Лесотаксационные приборы и инструменты

Все таксационные показатели условно можно подразделить на первичные - учитываемые при непосредственном измерении (высота, длина, диаметр, линейные размеры прироста) и вторичные - получаемые путем соответствующих расчетов (площадь поперечного сечения, объем, запас, прирост площади сечения, объема, запаса).

Длина срубленных стволов деревьев и их частей, а также размеры заготовленных лесоматериалов измеряются рулетками, мерными рейками и лентами, складными метрами. Рулетки могут быть длиной от 1, 5 до 30 м в металлическом или тесмяном исполнении. Мерные ленты изготавливают из листовой стали 20-ти метровой длины с ценой деления в 10 см. Ими пользуются при лесоустройстве для измерения расстояний, но ими можно измерять и длину стволов срубленных деревьев.

Диаметр растущих и срубленных деревьев измеряют мерной вилкой, а толщину частей ствола (лесоматериалов, отдельных секций) - мерной скобой или складным метром c точностью до 0, 1 см. Мерная вилка - основной инструмент, применяемый в таксационных работах при отводе лесосечного фонда, при перечете деревьев на пробных площадях и опытных участках и т.п. В настоящее время распространены конструкции деревянных, текстолитовых и портативных металлических мерных вилок. Мерная вилка (рис.1) состоит: из мерной линейки (1), подвижной (2) и неподвижной (3) планок. На линейке нанесена шкала точных делений в 0.5 см. В начале шкалы на мерной линейке имеются 3 отверстия для установки шкал: первое - соответствует точной шкале, второе - для перечетной шкалы в 2 см, третье - 4 см.

К мерной вилке предъявляются следующие требования.

- планки должны быть строго перпендикулярны линейке, а их внутренние плоскости параллельны;

- подвижная планка должна легко передвигаться по мерной линейке и не иметь люфта;

длина планок должна быть больше половины диаметра обмеряемого дерева.

 

Рисунок 1 - Мерная вилка

При измерении диаметра растущего дерева соблюдают правила:

- плоскость, проходящая через планки и линейку, должна быть перпендикулярна оси ствола дерева;

- при измерении, внутренние плоскости планок и грань мерной линейки необходимо приводить в соприкосновение со стволом дерева;

- брать отсчет диаметра, не снимая мерной вилки со ствола дерева.

Мерные вилки, изготовленные из текстолита, не подвержены действию влаги и более прочные, чем деревянные.

Диаметры растущих деревьев на высоте более 1, 3 м измеряют подъемной мерной вилкой. Однако отечественное производство вилки такого типа не выпускает. Их изготавливают местные умельцы на базе деревянной, приспосабливая держатель для шеста и устройство для движения планки на высоте.

Высота растущего дерева измеряется с точностью до 0, 1 м специальным прибором, который называется высотомером. В лесной таксации [1] описано много различных конструкций высотомеров, но в практике используются лишь несколько типов.

Измерение высоты дерева высотомером, независимо от его конструкции, основано на геометрическом, тригонометрическом или оптическом принципе. Сущность геометрического принципа основана на подобии двух треугольников, один из которых проектируется на местности, другой на инструменте (рис. 2).

По условиям измерений АВ - расстояние между деревом и наблюдателем в метрах соответствует ав - расстоянию на мерной линейке между планками в сантиметрах, т.е. Из подобия треугольников ABC и авс следует, что , откуда .

Рисунок 2 - Схема измерения высоты мерной вилкой

Таким образом, высота дерева равна числу сантиметров на подвижной планке, умноженному на 100, т.е. переведенному в метры. Для получения общей высоты этим инструментом следует к полученному отсчету прибавить рост наблюдателя до уровня глаза (в среднем 1.5 м). Измерение выполняется следующим образом. Вначале от дерева отмеряют расстояние, примерно равное его высоте. На это значение в метрах отодвигают подвижную планку в сантиметрах. По внутренней грани неподвижной планки визируют на вершину дерева. При этом нить с отвесом пересечет на подвижной планке то число в сантиметрах, которое соответствует высоте дерева в метрах, уменьшенной на рост наблюдателя. Для определения высоты дерева на ровной местности отсчет на вилке складывают с ростом наблюдателя. Если основание дерева расположено выше наблюдателя, то его высоту определяют как разность отсчетов по нити отвеса при визировании на вершину и основание; если дерево стоит ниже, то его высота слагается из двух отсчетов без добавления роста наблюдателя.

На тригонометрическом принципе основаны маятниковый высотомер Макарова, эклиметр, высотомер Блюме-Лейсса, гипсометр Суунто, высотомер-крономер Никитина и др. Сущность этого принципа состоит в том, что с определенного базиса (b) измеряется угол () между горизонтальным проложением базиса и линией визирования на вершину дерева. Высота дерева получается как произведение базиса на тангенс угла, т.е. h = b · tg .

При постоянном базисе высота дерева зависит только от угла визирования. Это использовано в последних конструкциях высотомеров, и на шкале отсчетов даны цифры в единицах высоты. Кроме того, высотомеры Блюме-Лейсса, Суунто, Никитина и др. снабжены дальномерами, облегчающими измерение базиса и подбор точки стояния, с которой отчетливо просматривается вершина дерева. Оптический принцип положен в основу высотомера Анучина (ВА).

Описание других конструкций высотомеров можно найти в учебной литературе [1], поэтому авторы сочли возможным не включать их в настоящее учебное пособие.

Площадь поперечного сечения отдельного дерева определяется путем вычисления через диаметр по формулам круга, эллипса или непосредственным измерением изображения этого сечения на бумаге при помощи планиметра.

Сумму площадей поперечных сечений деревьев на 1 га в настоящее время определяют прибором, который называют полнотомером. Впервые полнотомер был предложен австрийским ученым Биттерлихом. Конструктивно он представляет собой деревянную линейку метровой длины, к одному концу которой прикреплена металлическая насадка с прорезью шириной 2 см. Сейчас применяют и другие размеры полнотомера, но во всех случаях отношение ширины прорези насадки к длине линейки должно быть равно 1: 50, т.е. длина больше ширины в 50 раз.

Техника определения суммы площадей сечения сводится к следующему. Свободный от насадки конец линейки прикладывают к глазу и, поворачиваясь на полный оборот, визируют через насадку на деревья на высоте груди. Площадь сечения дерева, диаметр которого перекрывает прорез насадки, принимается за 1м² (рис. 3, б). В сомнительных случаях (рис. 3, в), когда древесный ствол точно вписывается в прорезь шаблона, необходима контрольная проверка. Если полудиаметр ствола, условно выраженный в метрах, больше или равен расстоянию от центра площадки до вертикальной оси дерева, то дерево учитывают. Деревья иных диаметров учету не подлежат (рис. 3, а). Число учтенных таким образом деревьев составляет сумму площадей поперечных сечений в м² на 1 га в таксируемом месте древостоя.

Рисунок 3 - Принцип учета деревьев полнотомером

Н. П. Анучин, используя теорию Биттерлиха, создал полнотомер на основе оптического принципа. Он представляет собой стеклянную призму, заключенную в футляр. В рабочем положении призма закрепляется на футляре так, что он выполняет роль рукоятки, и поднимается на уровень глаза. Призму можно держать на любом удобном для глаза расстоянии. Визирование на ствол дерева осуществляется одновременно через призму и поверх нее. При этом часть ствола, просматриваемая через призму, будет сдвигаться в сторону (рис. 4).

Рисунок 4 - Принцип учета деревьев призмой Н. П. Анучина

При частичном сдвиге (рис. 4, б) его сечение принимается за 1 м², а если выходит за контур ствола и как бы повисает в воздухе (рис. 4, а), то такое дерево в расчет не принимается. При сдвиге, точно равном диаметру дерева (рис. 4, в), следует провести контрольную проверку как описано выше.

В остальном техника закладки круговых площадок призмой аналогична применению полнотомера Биттерлиха. По точности определения суммы сечений оба прибора дают одинаковые результаты.

Применение полнотомеров позволяет шире внедрять и повышать точность измерительной таксации как при лесоустройстве, так и при таксации лесосечного фонда.

Возраст дерева и прирост по диаметру. Возраст дерева - важнейший таксационный показатель, от точности определения которого зависит правильность назначения лесохозяйственных мероприятий, выполнение расчета эксплуатационного фонда и размера лесопользования.

Возраст дерева и прирост по диаметру определяется с помощью возрастного и приростного буравов. Возрастной бурав предназначен для взятия керна по длине, равного радиуса ствола растущего дерева, с целью определения по нему возраста и прироста. Он состоит из трубчатого бурава, один конец которого заканчивается режущей кромкой, а второй снабжен четырехгранным хвостовиком для крепления на нем ручки-футляра. Футляр-вороток представляет пустотелую трубу, выполняющую роль ручек и служащую футляром для укладки бурава и экстрактора (ершика).

Введение бурава в ствол дерева производится путем легкого нажатия на рукоятку и плавным вращением по часовой стрелке. При ввинчивании бурав следует ориентировать так, чтобы он попал в сердцевину дерева. Когда бурав полностью завернут в ствол, в него вводят экстрактор, после чего выворачивают на несколько оборотов назад и с помощью экстрактора извлекают керн. Обратным движением бурав извлекают из ствола дерева. С первого ввода трудно внедрить бурав строго в сердцевину, поэтому следует повторно вводить его, глазомерно корректируя направление. На извлеченном керне по годичным слоям подсчитывают возраст от периферии до сердцевины дерева и измеряют прирост по радиусу за интересующий период времени.

Возрастной бурав отличается от приростного тем, что значительно длиннее и позволяет определять возраст дерева диаметром до 80 см, тогда как приростной ввинчивают в ствол на несколько сантиметров.

Измерение ширины годичных колец производят линейкой, бинокулярной или микрометрической лупой. Для облегчения этой работы в Швеции выпушена специальная машина системы " Эклунд".

В нашей стране изготовлен аппарат ВО5, предназначенный для автоматического подсчета и измерения годичных слоев на кернах или срезах.

При выполнении таксационных работ для облегчения счетно-вычислительных операций применяют различные таблицы, шкалы, графики, номограммы. Этот справочный материал служит своего рода вспомогательным таксационным вычислительным средством. Как правило, таксационные работы сопровождаются большим количеством вычислений. С целью облегчения и повышения точности результатов в последние годы широко внедряются специальные программы на ПК.