CC BY
14
БИОЛОГИЯ И ЭКОЛОГИЯ, ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО
УДК 630*181.62:630*531
Хвойные бореальной зоны. 2019. Т. XXXVII, № 2. С. 93-96
ОЦЕНКА ДИАМЕТРОВ СТВОЛОВ СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ (Pinus silvestris L.)
НА 0,5 ВЫСОТЫ ДЕРЕВА
О. С. Артемьев
Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: [email protected]
Для оценки формы ствола дерева необходимо знать диметр ствола на различной высоте. Так, для расчета коэффициента формы используется диаметр ствола на 0,5 высоты дерева. В настоящее время диаметр стволов на 0,5 высоты дерева измеряют, как правило, после рубки дерева. Кроме того, его можно измерить с помощью разработанной автором мерной вилки. Но оба способа трудоемки.
Для увеличения производительности измерений предлагается методика оценки диаметра ствола на различной высоте растущего дерева. Эта методика использует наземные цифровые фотоснимки. На штативе закрепляются цифровой фотоаппарат, лазерный дальномер и высотомер. Для оценки диаметра проводится фотосъемка ствола на нужной высоте и фотосъемка мерной линейки. Расстояние до ствола и мерной линейки должно быть одинаково. Для этого используется лазерный дальномер. Высотомер необходим для оценки высоты съемки ствола. В камеральных условиях с помощью компьютера по полученным снимкам рассчитывается диаметр ствола. Для оценки точности измерений диаметры стволов повторно измерялись с помощью мерной вилки и штангенциркуля.
Полученные данные позволили оценить точность измерения диаметров стволов сосны обыкновенной (Pinus silvestris L.) по предлагаемой методике.
Высокая точность оценки диаметров позволяет рекомендовать использование предлагаемой методики для оценки диаметров стволов растущих деревьев сосны обыкновенной на различной высоте.
Ключевые слова: методика, растущее дерево, диаметр ствола, цифровой фотоснимок, точность измерений, сосна обыкновенная (Pinus silvestris L.).
Conifers of the boreal area. 2019, Vol. XXXVII, No. 2, P. 93-96
ESTIMATION OF THE DIAMETER OF THE STEMES OF THE SCOTS PINE {Pinus silvestris L.)
AT 0.5 HEIGHT OF A TREE
O. S. Artemjev
Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: [email protected]
To assess the shape of a tree trunk, you need to know the diameter of the trunk at different heights. So, to calculate the shape factor, the trunk diameter is used by 0.5 of the tree height. Currently, the diameter of the trunks 0.5 tree height is measured, as a rule, after chopping a tree. In addition, it can be measured using the measuring fork developed by the author. But both methods are laborious.
To increase the performance of measurements, a technique is proposed for estimating the diameter of the trunk at different heights of a growing tree. This technique uses ground-based digital photographs. A digital camera, a laser rangefinder and an altimeter are attached to the tripod. To estimate the diameter, the barrel is photographed at the desired height and the metering line is photographed. The distance to the barrel and the ruler should be the same. To do this, use a laser rangefinder. Altimeter is required to estimate the height of the shooting of the trunk. In office conditions, using a computer, the barrel diameter is calculated from the images obtained. To assess the accuracy of measurements, the diameters of the stems were re-measured using a measuring fork and a caliper.
The obtained data allowed us to estimate the accuracy of measuring the diameters of the trunks of Scots pine (Pinus silvestris L.) according to the proposed method.
The high accuracy of the estimate of diameters allows us to recommend the use of the proposed method for estimating the diameters of the trunks of growing Scots pine trees at different heights.
Keywords: technique, growing tree, trunk diameter, digital photograph, accuracy of measurements, Scots pine (Pinus silvestris L.).
ВВЕДЕНИЕ
Общеизвестно, что диаметр стволов деревьев с высотой уменьшается. Но в зависимости от множества факторов это изменение диаметра ствола, в таксации называемое сбегом, различно [1]. Интенсивность сбега определяется биологическими особенностями древесной породы, характером условий произрастания, а также условиями формирования конкретных древо-стоев и особенно плотностью стояния деревьев в них.
По причине этого для оценки объема ствола необходимо измерять не только диаметр нижней части стволов растущих деревьев, но и диаметр средней части. Так, для расчета коэффициента формы q2, показателя, используемого для оценки формы ствола, необходимо измерить диаметры ствола на 1,3 м и на 0,5 высоты ствола. Как правило, диаметр на 0,5 высоты измеряется после срубания дерева. Кроме того, его можно измерить с помощью разработанной автором мерной вилки [2]. Но оба способа трудоемки.
С целью повышения производительности таксационных работ по измерению диаметра ствола дерева на различной высоте предлагается методика измерения, основанная на дешифрировании материалов наземной цифровой фотосъемки.
В настоящее время такой дистанционный метод таксации леса, как метод дешифрирования наземных цифровых снимков стал использоваться для оценки густоты древостоя [3], его абсолютной полноты [4], высоты деревьев [5], размеров крон [6].
ПРОГРАММА И МЕТОДИКА
ИССЛЕДОВАНИЙ
Предлагаемая методика по оценке диаметров ствола у растущего дерева заключается в следующем:
На фотоштативе закрепляется цифровой фотоаппарат с телескопическим объективом, лазерный дальномер и высотомер, так, чтобы ось объектива фотоаппарата и оси высотомера и лазерного дальномера
находились в одной плоскости. Затем с помощью высотомера находим на стволе дерева место измерения, например ствол на 0,5 высоты дерева, и производим с увеличением фотосъемку этого места ствола (рис. 1). С помощью лазерного дальномера измеряем расстояние от фотоаппарата до измеряемого участка ствола. На таком же расстоянии от фотоаппарата у поверхности земли устанавливаем измерительную линейку и фотографируем ее (рис. 2).
Для выполнения работ использовались лазерный дальномер Boch Zamo (точность измерений ±1 мм), высотомер Suunto PM-5/1250 (точность измерений ±1-2 %) и цифровой фотоаппарат Canon SX50HS.
Фотосъемка стволов и измерительной линейки проводилась с использованием объектива с 75-кратным увеличением.
В камеральных условиях с помощью компьютера совмещаем цифровые фотоснимки ствола дерева и линейки и производим измерение диаметра ствола дерева.
Таким образом, возможно измерение диаметра ствола растущего дерева на любой высоте без значительных трудозатрат по сравнению с существующими способами.
Для оценки точности измерения по предлагаемой методике был измерен диаметр ствола у 10 растущих деревьев сосны обыкновенной на 0,5 высоты ствола. Измерение проводилось с применением мерной вилки Никитина с точностью ±0,5 см.
Затем по вышеприведенной методике по цифровым фотоснимкам оценивались эти же диаметры ствола.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Данные измерений диаметров стволов деревьев сосны обыкновенной, полученные с помощью мерной вилки и с применением предлагаемой методики приведены в таблице.
т^ч j
Рис. 1. Фотография места измерения диаметра ствола дерева
Рис. 2. Фотография мерной линейки
Хвойные бореальной зоны. XXXVII, № 2, 2019
Данные измерений диаметров стволов деревьев, полученные двумя способами
№ дерева Диаметр ствола, см, полученный Разница
с помощью мерной вилки по предлагаемой методике см %
1 15,5 16,0 +0,5 +4
2 17,0 17,6 +0,6 +4
3 29,5 30,1 +0,6 +2
4 18,0 18,4 +0,4 +3
5 14,5 15,0 +0,5 +4
6 11,5 12,5 +1,0 +9
7 9,5 9,2 -0,3 -4
8 18,0 18,0 0 0
9 18,5 17,7 -0,8 -5
10 10,0 10,1 +0,1 +1
Анализ приведенных в таблице данных показал, что измерение диаметров стволов по приведенной методике по сравнению с измерением с помощью мерной вилки отличается максимум на +1 см. В среднем измерение диаметра стволов с помощью мерной вилки меньше, чем их оценка по предлагаемой методике на 0,026 см. По всей вероятности, это связано с тем, что при измерении мерной вилкой на 0,5 высоты ствола кора сосен несколько прижимается ножками мерной вилки. Кроме того, следует учитывать то, что точность измерения диаметра мерной вилкой Никитина составляет ±0,5 см, что больше, чем средняя разница в оценке диаметров мерной вилкой и по предлагаемой методике.
С целью исключить фактор сминания коры и оценить точность измерений диаметров стволов по методике с использованием цифровых наземных снимков, проведены следующие работы. Были взяты и измерены с помощью штангенциркуля (с точностью ±0,01 см) диаметры 3 цилиндров различного диаметра. Эти цилиндры были помещены на высоту 15 м, максимальную высоту для измерения диаметра на 0,5 высоты ствола сосны обыкновенной, растущую в условиях Сибири. Затем по предлагаемой методике оценивались диаметры цилиндров. Измерение каждого цилиндра проводилось 5 раз.
РЕЗУЛЬТАТЫ
И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Приведенные в таблице данные показывают, что среднее отклонение при оценке диаметра ствола с использованием цифровых снимков по сравнению с их измерением мерной вилкой Никитина составляет -0,026 см, что меньше точности измерения мерной вилкой Никитина (±0,5 см). Это свидетельствует о том, что точность оценки диаметров стволов на 0,5 высоте дерева соответствует точности измерения этого показателя мерной вилкой.
Оценка точности определения диаметра стволов с исключением фактора сминания коры, составила для цилиндра диаметром 14,91 см - ±0,19 см, при измерении цилиндра диаметром 13,22 см - ±0,02 см, при измерении цилиндра диаметром 10,43 см - ±0,08 см,
что составляет в среднем ±0,10 см. Полученная точность измерений диаметров значительно выше, чем точность измерения диаметров стволов мерной вилкой Никитина, которая составляет ±0,5 см.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Вышеприведенные данные показывают, что использование методики оценки диаметров стволов деревьев с использованием материалов наземной цифровой фотосъемки позволяет измерить диаметры стволов у растущих деревьев на различной высоте. Полученная точность оценки диаметров позволяет рекомендовать использование предлагаемой методики для оценки диаметров стволов растущих деревьев сосны обыкновенной на различной высоте.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Анучин В. П. Лесная таксация : учебник. М. : Лесн. пром-ть, 1982. 552 с.
2. Артемьев О. С., Зайченко Л. П. Прибор для измерения диаметра ствола растущего дерева : Патент на изобретение № 2226669 от 10.04.2004 // Изобретения. Полезные модели. 2004. № 10, ч. 3. С. 588.
3. Артемьев О. С. Измерение высот деревьев при помощи цифровой наземной фотосъемки // Лесн. и хим. комплексы - проблемы и решения. 2013. Т. 1. С. 15-18.
4. Вайс А. А. Форма крон деревьев сосны обыкновенной (Pinus silvestris L.) в чистых высокогустотных насаждениях Минусинской котловины Красноярского края // Хвойные бореальной зоны. 2017. Т. 35. № 3-4. С. 14-20.
5. Роувинен Т. Трестима - цифровые фотографии для таксации леса // Сибирский лесной журнал. 2014. № 5. С. 69-76.
REFERENCES
1. Anuchin V. P. Forest taxation : textbook. Moscow, Forest industry, 1982, 552 p.
2. Artemjev O. S., Zaichenko L. P. A device for measuring the diameter of the trunk of a growing tree : Patent for invention No. 2226669 dated 04.10.2004 // Inventions. Utility models. 2004, №. 10, Part 3, P. 588.
3. Artemjev O. S. Measuring tree heights using digital ground photography // Forest and Chemical Complexes-Problems and Solutions. 2013, Vol. 1, Pр. 15-18.
4. Weiss A. A. The shape of crowns of Scots pine (Pinus silvestris L.) in clean high-allotment plantations of the Minusinsk depression of the Krasnoyarsk Territory // Coniferous boreal zone. 2017, T. 35, №. 3-4, Pр. 14-20.
5. Rouvinin T. Trestima - digital photos for forest taxation // Siberian Forest Journal. 2014, №. 5, Pр. 69-76.
© Артемьев О. С., 2019
Поступила в редакцию 19.02.2019 Принята к печати 21.03.2019
