1. 研究目的与意义

随着科学的不断发展，国内外在现代化树木测量仪器研究方面所取得的成果提高了大面积森林资源清查的效率，但在测量立木直径这一单项树木因子的过程中，国内外实验林场主要使用来测量树木的直径的还是围尺和轮尺，或者是全站仪等先进测绘仪器的常规化使用，这些测量方法在精度上都略显不足。

国际上通常认为树干的真实直径值在接近树木4.5英尺约高处的直径，并将此高度简称为bhd（diameteratbreastheight）。国内在测量单株立木直径时，很多是依靠操作人员的经验估计出的位置，用卷尺测量树木的周长，然后计算得出树木的直径值，或采用按圆周长等于二倍直径关系和卷尺一样在尺上刻画刻度的测径围尺来直接读取树木的直径值，作业过程需要人工读取、记录测量数据及对数据的处理，测量速度较慢，劳动强度大，而且不便于对数据的统计和管理。

由于树木的直径信息是树种生长特征分析、树径生长动态变化研究及树木材积调查中的重要基础信息，因此对实现树木直径信息自动识别和记录工具的研究具有重要意义。本课题开发了一种可代替测径围尺作业的专用于树木直径测量的仪器：树木生长测量尺，仪器的开发目的是为了使测量尺的精度与使用时限有一个较大的提升，在不影响树木自然生长的状态下真实的，实时的记录树木的生长状态，以便对树木的生长特征，动态变化研究及树木材积调查有一个准确的分析。仪器采用液晶显示器对测量结果进行实时显示，测量者可根据显示器显示的文字提示信息进行相关操作。测量仪一次能存储约组数据，并可通过串口通信将数据输入机中。鉴于国际标准及我国大多以树干作为胸径的测量高度，笔者在系统中添加了测高电路的设计，以使操作人员迅速、准确地确定树干1.30m-1.40m的测量位置。

2. 国内外研究现状分析

1国内树木测量仪器研究现状：

20世纪末，林业勘测单位从事的年次的森林资源连续清查定位还处于罗盘仪导线测量、手工记录阶段，记录、统计功效慢，外业工作量较大，在一定程度上影响了清查的效率和结果的精确性及可靠性性。同时，在进行实际森林资源可持续发展能力的评价过程中，一般也是采用手工方法获取指标数据、分配权重和计算，指标获取较困难，计算周期较长。然而，现代化的林业是以精准林业、虚拟林业、智能化和网络化林业为目标的系统工程，其基础工作就是林业各项数据的自动测算。

在森林资源经营管理中树木的高度、直径、树冠等因子的测量是它的重要基础信息。全站仪是20世纪70年代以来出现的集测距、测角及数据自动处理于一体的现代化测绘仪器，90年代中期，美国、英国、德国等国在林地面积测量、树高测量中初步应用了全站仪。全站仪在树木因子测量中的应用，不仅提高了测量的速度、精度和效率，更重要的是不用伐倒林木和爬树，在不对林木有任何损失的情况下就可以自动、实时获取测树因子。全站仪可以准确地测定每株树的三维坐标、树高、胸径、林地面积，及利用测量数据计算树木的材积。

目前，国内正在研究有关将立体视觉技术和数字近景摄影技术应用于森林资源调查的可行技术路线，实验结果表明，在测量树高、胸径及树冠体积中都可以应用这两种技术的测量系统，但这两项技术都还处于初步实验阶段。

3. 研究的基本内容与计划

在构建树木生长模型的过程中，树木生长测量尺的测量精度决定了树干这一部分的模型的精准度，因此在测量树木胸径变化量时，要对树木生长测量尺的结构进行优化设计，进行树木生长测量尺测量精度的研究，对利用数学统计方法和点图分析方法研究其精度，要使树木生长测量尺的精度达到一个比较高水平。

对于同一高度树木胸径进行不同方法的测量试验，设计试验方案，分析树木胸径的变化范围，并反复进行多次测量，检验试验结果是否与设备的理论精度和预期设想满足，分析原因并提出改进方法。

所有数据处理要求公式准确、计算合理，每组试验要相同条件下在进行多次，以保证数据的可信度，对于数据要进行有效的筛选，公式和符号等要附带相关文字说明，对数学处理结果要进行分析，提出存在问题及解决办法。

4. 研究创新点

本课题研究的植物生长测量尺较之以往的测量设备在测量精度上有很大的提升，它还具有操作简单，便捷，测试时间久远，对树木生长造成的影响较低等特点。