林木测量主要通过森林地面调查来获取森林基本信息，包括测量林木的高度、直径等因子以及在这些测量数据基础上计算林分平均直径、林分高、林分密度、林分蓄积量等数据。其中，树木枝干参数获取为树木可视化模拟提供不可缺少的数据基础，利用传统手段测量树木枝干参数需要大量的野外调查数据的支持，对于大样本的树木形态学指标的调查，基于野外调查环境复杂艰苦的特点，需要一种在操作上简单快捷、在效果上实用可靠的技术来快速获取每株树木的形态模型参数。
2、随着精准林业要求的不断提升，准确、方便、高效地测量立木高度成为林业研究中的热点问题之一。在森林资源调查中，立木树高的测定至关重要，直接影响林分的蓄积量以及森林生物量提取的准确性。目前被广泛采用的树高测量的仪器有布鲁莱斯测高器和超声波测高器，该商业化设备具有体积小、易携带等优点，但其测量原理分别对于水平和垂直移动有明确要求，而操作者无法严格满足，从而引入人为误差。采用无人机或地基激光雷达扫描获取树木的三维点云数据，该方法测量精度高但因设备昂贵，数据处理量大，处理时间长，设备不便于携带等因素限制了其应用的广泛性。精密设备全站仪和电子经纬仪，存在自重大、操作复杂等问题，但其高精度的测量结果可作为树高真值，验证其它测量方法的有效性，上述的商业化设备其技术特点并不适用于林分
3、为保证测量成本低、测量设备小、测量精度高的测量要求，近年来，视觉测量技术在林业研究中仍旧被广泛应用，目前视觉测量主要有机器视觉测量和人工视觉测量，其中，机器视觉测量主要包括利用普通的相机做单目视觉测量或双目视觉测量，普通相机的单目视觉测量具有相机标定过程简单，运算速度快等优点，但因其视角小，要求引入相机投影与光轴的夹角以及相机的垂直俯视角，然而该角度信息难于测量；双目视觉测量能够有效解决视角问题，利用两台相机对被测立木拍摄两幅图像进行特征点提取、匹配，像素点的三维重建，但是存在测量步骤复杂，特征点匹配困难，所需算法繁多，运算冗长等问题。
4、而人工视觉测量中，角规测树是进行森林树木高度测量时常用的方法，通常采用布鲁莱斯测高器等进行人工视觉测量，但需要手持仪器对树冠和树根以及平行于人眼位置进行瞄准检测，在上述三个检测时，由于人工测量的局限性，容易导致瞄准定位不准和计量测量产生误差等情况，并且需要人工进行函数计算，导致数据繁多无法直接得出森林树木高度的同时，测得的森林树木高度误差较大。
5、针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种森林树木树高快速测量装置。
2、为解决上述的技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种森林树木树高快速测量装置，包括：移动推车、伸缩支架、多轴稳定平台和光学测量机构；所述移动推车包括固定车架、移动车把和调平固定单元，所述调平固定单元能够将所述移动推车临时固定在指定位置，并且所述调平固定单元能够调整所述固定车架上表面的水平；所述伸缩支架包括若干个电动伸缩杆，若干个所述电动伸缩杆的伸缩过程保持同步，若干个所述电动伸缩杆的顶端固定有连接平台，所述连接平台与所述固定车架上表面之间的距离能够通过若干个所述电动伸缩杆的同步伸缩进行调整；所述多轴稳定平台包括稳定单元和安装平台，所述稳定单元与所述连接平台之间固定，所述安装平台安装在所述稳定单元内部，所述稳定单元能够保持所述安装平台的水平；所述光学测量机构设置在所述安装平台上表面，所述光学测量机构能够通过光学测量，计算获得待测树木的树高。
4、所述光学测量机构包括中心测距单元和两个旁侧测角单元，所述中心测距单元能够检测所述中心测距单元与待测树木之间的水平距离d、所述中心测距单元与待测树木的树冠之间的距离l以及所述中心测距单元与待测树木的树根之间的距离s；两个所述旁侧测角单元均能够发射激光束，通过将两个所述旁侧测角单元的激光束分别指向待测树木的树冠和树根，能够检测此时两个所述旁侧测角单元与水平面之间的夹角，获得此时所述中心测距单元与待测树木的树冠之间的夹角，所述中心测距单元与待测树木的树根之间的夹角，计算获得待测树木的树高。
5、以所述中心测距单元为分界线，当两个所述旁侧测角单元的激光束分别位于所述中心测距单元两侧时，待测树木的树高为：
6、；
7、以所述中心测距单元为分界线，当两个所述旁侧测角单元的激光束均位于所述中心测距单元下方时，待测树木的树高为：
8、；
9、以所述中心测距单元为分界线，当两个所述旁侧测角单元的激光束均位于所述中心测距单元上方时，待测树木的树高为：
10、。
11、优选地，所述中心测距单元包括安装壳体和激光测距器，所述激光测距器设置在所述安装壳体内部；所述激光测距器具有一个测距原点，所述激光测距器用于检测从测距原点与待测树木之间的水平距离d、与待测树木的树冠之间的距离l以及与待测树木的树根之间的距离s。
12、优选地，两个所述旁侧测角单元均包括连接臂，所述连接臂均能够从所述激光测距器旁侧向所述激光测距器一侧弯折；所述连接臂内部设置有激光发射器，两个所述旁侧测角单元的所述激光发射器发出的两条激光线均与所述激光测距器的检测直线之间共面；两个所述旁侧测角单元的所述激光发射器发出的两条激光线的反向延长线均穿过测距原点。
13、优选地，所述连接臂与所述安装壳体之间转动连接，所述连接臂靠近所述安装壳体的一端内部还设置有角度计，所述角度计能够测量对应的所述激光发射器发出的激光线与所述激光测距器的检测直线之间的夹角。
14、优选地，所述调平固定单元包括若干个伸缩支杆和若干个水平检测器，每个所述伸缩支杆均能够独立进行伸缩，各个所述水平检测器能够显示所述固定车架上表面的水平状态；在将所述移动推车移动至指定位置后，能够通过各个所述伸缩支杆的独立伸缩，在各个所述水平检测器的配合检测下，将所述固定车架上表面调整至水平。
15、优选地，所述伸缩支杆包括固定连杆和穿刺螺纹杆，所述固定连杆底端转动连接有调节螺母，所述穿刺螺纹杆和所述调节螺母之间螺纹连接，通过转动所述调节螺母能够调整所述穿刺螺纹杆最底端距离所述固定车架上表面的距离。
16、优选地，所述稳定单元包括顶层稳定支架、顶层稳定电机、侧面稳定支架、侧面稳定电机、底端稳定支架和底端稳定电机；所述顶层稳定电机固定在所述顶层稳定支架中央，所述顶层稳定电机能够驱动所述侧面稳定支架转动；所述侧面稳定电机固定在所述侧面稳定支架底端，所述侧面稳定电机能够驱动所述底端稳定支架转动；所述安装平台转动连接在所述底端稳定支架远离所述侧面稳定电机的一侧，所述底端稳定电机本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种森林树木树高快速测量装置，其特征在于，包括：移动推车（1）、伸缩支架（2）、多轴稳定平台（3）和光学测量机构（4）；
2.根据权利要求1所述的一种森林树木树高快速测量装置，其特征在于：所述光学测量机构（4）包括中心测距单元（41）和两个旁侧测角单元（42），所述中心测距单元（41）能够检测所述中心测距单元（41）与待测树木之间的水平距离D、所述中心测距单元（41）与待测树木的树冠之间的距离L以及所述中心测距单元（41）与待测树木的树根之间的距离S；
3.根据权利要求2所述的一种森林树木树高快速测量装置，其特征在于：以所述中心测距单元（41）为分界线，当两个所述旁侧测角单元（42）的激光束分别位于所述中心测距单元（41）两侧时，待测树木的树高为：
4.根据权利要求3所述的一种森林树木树高快速测量装置，其特征在于：两个所述旁侧测角单元（42）均包括连接臂（421），所述连接臂（421）均能够从所述激光测距器（412）旁侧向所述激光测距器（412）一侧弯折；
5.根据权利要求4所述的一种森林树木树高快速测量装置，其特征在于：所述连
6.根据权利要求1所述的一种森林树木树高快速测量装置，其特征在于：所述调平固定单元（13）包括若干个伸缩支杆（131）和若干个水平检测器（132），每个所述伸缩支杆（131）均能够独立进行伸缩，各个所述水平检测器（132）能够显示所述固定车架（11）上表面的水平状态；
7.根据权利要求6所述的一种森林树木树高快速测量装置，其特征在于：所述伸缩支杆（131）包括固定连杆（1311）和穿刺螺纹杆（1312），所述固定连杆（1311）底端转动连接有调节螺母（1313），所述穿刺螺纹杆（1312）和所述调节螺母（1313）之间螺纹连接，通过转动所述调节螺母（1313）能够调整所述穿刺螺纹杆（1312）最底端距离所述固定车架（11）上表面的距离。
8.根据权利要求1所述的一种森林树木树高快速测量装置，其特征在于：所述稳定单元（31）包括顶层稳定支架（311）、顶层稳定电机（312）、侧面稳定支架（313）、侧面稳定电机（314）、底端稳定支架（315）和底端稳定电机（316）；
9.根据权利要求8所述的一种森林树木树高快速测量装置，其特征在于：所述稳定单元（31）还包括稳定控制软件，所述稳定控制软件能够分别控制所述顶层稳定电机（312）、所述侧面稳定电机（314）和所述底端稳定电机（316）输出动力，将所述安装平台（32）保持水平状态。
10.根据权利要求2所述的一种森林树木树高快速测量装置，其特征在于：所述连接平台（22）顶端还设置有照明灯，并且两个所述旁侧测角单元（42）的激光束的颜色能够分别进行调整，在测量待测树木的树高时，两个所述旁侧测角单元（42）的激光束的颜色同步进行调整。
...【技术特征摘要】
1.一种森林树木树高快速测量装置，其特征在于，包括：移动推车（1）、伸缩支架（2）、多轴稳定平台（3）和光学测量机构（4）；
2.根据权利要求1所述的一种森林树木树高快速测量装置，其特征在于：所述光学测量机构（4）包括中心测距单元（41）和两个旁侧测角单元（42），所述中心测距单元（41）能够检测所述中心测距单元（41）与待测树木之间的水平距离d、所述中心测距单元（41）与待测树木的树冠之间的距离l以及所述中心测距单元（41）与待测树木的树根之间的距离s；
3.根据权利要求2所述的一种森林树木树高快速测量装置，其特征在于：以所述中心测距单元（41）为分界线，当两个所述旁侧测角单元（42）的激光束分别位于所述中心测距单元（41）两侧时，待测树木的树高为：
4.根据权利要求3所述的一种森林树木树高快速测量装置，其特征在于：两个所述旁侧测角单元（42）均包括连接臂（421），所述连接臂（421）均能够从所述激光测距器（412）旁侧向所述激光测距器（412）一侧弯折；
5.根据权利要求4所述的一种森林树木树高快速测量装置，其特征在于：所述连接臂（421）与所述安装壳体（411）之间转动连接，所述连接臂（421）靠近所述安装壳体（411）的一端内部还设置有角度计，所述角度计能够测量对应的所述激光发射器（422）发出的激光线与所述激光测距器（412）的检测直线之间的夹角。
6.根据权利要求1所述的一种森林树木树高快速测量装置，其特征在于：所述调平固定单元（13）包括若干个伸缩...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘成杰，吕少杰，曲宏辉，胡静宜，冷跻峰，李琳，
申请(专利权)人：烟台市森林资源监测保护服务中心烟台沿海防护林省级自然保护区管理服务中心，烟台市林业科学研究所，
类型：发明
国别省市：
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