Лесотаксационные приборы и инструменты.

Для измерения длины срубленных деревьев и заготовленных лесоматериалов применяют складные метры, мерные рейки (шесты), мерные ленты и рулетки. Складные метры изготовляют либо из дерева, либо из стальных пластинок. На них наносятся деления в миллиметрах и сантиметрах. Длина шестов обычно 2 или 3 м, на них нанесены дециметровые деления, а через каждые полметра и метр сделаны отметки.

Для измерения длины стволов и длинных сортиментов применяют рулетки. Длина рулеток от 2 до 50 м. Они выполняются из тонкой стальной ленты, либо из прочного полотна. Деления нанесены в сантиметрах и метрах.

Мерные ленты изготавливают из стали, их длина обычно 20 м. Ими, как правило, измеряют длину линии при лесоинвентаризационных работах и отводе лесосек. Для измерения длины стволов и сортиментов они неудобны.

Диаметр растущих деревьев измеряют мерной вилкой, а толщину сортиментов, кроме того, мерной скобой и складным метром. Лесная мерная вилка - основной инструмент, применяемый при таксационных работах. В настоящее время существует очень много различных их конструкций. Основные части вилки: мерная вилка с делениями и две перпендикулярные ей ножки, одна из которых подвижная и может свободно перемещаться вдоль линейки. В зависимости от конструкции вилки и требуемой точности измерения деления могут быть с градацией 0,5; 2 и 4 см.

Для измерения диаметра ствол дерева зажимают между ножками вилки. Линейка при этом должна касаться ствола, а концы ее ножек заходить за середину диаметра. Ножки должны быть всегда параллельно одна другой и перпендикулярны линейке. Ход подвижной ножки должен быть плавным, без люфта. Правильное положение ножек может быть проверено путем их сближения, при этом поверхности ножек должны плотно соприкасаться по всей их длине.

При массовых обмерах деревьев (сплошном перечете) измерения производят по двух- и четырехсантиметровым ступеням толщины. Так как диаметр измеряют только в целых ступенях, приходится делать округления: доли диаметра, равные половине ступени или больше считают за целую ступень, а меньше половины в расчет не принимают. Поэтому на мерной линейке с четырехсантиметровой шкалой первая ступень 4 стоит на уровне 2 см, ступень 8 - на 6 см и т. д. ,т. е. первая ступень наносится в половинном размере и обозначается как полная, а остальные через каждые 4 см. В данном случае на линейке указаны не диаметры стволов деревьев, а средняя величина ступени. В ступень 4 см входят столы с диаметром от 2,1 до 6 см, в ступень 8 см от 6,1 см до 10 см, в ступень 12 см - от 10,1 см до 14 см и т. д. Таким образом, мерная вилка автоматически производит распределение деревьев по ступеням толщины. Техника перечета достаточна проста, ступень указывает самая ближняя к подвижной ножке цифра. Ошибки за счет округления при большом числе измерений взаимно гасятся и сводятся к нулю.

В настоящее время наиболее распространены деревянные мерные вилки. С одной стороны мерной линейки таких вилок деления нанесены для перечета по четырех сантиметровым ступеням толщины, а с другой - по двух сантиметровым ступеням толщины. В некоторых вилках необходимую градацию отсчета можно регулировать перестановкой неподвижной ножки. Деревянные вилки имеют существенный недостаток. При работе в сырую погоду линейка разбухает и подвижная ножка плохо двигается. С целью устранения этого недостатка, а также перекосов подвижной ножки ее прорезь делают разного сечения и устанавливают в нее зажимы различных конструкций. Ножки вилки должны быть всегда параллельны между собой и перпендикулярны измерительной линейке. Отклонение на 1⁰ дает ошибки в измерении диаметра на 0,85 %, на 3⁰ - 2,5 % и на 5⁰ - 4,25 %.

Широкое распространение имеют вилки из текстолита, материала не боящегося сырости, а заделанные в прорезь подвижной ножки два подпружиненных подшипника придают каретке легкость хода и предупреждают люфт, искажающий точность отсчета. Этой мерной вилкой можно измерять точный диаметр ствола. Для этого неподвижную ножку можно переместить на нулевой отсчет. Общая длина линейки 90 см, а ножек - 45 см.

Ствол дерева в поперечном сечении не представляет правильного круга, и диаметр его более точно определяется как среднеарифметическая из двух взаимно перпендикулярных замеров диаметров.

Иногда вилки делают из легкого и прочного металла, например алюминия. Они обычно применяются при исследовательских работах, так как ее мерная линейка размечена с точностью до миллиметра.

Диаметр растущих деревьев на высоте выше высоты груди измеряют дендрометром. Конструкция прибора достаточна сложна, в нашей стране они редки, а, например в США применяются повсеместно, так как при таксации леса определяют выход продукции в досковых футах, для чего необходимо на растущем дереве определить диаметры сортиментов в верхнем отрубе.

Для измерения торцовых сечений бревен и кряжей применяют мерную скобу или складной метр. Мерная скоба представляет собой деревянный брусок длиной 80 см с нанесенными на нее с двух сторон сантиметровыми и полусантиметровыми делениями. Один конец бруска сделан в виде ручки, а на другом имеется металлический наконечник с выступом. При обмере скобу прикладывают к торцу бревна так, чтобы линейка проходила по середине среза, а выступ упирался в его край.

Высоту растущих деревьевизмеряют специальными приборами - высотомерами. Конструкций высотомеров очень много.

Измерение высоты любым высотомером независимо от его конструкции основано на геометрическом или на тригонометрическом принципе. Первый основан на подобии двух треугольников, один которых проектируется на местности, другой - на приборе. К этой группе можно отнести зеркальный высотомер Фаустмана, высотомеры Вейзе, Христена, оптический высотомер Н. П. Анучина.

Одной из наиболее простых конструкций является мерная вилка. На подвижной ножке вилки нанесены деления, а на неподвижной, напротив нулевой отметки подвижной ножки укреплена нить отвеса. Измерение выполняют следующим образом.

От дерева отмеряют расстояние равное примерно его высоте. На это же значение отодвигают подвижную ножку мерной вилки и из точки отмеренного расстояния по внутренней грани неподвижной ножки визируют на вершину дерева. При этом шнур с отвесом пересечет на подвижной ножке то число, которое обозначает высоту дерева, уменьшенное на рост наблюдателя до уровня его глаз (в среднем 1,5-1,7 м). На ровной местности это расстояние прибавляют к полученному показателю на вилке. Если дерево расположено выше наблюдателя, то его высоту определяют как разность отсчетов по нити отвеса при визировании на вершину и основание дерева; если дерево ниже, то его высота представляет собой сумму этих отсчетов без добавления высоты до глаза наблюдателя, так как при проведении сложения и вычитания высота наблюдателя взаимно погашается.

Высотомер Христена. В скандинавских странах и Америке широко применяется высотомер Христена. Принцип его устройства виден из рис. 1.

О с С

в В

Рис. 1. Измерение высоты дерева высотомером Христена

Отрезок ав представляет собой стержень, на котором нанесены деления. ВС - рейка определенной высоты, прислоненная к дереву. Приближая глаз О к стержню ав или удаляя его, можно добиться такого положения, при котором стержень ав полностью перекроет дерево АВ. В этом случае деление с, на котором стержень авпересекаетсялучом зрения ОС, направленным на верхний конец приставленной к дереву рейки ВС, покажет высоту дерева.

Такой высотомер и рейку таксатор может изготовить сам из тонкого стволика дерева. Деления, определяющие высоту деревьев, можно сделать, сняв полоски коры на стержне высотомера. Для стержня ави для определенной длины рейки СВ можем вычислить величины делений ас при разных высотах АВи нанести их на стержень.

АС · ав

АВ : АС = ав : ас, отсюда ас = ^{-------------------}

АВ

Подставляя в формулу величины высот деревьев, которые встречаются в лесу (АВ), и АС равная АВ - высота рейки (ВС) получим на стрежне деления, соответствующие высоте, начиная сверху стержня.

Преимущество высотомера Христена состоит в том, что он не требует измерения базиса. Независимо от рельефа таксируемого, без всяких дальнейших поправок, при одном отсчете по высотомеру получается конечная высота дерева. Поэтому определять этим высотомером высоту деревьев можно очень быстро.

Югославский инженер Никола Айк улучшил высотомер Христена. Новая конструкция имеет корпус длиной 50 см, на который нанесена шкала высот. Высотомер снабжен рукояткой, позволяющей удалять его от глаза на расстоянии, больше длины руки, и тем самым увеличить масштаб, в котором измеряется высота деревьев. При длине корпуса высотомера 50 см деления на шкале оказываются более крупными, чем в старой конструкции, вследствие чего при измерении высоты обеспечивается большая точность.

Рукоятка высотомера связана с его корпусом карданным шарниром. Такой шарнир дает возможность свободно передвигать рукоятку во всех направлениях и вместе с тем при измерении обеспечивается вертикальность прибора.

Чтобы высотомер при хождении по лесу не обременял таксатора, он сделан складным. В точке а корпус высотомера разъединяются на две части, а в точке в рукоятка отвинчивается от корпуса. Для работы этим высотомером необходима 5-метровая рейка, приставляемая к измеряемым деревьям. Рейку рекомендуется делать раздвижной.

Высотомер Блюме-Лейса. Устройство высотомера маятниковой конструкции, основано на тригонометрических расчетах. Высотомер имеет форму сектора круга. На верхней грани корпуса расположены диоптры. Рядом с предметным диаметром находится спусковой крючок, который закрепляет в нужном положении маятник высотомера. В верхней части корпуса имеется вырез для большого пальца руки. На обратной стороне шурупами прикреплена табличка, содержащая поправки к измерениям при гористом рельефе. Эта же табличка позволяет перевести градусы уклона местности в проценту.

Высотомер изготовлен из легкого металла, вес высотомера 320 г, размеры 18 х 15 х 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, 40 м. С помощью пятой, нижней шкалы определяют в градусах крутизну склонов, проводят нивелирование дорог и каналов. Все шкалы защищены стеклом.

При измерении высоты дерева сначала необходимо определить расстояние от измеряемого дерева до таксатора. Для этой цели служит базисная складная лента, закрепляемая на измеряемом дереве с таким расчетом, чтобы ее нулевое деление было на высоте глаз таксатора. Таксатор отходит от измеряемого дерева и, передвигаясь на несколько шагов веред или назад, в оптический измеритель ищет одно из четырех чисел (15, 20, 30, 40), находящихся на базисной ленте на том же уровне, что и нулевое деление. Допустим, что в приборе получилось изображение, при котором нулевое деление стоит на одном уровне с делением 20. Это означает, что расстояние от основания ствола до уровня глаз таксатора равно 20 м. Чтобы добиться точного определения расстояния при рассматривании чрез оптический измеритель базисной ленты, высотомер необходимо слегка поворачивать. Тогда получится наиболее ясное изображение базисной ленты.

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 надо проводить до тех пор пока маятник не остановится, т. е. встанет в вертикальное положение. После этого, не переставая через диоптры визировать на вершину дерева, нажимаю указательным пальцем на спусковой крючок. Тогда маятник будет зафиксирован на показании шкалы, указывающей высоту дерева. Визирование на основание дерева производится аналогично. Суммируя результаты отсчета находят его высоту. Если таксатор находится ниже основания дерева, то тогда из отсчета дерева на вершину вычитается показатель визирования на основание дерева. Когда дерево расположено на склоне более 10⁰, необходимо внести поправку на рельеф. Для этого с помощью пятой шкалы высотомера определяют угол наклона. В поправочной таблице находят величину поправки на высоту, соответствующую установленному углу наклона, и умножают ее на высоту дерева.

Оптический высотомер (ВА). Автор Н. П. Анучин. Высотомер состоит из корпуса, смонтированного из двух симметричных половинок, стянутых винтами. Окуляр прибор снабжен наглазником. На корпусе прибора со стороны объектива нанесены две отсчетные шкалы: одна для измерения с расстояния 15 м, вторая 20 м. Регулировка прибора осуществляется путем передвижная тубуса относительно шкал. При этом необходимо ослабить винты, стягивающие корпус прибора.

Для измерения высоты надо отойти от дерева на соответствующее расстояние (15 или 20 м). Высоту дерева лучше измерять с расстояния, равное высоте дерева. Поэтому для насаждений, где высоты деревьев 18 - 27 м применяют 20-метровую шкалу, при более низких деревьях - 15-метровую.

Производить измерение расстояния до дерева рулеткой одному человеку неудобно. В то же время в равнинной местности после небольшой тренировки таксатор может измерить расстояние шагами с точностью до 0,5 м, что вполне достаточно для получения нужной точности высоты.

Пользование оптическим высотомером очень просто. Свободным концом от насадки высотомер обращаем к глазу и наглазник плотно прижимаем к глазу. Дерево, рассматриваемое через оптический высотомер, получит изображение за объективом в прямоугольной прорези стенки, несущей шкалы. При этом нулевое деление шкалы нацеливаем на корневую шейку измеряемого дерева. При соблюдении этого условия вершина дерева отсечет деление, определяющее его высоту. Одновременно с общей высотой дерева оптическим высотомером можно измерять протяжение кроны дерева и длину очищенной от сучьев части ствола. Прибор имеет небольшой вес (30 г), портативен, свободно помещается в карман таксатора.

Эклиметр. Для измерения высоты деревьев в таксационной практике широко применяется эклиметр. Он состоит из двух соединенных металлических коробок: одной четырехгранной, вытянутой, второй цилиндрической. На одном конце вытянутой коробки имеется предметный диоптр из тонкой проволоки, на другом - глазной диоптр в виде узкой щели. К этому же концу припаяна оправа с лупой. В цилиндрическую коробку заключено вращающееся колесо. По ободку колеса нанесены градусные деления, по 60⁰ в ту и другою сторону от нуля. На том месте, где должно было быть деление 90⁰, к колесу припаян кусок свинца, вследствие чего радиус круга, проходящий через деление 90⁰, всегда занимает отвесное положение, а нулевой радиус - горизонтальное.

В цилиндрической коробке имеется вырез, через который видны градусные деления колеса, и кнопка, при помощи которой колесо освобождается от пружины. При горизонтальном положении вытянутой коробки в лупу видно деление 0⁰, при наклонном - деление, определяющее величину угла наклона.

Для определения высоты дерева сначала от него отмеряют расстояние, равное 10, 15 или 20 м. Выбрав одно из этих расстояний, через диоптры визируют на вершину дерева и отсчитывают по эклиметру величину угла между горизонтальным проложением и линией визирования. Высота дерева за минусом расстояния от земли до глаза наблюдателя будет равна:

Н - h = tga · А , где А расстояние от наблюдателя до дерева.

Чтобы при измерении высоты не делать каждый раз вычислений, для углов разной величины найдены тангенсы и перемножены на расстояния 10, 15, 20 м. В полученные результаты вносится поправка на расстояние от земли до глаз наблюдателя.

Погрешность измерений высот высотомерами составляет ± 3 %, мерной вилкой - ± 5-8 %.