Таксация насаждений, лесосечного фонда и лесной продукции

 

7. Таксационные приборы и инструменты

 

Таксационные измерения ведутся с помощью определенного набора приборов и инструментов. Часть из них используется не только в лесном деле, но и в других сферах жизнедеятельности человека.

Применительно к лесотаксационным измерениям используемые приборы и инструменты можно классифицировать по их назначению:

• для измерения длины ствола и его частей, а также для измерения длин линий на местности;

- для определения диаметров  растущих деревьев, срубленных

деревьев и бревен;

- для определения высот  растущих деревьев (высотомеры);

- для определения сумм  площадей поперечных сечений  древостоя (угломеры);

- для определения возраста  и прироста деревьев по диаметру

(возрастные и приростные  буравы);

- прочие приборы и  инструменты.

К первой группе относятся: мерные шесты, складные метры, рулетки, мерные ленты, мерные тросы.

            Мерные шесты изготавливаются непосредственно в лесу из стволиков кустарников и служат для разметки срубленных модельных деревьев. При разметке шестов для удобства обмера кора снимается через каждые 10 см.

Складные метры и рулетки, используются в быту и широко известны. Следует, однако, отметить, что матерчатые рулетки при длительном использовании растягиваются, что влечет за собой систематическую ошибку. Металлические рулетки  часто ломаются и при починке (склепывании) длина их уменьшается, что при невнимательности исполнителя измерений также  может повлечь за собой систематическую ошибку.

Мерные ленты могут быть использованы как для измерения стволов срубленных деревьев, так и при съемочных работах на местности.

Мерные тросы обладают определенным преимуществом, т.к. не растягиваются и не ломаются при длительном использовании.

Определение диаметров древесных стволов или отдельных их частей ведется с помощью мерных скоб, мерных вилок, шаблонов.

Мерная скоба предназначена для определения диаметров торцов бревен и представляет из себя линейку с металлическим крючком на одном из концов. Линейка градуирована с одной стороны сантиметровыми, с другой стороны - полусантиметровыми делениями. При замере диаметра бревна линейку прикладывают к середине торца, зацепляя крючок за край среза. Отсчет деления ведется от крючка к ручке.

Мерные вилки бывают  самых различных конструкций В основу преобладающей части различных типов данного инструмента положен метод конечных точек, по которому толщина ствола определяется как расстояние между конечными точками диаметра Наиболее распространенным инструментом для определения диаметра является вилка, имеющая вид штангенциркуля. Она может быть изготовлена из различных материалов дерева, текстолита, металла. В отечественной практике использовались и используются инструменты, основанные на данном принципе, но имеющие незначительные конструктивные различия (мерные вилки: Никитина,  Яхимовича,  Андреева).

Наиболее часто используемая вилка Никитина выполняется чаще всего из текстолита. Она состоит из мерной линейки и двух ножек: подвижной и неподвижной. Линейка имеет длину 90 см. Она градуирована полусантиметровой шкалой. Цифры проставлены через 2 см, значения середин четырехсантиметровых ступеней толщины – градаций по диаметру (4; 8; 12; 16 и т.д.) - выполнены более крупно. Подвижная ножка легко  передвигается вдоль линейки. Неподвижная ножка может фиксироваться в двух положениях:

- в первом она находится в  начале шкалы, позволяя делать  замеры конкретных диаметров;

-  во втором она сдвинута  по шкале на 2 см (то есть на  половину ступени), что делает  более удобным процесс перечета  по четырехсантиметровым ступеням толщины, так как значение ступени будет соответствовать последней крупной цифре находящейся у подвижной ножки.

При измерении диаметров ножки мерной вилки должны быть параллельны между собой и перпендикулярны мерной линейке. Замер диаметра необходимо вести, касаясь ствола в трех точках.

Мерная вилка является достаточно универсальным инструментом – с помощью нее можно определить и высоту растущего дерева.

Инструменты, используемые для определения высоты ствола (высотомеры), построены в основном на геометрическом и тригонометрическом принципах. Н.П.Анучин, опираясь на классификации высотомеров предложенных Ф.Корсунём и Ж.Парде предлагает следующее деления:

• высотомеры, основанные на принципе подобия треугольников (мерная вилка, высотомеры Фаустмана, Вейзе, Христена, маятниковый высотомер и т.п.);

- высотомеры, базирующиеся  на тригонометрических построениях (высотомеры Блюме-Лейса, Хага, Никитина, высотомер - эклиметр и т.п.);

-   оптические высотомеры (высотомер Анучина).

При измерении высот мерной вилкой на ее подвижную ножку наносят деления, а на неподвижную привязывают шнур отвеса. Место прикрепления шнура совмещается с нулевым делением на подвижной ножке, когда она вплотную придвинута к неподвижной.

Если измерения ведутся на ровной местности, измерения заключаются в следующем

- измеряется базовое  расстояние, т.е. расстояние от основания  дерева до наблюдателя ;

- подвижную ножку отодвигают  от неподвижной на число сантиметров,  равное числу метров в базовом  расстоянии;

- после этого визируют  по неподвижной ножке на вершину дерева - цифра, стоящая против деления на подвижной ножке, которое пересекает шнур отвеса, определяет длину линии ;

- к полученному результату  прибавляют высоту до глаза  измеряющего и получают высоту  дерева.

Если наблюдатель находится выше основания дерева, сначала визируют на вершину и делают отсчет, затем направляют неподвижную ножку на основание дерева. Отвес становится на другую сторону от нуля. Для получения высоты дерева числа, полученные при обоих отсчетах, складывают.

Если наблюдатель находится ниже основания дерева, также производят два отсчета – на вершину и на основание,  затем вычитают второй из первого, в результате чего и получают высоту дерева. Точность определения высоты мерной вилкой ± 0,5 м.

В основе действия высотомера - эклиметра, высотомера Никитина и т.п. лежит способ определения высоты дерева, основанный на том, что отношение высоты дерева (Н), уменьшенное на величину (h), равную расстоянию от земли до глаза наблюдателя, к расстоянию (А) от дерева до пункта, из которого визируют на вершину дерева, является тангенсом угла a, образуемого базисным расстоянием и линией визирования

,        

то есть  

 

.  

 

Высотомер-эклиметр рассчитан на базисные расстояния 10; 15 и 20 м (а высотомер Блюме - Лейса, входящий в эту же группу,  имеет базисные расстояния 15; 20; 30 и 40 м).

Большинство современных высотомеров снабжены дальномерами для определения базисного расстояния.

Н.П.Анучиным сконструирован так называемый оптический высотомер.

 В оптическом высотомере лучи света, идущие от измеряемого дерева, проходят через рассеивающую линзу, что позволяет получать мнимое прямое изображение дерева сильно уменьшенного размера.

Высотомер имеет две шкалы, соответствующие двум базисным расстояниям - 15 и 20 м.

При измерении высоты нижнее нулевое деление шкалы нацеливается на корневую шейку дерева, при этом вершина дерева отсечет деление, определяющее его высоту.

В настоящее  время  ряд иностранных  фирм  выпускают  лазерные и ультразвуковые  высотомеры,  однако в отечественной  практике таксации они  используются  достаточно  редко,  так как  весьма  дороги.

Приборы и инструменты, предназначенные для автоматического определения сумм площадей поперечных сечений деревьев в древостоях, называются угломерами, т.к. позволяют построить на местности так называемый “критический угол”, равный 137 /.

Этот угол обладает следующим свойством: площадь любого круга, перекрывающего данный угол на любом расстоянии от его вершины, относится к площади большего круга (в центре которого находится вершина угла) как 1/10000 (т.е. соответствует отношению площади одного метра квадратного и одного гектара).

Это свойство угла и позволяет автоматически определять сумму площадей сечений древостоя на гектаре (подробнее об этом будет сказано в разделе, посвященном измерительной таксации).

Способ разработан и предложен австрийским ученым Вальтером Биттерлихом, им же предложен простейший инструмент для построения критического угла, называемый полнотомером Биттерлиха

Инструмент состоит из деревянной рейки длиной 1 м и прицельной рамки с предметным диоптром величиной 2 см, что дает отношение 2 : 100 или 1 : 50.

Величины рейки и рамки могут меняться, но соотношение должно оставаться постоянным.

Отечественная промышленность выпускает полнотомер телескопический (ПТ), имеющий раздвижную рамку и четыре предметных диоптра (величиной 8,54; 10,65; 15,0; 21,15 мм), рекомендуемых для древостоев с различным средним диаметром при различной площади лесотаксационного выдела.

Определение сумм площадей сечения заключается в следующем. Инструмент поднимается на уровень глаз, ставится в горизонтальное положение и прижимается  к нижней части глазницы. Через диоптр производят визирование растущих деревьев в древостое на высоте 1,3 м. Поворачиваясь по кругу, подсчитывают те деревья, стволы которых закрывают просвет прицела. Деревья, лишь касающиеся линий прицела угла, считают два за одно. Таким образом, при полном обороте закладывается круговая реласкопическая пробная площадь. Количество учтенных деревьев равняется сумме площадей поперечных сечений деревьев, выраженной в квадратных метрах. Для получения конечного результата в таксационном выделе закладывается несколько круговых площадок и по этим данным устанавливается среднеарифметическая величина.

Для установления сумм площадей сечения Н.П.Анучиным предложен оптический прибор – “призма Анучина”. Основу прибора представляет клиновидная призма, которая ставится на уровень глаза с таким расчетом, чтобы линия визирования, идущая от глаза к оцениваемому дереву, была перпендикулярна к боковой стороне (пласти) клиновидной призмы. Эта линия должна быть направлена на ствол дерева в точку, находящуюся от земли на высоте 1,3 м.

Визируя через призму на часть ствола, находящуюся на высоте 1,3м, одновременно необходимо смотреть и поверх призмы с тем расчетом, чтобы увидеть следующую часть ствола, непосредственно примыкающую к отрезу ствола, наблюдаемому через призму. При таком одновременном рассматривании ствола через призму и поверх ее мы увидим, что призма будет смещать в сторону  отрезок ствола, попадающий в поле призмы.

Это смещение происходит в результате преломления призмой лучей, идущих от дерева к глазу таксатора. Если смещенная часть не отделилась от ствола, то такой ствол подлежит учету.

Когда смещенный отрезок ствола выйдет за его пределы (окажется как бы оторванным от ствола), такие деревья в число учитываемых не включается.

Могут оказаться промежуточные случаи, когда смещенная часть ствола имеет трудно уловимое глазом касание с не смещенной частью ствола. В этих сомнительных случаях два дерева принимаются за одно дерево, подлежащее учету.

Для повышения точности измерения Наставление по отводу и таксации лесосек в лесах Российской Федерации (М:1993) рекомендует в сомнительных ситуациях, при работе с шаблоном и призмой Анучина, производить контрольные измерения, заключающихся в промере расстояния до вертикальной оси дерева от центра площадки (L) и измерения диаметра ствола в плоскости, перпендикулярной линии визирования на высоте груди (d1,3). Если отношение L : d1,3 меньше или равно 50, или полудиаметр ствола, условно выраженный в метрах, больше или равен расстоянию от центра площадки до вертикальной оси дерева, то дерево учитывается.

Пример: При диаметре ствола 20 см полудиаметр в метрах равен 10, а расстояние до дерева – 9,5 м.

Если же отношение L : d1,3 больше 50 или полудиаметр ствола в метрах меньше расстояния до дерева, то дерево не учитывается.

Пример: Если диаметр ствола 20 см (полудиаметр – 10), а расстояние до него 10,5 м то этот ствол не учитывается.

При работе с угловым шаблоном исполнитель находится в центре площадки, а при работе с призмой Анучина исполнитель располагается таким образом, чтобы призма находилась над центром площадки.

Визирование призмой на каждое дерево следует производить индивидуально, т.е. для оценки каждого дерева призма поднимается на уровень глаз, визируется на дерево и опускается. Этим приемом устраняется возможная путаница учтенных и неучтенных стволов, кроме того, не притупляется острота зрения исполнителя.

При определении величины суммы площадей сечения на горных склонах в величину результата измерения вводится поправка на уклон местности.

Проверка полнотомеров (шаблона и призмы) не требует специального оборудования и заключается в проверке точности вписывания листа белой бумаги размером 40  на 40 см в прорезь шаблона с раствором 2 см при расстоянии до него 20 м или точности смещения этого листа призмой  на свою величину.

К категории инструментов, предназначенных для определения возраста и интенсивности роста деревьев  в толщину, относятся:

возрастной бурав, приростной бурав, приростной молоток.

Бурав  представляет собой пустотелую трубку, имеющую с одного конца винтовую нарезку. Другой конец трубки имеющий четырехгранную форму, вставлен в поперечное отверстие второй трубки, которая служит ручкой бурава и в то же время его футляром.