Puhek, Vladimir

Digital repository of Slovenian research organizations

GDK: 522--017.1MOZNOSTI RACIONALIZACIJE N POVCENruINKAKOVOSTI IZMERE VISINE DREVES ZUPORABO1ASERSKEGA MERILCA DOLZINVladimir PUHEK'lzvledekelanek obravnava merjenje vi5ine dreves in prve izku5nje izmere z laserskim merilcemdolZin v kornbinaciji s padomerom. Uporabnost tega nadina merjenja viiine ocenjujeavtor ob primerjavi z viSinomerom Suunto na osnovi rezultatov statisti6ne analiiemeritev. Teii56e je na analizi porabe 6asa za izmero viSine enega drevesa pri enem indrugem na6inu izmere. Na kratko so prikazane 5e prednosti in pomanjkljivostifaserskega merilca v primerjavi z dosedanjimi pripomodki za izmero lineamih doEin,kamor spada tudi merjenje vi5ine. Na koncu obravnava avtor moinosti uporabe laserjapri drugih meritvah v gozdu in opozarja na nekatere potrebne izpopolnitve merilca, ki -binjegovo uporabnost 5e izbolj5ale.Kljucne besede: /aserski merilec dotiin, visina drevesa, merjenjePOSSIBILITIES OF RATIONALISATION AND BETTER QUALITY OFTREE HEIGHT MENSURATION USING LASER FOR MEASURINGLENGTHAbstre'ctThe paper discusses mensuration of the heights of trees and experience gained so farin using laser for measuring length in combination with a clinometer. The applicability ofthis method is evaluated in comparison to a Suunto altimeter using results of a statisticalanalysis of measurements. The paper mainly deals with the analysis of time required formeasuring the height of a tree using the two methods. Advantages and drawbacks oflaser are also outlined in comparison to the application of Oevices so far used formeasuring linear lengths, including the measurement of height. In conclusion, the authorpresents possibilities of the application of laser for other kinds of measurement in theforest and stresses the need for some improvements, which would even extend itsapplicability.Key words: laserfor measuring lengths, tree, height mensuntionTa_9., slrok. svetnik, Biotehni5ka f kulteta, Oddelek za gozdarstvo, 1000 Ljubljana, Ve6na pot83, SLO210 Zbomik gozdarslva in lesarstva, 501 UVODEden od pomembnej5ih dendrometrijskih znakov je viSina drevesa, zato je bilaizmera vi5ine 2e zelo zgodaj predmet obravnave v gozdarski znanosti in v praksi.Poznavanje viSine, zlasti viSine kot parametra sestoja, ni pomembno samo napodrocju dendrometrije, ampak tudi v razlidnih drugih gozdarskih disciplinah.Tudi vecina doslej izdelanih najrazlicnejSih volumenskih in sestojnih tablic ima zaosnovo prav ta parameter.2 MERJENJE VISINE DREVESVi5ina drevesa je linearna velikost in merjenje viSine spada med linearne meritve(Husch, Miller, Beers 1972\. Gre za izmero dolZine vertikalne daljice, vendar zaposeben primer izmere, ko eno krajiSie fizicno ni dosegljvo. Zato je trebauporabljati metode posredne izmere in tem metodam ustrezne pripomo6ke. Pravdejstvo, da vrh drevesa neposredno ni dosegljiv, daje izmeri vi5ine svojstvenpecat.Pri merjenju lineanih velikosti uporabljamo razlilne pripomodke in instrumente,kot so merilni trakovi in opticne priprave. V novej5em casu so se pojavili novipripomocki, ki temeljijo ali na hitrosti zvoka ali na hitrosti svetlobe. Govorimo oultrazvodnih in svetlobnih merilnih napravah.2.1 Kratko o nadelih merjenja viSineRazvoj na podrocju merjenja vi5ine dreves je Sel preko prvotnih naprav zamerjenje na osnovi podobnosti trikotnikov in uporabe nekakinega receptorja -fetve dolZine 4 ali 5 m pa vse do dana5njih vi5inomerov na trigonometrijskiosnovi. Trigonometrijski nacin izmere in optidno odmerjanje vnaprej dolocenerazdalje od drevesa do merilca je v rabi 2e dali casa in je skoraj edini nacinizmere. To bi lahko pomenilo, da je dober in da so se ga gozdarji navadili.V literaturi s tega podrocja so se sicer obdasno pojavljale nekatere modifikacijetrigonometrijskega n iina, vendar niso pomenile bistvenega izbolj5anja, zato se vpraksi niso uveljavile.Tudi v naiem gozdarstvu 2e vsaj pol stoletja "vlada" trigonometrijski nacinmerjenja vi5in. Zaradi pomanjkanja dobrih vi$inomerov in pojava slabihPuhek: MoZnosti racionalizacUe in povedanja kakovosti izmere visine dreves... 211ponaredkov izvirnega Blume-Leissovega vi5inomera je bila v preteklosti kakovostizmere velikokrat slaba in dobljeni podatki nezanesljivi. Sele z viiinomeromSuunto, ki ima natandno optiko za odmerjanje razdalle in druga6en na6inmerjenja, smo dobili zares dober in zanesljiv instrument. Pri tem visinomeruodditavamo vi5ino kontinuirano (sledilno). Tu ni nikakr5nega spro2anja inaretiranja kazalca (ker ga sploh nima), kar je bilo zna6ilno za visinomere tipaBlume-Leiss, Haga in 5e nekatere druge.Trigonometrijski nadin izmere temelji na izmeri vertikalnih kotov ., (kot medhorizontalo in vzno4em drevesa) in p (kot med horizontalo in vrhom drevesa) privnaprej izbrani oddaljenosti L, to je horizontalni oddaljenosti merilca od drevesa.Vi5ino drevesa dobimo potem po enadb; 11=l'r,(tga+tgp). Zanimivo pri tem je, da jevi5ina drevesa definirana kot navpidna razdalja od vznoilja do vrha drevesa in nekot dejanska dolZina drevesa. Ker pa je razlika med obema le pri po5evnorastodih drevesih in ker je obidajno majhna, se gozdarji r4e odfodamo zaugotavljanje vi5ine. Morda je vzrok tudi v tem, da je ugotavljanje dol2ine teZje odugotavljanja viSine.2.2Telave pri merjenju visineZaradi nekaterih posebnosti v gozdu je uporaba vi5inomerov, kl zahtevajoodmerjanje vnaprej izbrane oddaljenosti merilca od drevesa, oteZena ali celonemogoCa. lzjema pri tem ni niti vi5inomer Suunto, saj je tudi pri njem nadinodmerjanja enak kot pri drugih vi5inomerih. Najvecja in najpogostejia ovira priodmerjanju razdalie je slaba vidnost merilne letvice zaradi podrasti. poleg teganam vdasih povzroda teZave tudi samo obe5anje letvice na deblo. Tudi pogostonapacno odmerjena razdalla zaradi napake v optiki ter napaka zaradi skakanjakazafca pri sproZanju ali pri aretiranju so vzroki za pojav napak pri izmeri. Vse tonas sili k iskanju in preizku5anju novih pripomoekov in novih nacinov izmere. Semspada tudi obravnavani primer uporabe laserja v kombinaciji s padomerom. Znjim naj bi bili re5eni predvsem problemi v zvezi z ugotavljanjem razdalje medmerilcem in drevesom.212 Zbomik gozdarstva inlesarstva, 503 UPORABA LASERJA PRI MERJENJU VISINE DREVESUporaba laserja pri izmeri vi5ine dreves 5e ne pomeni izmere vi5ine z laserjem,kajti faser je tu samo instrument za tzmero razdalle med drevesom in merilcem.Za izmero vi5ine je treba imeti 5e padomer, s katerim izmerimo vertikalna kota ctin 9. Gre za trigonometrijsko nadelo izmere in za vi5ino velja splo5no znanaenadba H=L,',(tgcr+tgp) oziroma lJ=l*(a"7.+9r"\1100, ce smo vertikalna kota odditaliv o/o. Ker pa je razdalja L poljubna (izberemo jo tako, da sta dobro vidna vrh invzno2je drevesa), je treba viSino v enem ali drugem primeru 5e izradunati.Podoben nadin izmere, ki tudi zahteva izradun vi5ine, je znan iz literature kotsistem JOHANN (Kramer, Akca, 1982). Tudi nekoliko druga6en sistem KRAMER(Kramer, Akca, 1982) oziroma CURTIS-BRUCE (Husch, Miller, Beers, 1972),zahteva izradun viSine (na osnovi dol2ine letve, prislonjene na deblo in izmerjenihvertikafnih kotov na vrh drevesa, vrh letve in vznoZje drevesa ter hkrati vznoilieletve).Pri merjenju vi5ine dreves s klasidnimi vi5inomeri je vnaprej izbrana in optidnoodmerjena razdalja, tudi v primeru da je optidna naprava brez napake, prevelikaza vrednost polmera drevesa. Zaradi tega je dobljena viSina podcenjena, kar pa vpraksi obidajno zanemarjamo. Pri merjenju razdalie od merilca do drevesa zlaserjem lahko to napako odpravimo. Razdalji L dodamo polmer debla(Lr.rl+d r't2Oo), ce je horizontalni snop laserskega Zarka zadel deblo na tejvi5ini. 0e pa je laserskt 2arek zadel deblo viSje, je treba odcitani razdalit dodatipofmer debla, zmanj5an za vrednost padca premera do viSine Zarka aliLr.o;L+dr sl2}O-(L*tgcr-1.3)*0.0t , de vzamemo padec premera 1 cm na 1 m.Obicajno pa tako natancne razdalje ne potrebujemo. Zadostuje, da zmanjSanjepolmera do viSine laserskega Zarka samo ocenimo.3.1 Prakticni preizkus uporabnosti laserja pri izmeri vi5ine drevesLaserski merilec smo pri merjenju vi5ine dreves prvic uporabili lani na Pokljuki.lzkazalo se je, da je ta nadin izmere hiter in enostaven. Ker pa pri tem nismoizvedli 5e primerjalne izmere na klasidni nadin in nismo ugotavljali porabe casa(5lo je za povsem operativno izmero zaradi ugotavljanja lesne zaloge), nismomogli izvesti statisticne analize. Da bi lahko objektivno izvrednotili prakticnouporabnost laserja pri merjenju vi5ine dreves, smo zato letos opravili v gozduPuhek: Moilg$Lragtonalizacije in povedanja kakovosti izmere vi5ine dreves...Meja pri Kranju 5e primerjalno izmero in ugotavljali porabo 6asa za izmero visineposameznih dreves.3.2 Metoda delaV preteZno smrekovih sestojih na ravnini smo izbrali tri kvadratne ploskvevelikosti 30 m. Na teh ploskvah smo izmerili vi5ino vseh dreves (40, 4A in 68) zvi5inomerom Suunto ter s padomerom v kombinaciji z laserskim merilcem razdaljena drugi strani. lzmero sta opravila dva merilca.Prvo ploskev smo imeli za poskusni poligon. Tu je 5lo bolj zaposkusno merjenjein ugotavljanje stopnje skfadnosti med obema merilcema glede porabe tasa zaizmero pri enem in drugem nadinu. Na preostalih dveh ploskvah pa je Sto zares intu sta merilca opravila izmero vsak na svoji ploskvi. Glede na to, da sta bilamerilca glede natandnosti merjenja viSin z vi5inomerom Suunto in s padomeromdobro usklajena 2eiz podobne prej5nje izmere (Puhek, 1996), je bila tu glavnapozornost posvecena porabi dasa za izmero.V porabljeni 6as za izmero viSine enega drevesa so bila zaleta vsa potrebnaopravila za izmero. Pri izmeri z vi5inomerom Suunto je bilo to: prihod k drevesu,obe5anje merilne letvice, izmera premera, odmerjanje razdalje (20 m, le vposameznih primerih 30 m), viziranje in odcitavanje vi5ine in zapisovanje vsnemalni list. Pri izmeri s padomerom in laserjem pa je bilo v skupni porabljenicas zajeto: ugotavljanje razdalp L z laserjem, izmera vertikalnih kotov ct in p,izmera premera drevesa in zapisovanje v snemalni list. Pri obeh na6inih izmeresmo cas od kondanega zapisa naprej Steli k izmeri vi5ine naslednjega drevesa.3.3 Rezultati preazkusaPresku5njo znacilnosti razlik med srednjima vrednostima - povprecnim trajanjemizmere vi5ine enega drevesa, smo izvedli s t-presku5njo po metodi parov in pometodi neodvisnih vzorcev. Za uporabo obeh metod smo se odlocili iz dvehrazlogov. Prvi6, zanimalo nas je, 6e bosta oba preizkusa skladna gledeznadilnosti oziroma nezna6ilnosti razlike. Drugic, deravno je bil obravnavaninacin izmere na prvi pogled tipiden primer za metodo parov (dva razlidnapostopka na istem drevesu) , 2e z malo premisleka lahko ugotovimo, da uporabametode parov tu ni povsem na mestu. Namred, Ze samo iskanje stoji5ca za213in lesarstva,50izmero je bilo pri eni metodi druga6no kot pri drugi; pri merjeniu z vi5inomeromSuunto je bila oddaljenost merilca od drevesa konstantna, medtem ko se je primerjenju z laserjem spreminjala od drevesa do drevesa. Metoda parov bi bilakorektna fe v primeru, 6e bi pri obeh metodah uporabili za izmero isto stoji56e. Vopisanem primeru pa tega nismo storili, ker smo izmerili vse viSine najprej po eniin Sele nato 5e po drugi metodi.Preglednica 1 Presku5nja znacilnosti razlik med povprednim trajanjem izmere viSineenega drevesa ( t-test po metodi parov)Razlika v povprecnem trajanju izmere vi5ine drevesa z laserjem in padomerom naeni ter vi5inomerom Suunto na drugi strani je na ploskvi A statistidno znadilna,medtem ko je na ploskvi B neznadilna. Vzrok za tak5en izid je v razlidnem nadinumerjenja razdalje L z laserjem.Zaradi mofne sondne svetlobe je bil laserski larek na deblu slabo viden, kar jeizmero modno oviralo. Merilec na ploskvi A je spremenil nacin merjenja tako, daje meril na drevo z laserjem, prislonjenim na oko, medtem ko je merilec na ploskviB vztrajal pri obicajnem nadinu, to je pri merjenju z laserjem ob telesu.Pregtednica 2 Presku5nja zna6ilnosti razlik med povprecnim trajanjem izmere vi5inedrevesa z laserjem/padomerom in Suunto.vi5inomerom (t-test po metodineodvisnih vzorcev)Ploskev StevilodrevesNa6inizmereTrajanjelminlStand.nap. SE t-vredStopinjeprost. P-vrednostA 48 I-ASER 1.7367 0.084SUUNTO 2.0958 0.063Razlika sredin -0.3592 0.097 -3.69 47 0.001B 68 LASER 2.0674 0.091SUUNTO 2.0515 0.037Razlika sredin 0.0159 0.095 0.17 67 0.867Ploskev StevilodrevesNacinizmereTrajanjelminlStand.nap. SE t-vredStopinjeprost. P-vrednostA 48 I.ASERSUUNTO1.73672.09580.0840.063 -3.44 94 0.001B 68 LASERSUUNTO2.06742.05150.0910.037 0.16 134 o.872Puhek: Mo2nosti racionalizacije in pove6anja kakovosti izmere viSine dreves... 21See primerjamo rezultate iz preglednice 2 z rezultati iz preglednice 1, lahkougotovimo, da sta oba t-preizkusa med seboj skladna.Se beseda o ugotovljeni razliki med obema nadinoma izmere na ploskvi A. Naosnovi prvih izku5enj z laserjem smo pred pridetkom preizku5nje pridakovali, dabo razlika med laserjem in viSinomerom Suunto glede povpredne porabe 6asa zaizmero vi5ine drevesa vedja, kot smo jo kasneje ugotovili. Vzroka, da razlika nibifa bolj oditna, sta vsaj dva. Prvi je ta, da je bilo ugotavljanje razdalje z laserjemzaradi mo6ne sondne svetlobe teZavno in zamudno. Drugi pa je ta, da so bilipogoji za optidno odmerjanje razd alje z viSinomerom Suunto idealni, kajti naploskvah ni bilo nikakrSne podrasti, ki sicer ta naiin izmere lahko modno ovira.Na osnovi rezultatov preizkusa na ploskvi A je mogode pridakovati, da bi bilaizmera vi5in s pomo6jo laserja tudi v neugodnih pogojih za laser hitrej5a odklasidnega nadina izmere za nalmanj 20 o/o, ee ne upoitevamo porabe dasa zaizradun viSine, ki jo lahko opravimo doma. In kaj pomeni teh 20 % prihranka dasav resnici? To prakticno pomeni, da lahko v enakem 6asu izmerimo 60 visinnamesto 50, 12O namesto 100, itd. Povecano Stevilo meritev pa pomeni vedjozanesljivost in ve6jo kakovost ocenjevanja. Seveda pri pogoju, da pri izmeri niprisotna sisternatidna napaka.Oglejmo si 5e, kako zamudno je lahko merjenje razdalj z laserjem v razmerahslabe vidnosti laserskega2arka. Na ploskvi 1, ki je bila poizkusni poligon in jezato v pregfednicah 1 in 2 ni, je eden od meritcev izmeril prvih 23 razdalj zfaserjem na obidajni nadin (iz rok ob telesu), ostalih 1T pa od odesa. Vpreglednici 3 so podani rezultati primerjave teh dveh nadinov merjenja gledepovprednga trajanja izmere vi5ine drevesa.Preglednica 3 Presku5nja znacilnosti razlik v povpredni porabi 6asa za izmeroH:t? f'f ::?iJ, i?*u;si" un a n a 6i n a m e rj enj a (t-p re s ku 5 nja p oNa6inmerjenjaStevilomeritevTrajanjelminlStand.napaka SE t-vrednostStopinjeprost. P-vrednostIZ ROKOD OEESA23173.14571.9629o.262o.141 3.98 38 0.o0021E Zbomik gozdarstva in lesarstva, 50zaradi 6esar je ni mogode povsem nevtralizirati. Ce k temu dodamo 5eobdutljivost na zvok in zradni tlak ter na dasovne spremembe velikosti napake(velikost napake se lahko spreminja med delom), lahko samo ugotovimo, da jeuporabnost ultrazvocnih merilcev omejena.Merilec razdalj na osnovi hitrosti svetlobe - LASER (Light Amplification byStimulated Emission of Radiation) je po prvih izku5njah veliko bolj5i odultrazvocnega. Poleg zelo velike natancnosti je tudi zanesljiv, saj ni obcutljiv nena vremenske razmere in ne na ropot. Edini pogoj za zanesljivo izmero je, da imafaserski 2arekdim bolj prosto pot do tar6e ali cilja. Sicer pa tudi morebitne manj5eovire (listje, vejice) izmere ne prepredijo.Ob uporabi laserskega merilca doliin skupaj z nekaterimi drugimi rnerilnimipripomo6ki se nam pogosto poraja 2elja, da bi bili vsi ti pripomodki vgrajeni vlaser. To sta na primer busola in padomer, zelo koristna pa bi bila tudi kotnaprizma in 5e kaj. S tem bi dobili novo, zelo uporabno pripravo za nairazlidnej5emeritve. ee bi imeli poleg tega 5e manj5i radunalnik Zepnega tipa, bi lahkoupravi6eno govorili o univerzalnem gozdarskem instrumentu.5 SUMMARYTree height, one of the most important parameters of a stand, is a frequent subject ofdiscussion in forestry theory and practice. Height determination often causes problemspertaining to the nature of the forest. lt requires pecial measuring devices and tools forindirect measurement, since a tree is an object whose height cannot be physicallymeasured.When height is measured by triangulation, the difficulty lies mainly in the determinationor measurement of the distance from the tree to the optical range finder. Opticalmeasurement, which is an elegant solution, often cau.ses problems because of poorvisibility of the multi-range target. This problem could be solved by the use of laser formeasuring lengths, which requires no multi-range target.Results of a laser test and a comparison with a Suunto altimeter, the best altimeter atpresent, show that laser application in combination with a clinometer can efficientlyreplace the method for tree measurement used so far. Even in conditions unfavourablefor laser application (strong light, which diminishes the visibility of a laser beam on atrunk) the time needed for measurement could be reduced by at least a fifth.The experience with laser gained so far indicates that laser can also be successfullyused for other measurements in the forest. lts application would contribute not only tothe accuracy and reliabili$ of measurements but would also etfect a considerable savingin time. Because individual measurements would be canied out more rapidly, thenumber of measurements could be increased, which is essential for better quality. Thisis of considerabfe importance in the present conditions of the application of differentrepresentative methods for the determination of the state and development of standswithin the framework of forest management and research.6 VIRIHOCEVAR, M., 1995. Dendrometrija - Gozdna inventura. Univeza v Ljubljani,Biotehni5ka fakulteta, Ljubljana - 274 str.HUSOH, 8., MILLER, c., BEERS, T. w., 1972. Forest Mensuration - John wifley &Sons, New York - 410 str.KRAMER, H., AKCA, A, 1982. Leitfaden fuer Dendrometrie und Bestandensinventur - J.D. Sauerlande/s Vedag, Frankfurt a. M. - 251 str.PUHEK, V., 1996. lzmera vi5ine drevesa brez odmerjanja razdalje od merilca dodrevesa. Zbomik gozdarstva in lesarstva 48, Ljubljana - 153-192.

Possibilities of rationalisation and better quality of tree height mensuration using laser for measuring length

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Digital repository of Slovenian research organizations