论激光测距仪在森林调查作业中应用的可行性
论激光测距仪在森林调查作业中应用的可行性
作者:曹军;祝彦杰;王怀宇
1前言
森林、海洋、矿藏是地球上三大生态系统, 也是人类社会的重要物质资源。尤其是森林, 它是人类社会赖以生存和发展的重要基础。人类离不开森林, 森林资源更需要人类去开发、经营和培育。森林资源调查是林业集约经营的重要内容之一。运用遥感与地面调查相结合的技术,激光测距仪 定期对森林资源进行清查和监测, 建立以小班为单位的森林资源数据库、通过固定森林样地资源调查, 监测其生长及收获, 将森林资源的动态变化信息输入电子计算机系统中心数据库里, 进行数据处理, 使其数据不断更新, 为编制森林经营模型、培育、利用提供决策依据。由此可见, 森林资源调查活动是林业企业的重要生产环节。
首先, 在森林资源调查过程中, 伐区调查设计尤为重要。林业企业的伐区作业、森林更新、森林资源经营管理等活动的全部过程, 都是依据伐区调查设计进行的。伐区调查设计是贯彻 《森林法》 和执行 《森林经营方案》、落实林业建设方针的具体措施。而在这一系列调查活动中, 都需进行距离测量。距离测量的精确与否直接影响到伐区调查的精度高低, 直接关系到林业企业经济技术指标的落实和企业经济效益。因此, 伐区调查精确与否, 是检验森林调查工作质量的重要标志。
其次, 林业企业随着改革的深入发展, 普遍推行了各种类型的经营承包责任制。在木材采运和营林生产中, 伐区调查设计的基本数据, 已经成为计算各种承包劳力、工资、材料费用、油脂燃料及单位成本的主要依据, 如果伐区调查数据不准或设计有误, 就会给生产和经营造成不应有的损失。所以, 在提高调查设计人员素质和责任感的基础上, 采用先进的测量仪器设备和科学的调查方法, 是提高调查质量的重要手段。现行的森调测量, 通常是用罗盘仪测方位, 靠人力用测绳测量水平距离, 然后计算测量地面积。在林地坡度大于 5°时, 应将量测斜距根据坡度换算成水平距。这样测量很难达到要求的精度, 同时也极大地降低了森林调查工作质量, 影响林业生产和经营活动的正常进行。为此, 改进测量方法及采用先进仪器设备进行测量, 是确保达到或提高森林调查设计精度的一项有效措施。
第三, 这种靠人力用测绳测距离的方式相当落后, 不仅浪费人力、物力, 而且人力劳动强度相当大, 测量效率低。据调查统计, 平均一个林业局在森调作业中, 每年约需消耗测绳 300 ~ 400 根。在测量时, 不但需专人用砍刀或斧子伐开引线, 而且测绳在地面或灌丛中拖拽, 随时有卡夹现象发生费时费力且增加了测绳的耗损, 影响了测量的准确性。而改用便携式激光测距仪进行测距, 属非接触测量, 激光对点准确, 测量迅速、快捷, 只需几秒钟即可完成, 而且测量时不需助手, 省时省力, 节约资金。因此, 便携式激光测距仪在森林调查作业中的应用开发十分必要。
2便携式激光测距仪国内外现状和发展趋势
目前,对激光的利用,国内外各行业都在不断地进行研究开发。如美国、瑞士、加拿大、澳大利亚、日本等经济发达国家,主要利用全球定位系统 ( GPS ) ,地理信息系统 ( GIS )及激光测距仪等设备进行森林资源监测和调查作业,森林资源蓄积量及生产量完全实现了数字化管理,为森林资源的合理经营开发利用及实现可持续性发展提供了科学依据和技术保证。此外,激光测距仪已被广泛地用于大地测量、地理信息系统数据采集、全球定位系统位置修正测绘、园林测量、车辆工程设计、建筑工地测量、微波路径、铁塔系统测量及光反射物测距等等。在欧洲甚至取代了木工皮尺。在我国, 由于激光测距仪具有操作简单、高效、测量准确、精度高等特点, 已在军事及民用等领域得到应用。尤其是在军事方面, 激光测距机的应用, 已使距离测量实现了迅速、快捷、准确的目标 (不论白昼还是黑夜均可)。民用方面主要用于地理及建筑工地等方面的测量。而在林业特别是森林资源监测和调查作业中还没有应用激光进行测距, 仍延用原始的人力测绳进行测距的落后方式, 不仅浪费人力、物力而且测量精度低、人力劳动强度大、不利于安全生产、文明作业, 严重制约了森林资源管护经营责任制工作的开展, 不利于天保工程的实施。因此, 新型便携式激光测距仪用于森林调查测距作业已是必然的发展趋势。
森林调查测量作业中, 用于树木径级测量的“自记录卡尺” 已列为黑龙江省森工总局科技推广项目。如果本项研究开发的成果与之配套使用, 将会进一步提高森林调查测量作业的自动化水平, 极大地减轻工人劳动强度。
激光测距是光波测距中的一种测距方式。激光测距仪正朝着体积小、重量轻、精度高及操作方便、快捷等方向发展。
3预期市场前景及效益
我国拥有森工企业及林业勘察设计单位近千家。仅北方林区 86 个林业局就拥有森调设计单位百余家。如果每个单位按 10 ~ 20 台配置, 则市场需求量就达 1 000 ~ 2 000 台, 若再加上云南、四川、福建、广东等南方林区及林业勘察设计单位的使用量, 其市场需求量可达万余台。此外, 由于该测距仪具有距离、面积、体积及方位测量等一机多用的功能, 为实施高精度, 快速、非接触式距离测量带来了全新的革命, 其应用将渗透到人们日常工作和生活的各个领域, 成为建筑施工及房地产测量、园林测量、车辆工程设计、工业安装、室内装潢、电力设施维护、矿井作业、交通事故处理等工作人员必备的测距工具。所以其市场应用前景将相当可观。
激光测距仪投入使用后, 将完全改变现有森调测量依靠人力用测绳进行测距的落后方式。按每局每年消耗测绳 300 ~ 400 根计算, 仅此一项开支达到 12 000~ 16 000 元k年?。就北方林区森工企业及森调相关单位而言, 年可节约资金近百万元人民币。用激光侧距仪进行测距作业后, 由于其操作简单, 激光对点准确, 测量时不需助手, 节省了大量时间, 仅人工费一项每个林业局可节约资金万余元。
4结束语
毋庸质疑, 激光测距仪是迅速测量和检验距离、进行高精度和数字化测量的一场技术革命, 它打开了通向测量新概念的大门。应用激光测距仪进行森林调查作业, 技术上可行, 经济上合理, 无论是直接经济效益, 还是社会效益均相当显著。对搞好森林资源监测和调查、保护森林资源、进一步实施管护经营责任制和天然林保护工程、实现林业可持续性发展及为“ 数字林业” 的应用开发, 促进和提高林业经营生产科学管理和决策水平等均具有十分重要的意义。
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