一种森林区域郁闭度信息采集装置和测量方法与流程

1.本发明涉及一种森林区域郁闭度信息采集装置和测量方法，属于林业技术领域。


背景技术：

2.森林郁闭度，指的是林地内树冠的垂直投影面积与林地面积之比，通常用十分数表示，完全覆盖地面的为1，根据森林区域郁闭度信息能够明确的得出森林植被的覆盖程度，反应森林的植被的疏密，给林业的管理部门提供一组准确可靠的判断森林状态的参数，通常大于等于0.7的为密林，0.2
‑
0.69的为中度郁闭林，小于0.2的为疏林。
3.现有的测量方法采用无人机高空拍照，然后通过对多组图像的分析进行得到森林区域郁闭度数据，实际实用的时候，较低的植被与高植被之间存在相互交叉的情况，拍摄的情况很难准确判断，无人机高空的作业高度距地面之间的距离很难确定，实际拍摄的区域面积计算不精确等问题，使得出结果的可靠性差的问题。
4.为了解决上述问题，本发明提出一种使用效果较好的森林区域郁闭度信息采集装置和测量方法。


技术实现要素：

5.本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种森林区域郁闭度信息采集装置和测量方法。
6.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种森林区域郁闭度信息采集装置，包括：移动底座；测量杆，所述测量杆设置在移动底座的上方；
7.还包括：
8.工具箱，所述工具箱固定连接在移动底座的顶部，所述工具箱的顶部固定连接有连接盘，所述连接盘的顶部开设有插入口；
9.伸缩杆，所述伸缩杆的底端活动连接在连接盘的内侧，所述伸缩杆的顶端固定连接有小型电机，所述小型电机的转轴与伸缩杆同轴心，所述小型电机的输出轴侧面固定连接有传动盘；
10.支撑台，所述支撑台与伸缩杆螺纹连接，所述支撑台靠近伸缩杆的顶端；
11.测量杆，所述测量杆的一端通过连接件与传动盘活动连接，所述测量杆包括杆体，所述杆体的上表面设置有光线传感器，所述光线传感器的数量设置有多个，多个所述光线传感器沿着杆体方向单排等距排布，所述杆体的底面固定连接有数据处理单元，数据处理单元记录每一个光线传感器接收光线的时间，并计算得出森林区域郁闭度。
12.作为上述技术方案的进一步描述：
13.所述移动底座的底部且靠近四角位置固定连接有四组支撑杆，四组所述支撑杆的底端均固定连接有行走轮。
14.作为上述技术方案的进一步描述：
15.所述工具箱包括：
16.箱体，所述箱体的一侧面设置为开口，所述箱体的内顶面且靠近开口位置开设有台阶锁孔，且大孔靠近箱体的内侧；
17.合页门，所述合页门通过销轴件活动连接在开口的内侧；
18.框型卡座，所述框型卡座的卡口向下，所述框型卡座位于台阶锁孔打孔的内部，所述框型卡座靠近外侧的卡脚设置有斜角；
19.弹性块，所述弹性块的底端与框型卡座的顶面固定连接，所述弹性块的顶端与台阶锁孔的台阶面固定连接；
20.槽形滑杆，所述槽形滑杆位于台阶锁孔的内部，所述槽形滑杆的底端与框型卡座的顶面固定连接，所述槽形滑杆的顶部伸出台阶锁孔，所述槽形滑杆的顶部固定连接有把手。
21.作为上述技术方案的进一步描述：
22.所述弹性块的数量设置为两个，两个所述弹性块分布在槽形滑杆的两侧。
23.作为上述技术方案的进一步描述：
24.所述伸缩杆包括：
25.下杆筒，所述下杆筒的底端伸进连接盘的内部，所述下杆筒的底端固定连接有卡块，所述下杆筒的侧面开设有滑动槽口；
26.上滑动杆，所述上滑动杆的底端伸进下杆筒的内部，所述上滑动杆的侧面且位于滑动槽口的内部螺纹连接有紧固钉，所述紧固钉的外端部位于下杆筒的外侧，所述上滑动杆的顶端开设有电机安装口，所述上滑动杆的侧面设置有螺纹部，所述螺纹部靠近上滑动杆的顶端。
27.为上述技术方案的进一步描述：
28.所述支撑台包括：
29.环形座，所述环形座的内圈侧面设置有螺纹，与螺纹部螺纹连接；
30.支撑环，所述支撑环的内圈侧面与环形座的外圈侧面固定连接；
31.竖杆，所述竖杆的顶端固定连接在环形座的底面，所述竖杆的数量设置有多个，多个所述竖杆环形阵列排布。
32.作为上述技术方案的进一步描述：
33.述传动盘包括：盘体，所述盘体设置有中心环，小型电机的输出轴位于中心环的内部，所述盘体的侧面设置有插孔；
34.所述连接件包括：半圆形连接块，所述半圆形连接块一侧面固定连接有插块，所述插块与插孔相匹配，所述半圆形连接块背离插块的一侧面设置有活动口，所述活动口的内部固定连接有连接轴，所述杆体的侧面且靠近端部设置有连接孔，连接轴插进连接孔的内部。
35.森林区域郁闭度信息采集装置的测量方法，包括以下步骤：
36.步骤一、将移动底座推至多棵树的中间部位，使移动底座距任意一棵树的距离都大于测量杆的长度，并调节装置为使用状态；
37.步骤二、启动小型电机匀速转动，带动传动盘转动，进而带动测量杆转动一周，转动过程中数据处理单元记录每一个光线传感器的接受光的时间t1、t2、t3........t
n
，其中n为光线传感器的数量；
38.步骤三、数据处理单元将得到的时间t1、t2、t3........t
n
带入到公式得到森林区域郁闭度；
39.公式为：
[0040][0041]
其中，t
i
为光线传感器的接受光的时间，r
i
为对应的光线传感器所在位置距小型电机的距离，t为小型电机匀速旋转一周所需要的时间，r为测量杆的长度，a为光线传感器沿测量杆长度方向的长度。
[0042]
为上述技术方案的进一步描述：
[0043]
所述使用状态为：伸缩杆安装在连接盘上，且伸缩杆处于伸长状态，且支撑台的顶部与传动盘的底部平齐，且测量杆处于安装状态，且测量杆处于水平状态。
[0044]
为上述技术方案的进一步描述：
[0045]
将测量杆安装在单旋翼无人机的机翼上进行测量森林区域郁闭度。
[0046]
本发明具有如下有益效果：与现有技术相比
[0047]
1)、本发明通过设置有测量杆与底部的支撑驱动结构，小型电机带动传动盘和连接件转动，进而带动测量杆旋转一周，通过测量杆上表面设置的光线传感器与数据处理单元配合，进行记录光线传感器接收光线的时间，通过带入公式能够计算得到林区域郁闭度信息，本发明相对于采用高空无人机的图像采集分析，测量结果的可靠性更加的高；
[0048]
2)、本发明通过设置有移动底座结构，移动底座的底部设置有行走轮结构，能够方便带动该装置移动，使该装置移动到测量位置，而且能够稳定的支撑上方的测量结构；
[0049]
3)、本发明通过设置有工具箱结构，前侧设置有开口，开口部位设置有可以合页关闭和打开的合页门结构，工具箱的内部可以进行存放森林区域测量使用的必要工具以及个人的用品，通过设置有框型卡座结构，顶部连接有弹性块，使用的时候，将合页门向内侧推动的时候，撞击框型卡座靠近外侧的卡脚设置的斜角位置，会将框型卡座向上推起，压缩弹性块，使合页门的顶部卡进框型卡座的内侧，实现将合页门固定住的目的，当需要打开的时候，使用者手动的向上摆动把手，使槽型滑杆向上拉动，使框型卡座向上推起，压缩弹性块，使合页门向前自动的打开，使用非常的方便；
[0050]
4)、本发明通过设置有两个弹性块结构，分别位于槽型滑杆的两侧，使框型卡座的两个卡脚受力比较平衡，不会在使用一段时间后框型卡座产生倾斜，影响使用功能；
[0051]
5)、本发明通过设置有伸缩杆结构，下杆筒的底端固定连接有卡块结构，使用的时候将卡块对齐插入口，使卡块和下杆筒的底端伸进连接盘的内侧，转动一定角度，使卡块错开插入口，就能够实现固定下杆筒的目的，通过设置有上滑动杆，上滑动杆位于下杆筒的内部，能够手动的进行滑动，滑动的时候紧固钉在滑动槽口内部滑动，调节到适当高度后进行固定；
[0052]
6)、本发明通过设置有支撑台结构，支撑台与上滑动杆的螺纹部螺纹连接，能够通过转动支撑台进行调节其高度，进行支撑住测量杆，测量杆的端部一端部活动连接，进行限制位置，然后再进行支撑住，实现测量杆水平，底端设置的竖杆结构，能够方便使用者进行转动支撑台；
[0053]
7)、本发明通过设置有传动盘和连接件结构，传动盘与小型电机的输出轴固定连
接(也就是传动盘能够在小型电机的带动下转动)，传动盘的侧面设置有插孔，连接件与测量杆之间通过连接轴进行转动连接(测量杆能够沿着连接轴的轴心转动)，连接件的侧面设置插块，插块能够可拆卸的连接在插孔的内部，实现小型电机带动测量杆转动；
[0054]
8)、本发明设计了森林区域郁闭度信息采集装置的使用方法，并公开了其中一种计算公式，将测量杆的转动限定为匀速转动一周，得出一种较为简单的计算公式，能够快速的进行计算出森林区域郁闭度；
[0055]
9)、本发明限制了使用状态的测量杆的位置，以及小型电机能够带动测量杆转动的合适位置，在该状态下使用能够提高测量结果的可靠性；
[0056]
10)、本发明将测量杆安装在单旋翼无人机的机翼上进行测量森林区域郁闭度，无人机的机翼能够水平的转动，而且能够在森林中行走，使测量更加的方便。
附图说明
[0057]
图1为本发明立体结构示意图；
[0058]
图2为本发明的图1中a处放大图；
[0059]
图3为本发明正面结构示意图；
[0060]
图4为本发明的图3中b处放大图；
[0061]
图5为本发明右侧面结构示意图；
[0062]
图6为本发明的图5中c处放大图；
[0063]
图7为本发明俯视结构示意图；
[0064]
图8为本发明的传动盘与连接件的结构示意图
[0065]
图9为本发明的原理示意图。
[0066]
图例说明：
[0067]
1、移动底座；101、支撑杆；102、行走轮；2、工具箱；201、箱体；202、合页门；203、台阶锁孔；204、框型卡座；2041、斜角；205、槽形滑杆；206、把手；207、弹性块；3、连接盘；301、插入口；4、伸缩杆；401、下杆筒；402、上滑动杆；403、滑动槽口；404、紧固钉；405、电机安装口；406、螺纹部；407、卡块；5、支撑台；501、环形座；502、竖杆；503、支撑环；6、传动盘；601、盘体；602、中心环；603、插孔；7、连接件；701、半圆形连接块；702、活动口；703、连接轴；704、插块；8、测量杆；801、杆体；802、数据处理单元；803、光线传感器；9、小型电机。
具体实施方式
[0068]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0069]
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，此外，除非另有明确的规定和限
定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0070]
参照图1
‑
4，本发明提供的一种森林区域郁闭度信息采集装置，包括：移动底座1；
[0071]
测量杆8，所述测量杆8设置在移动底座1的上方；
[0072]
还包括：工具箱2，所述工具箱2固定连接在移动底座1的顶部，所述工具箱2的顶部固定连接有连接盘3，所述连接盘3的顶部开设有插入口301；
[0073]
伸缩杆4，所述伸缩杆4的底端活动连接在连接盘3的内侧，所述伸缩杆4的顶端固定连接有小型电机9，所述小型电机9的转轴与伸缩杆4同轴心，所述小型电机9的输出轴侧面固定连接有传动盘6；
[0074]
支撑台5，所述支撑台5与伸缩杆4螺纹连接，所述支撑台5靠近伸缩杆4的顶端；
[0075]
测量杆8，所述测量杆8的一端通过连接件7与传动盘6活动连接，所述测量杆8包括杆体801，所述杆体801的上表面设置有光线传感器803，所述光线传感器803的数量设置有多个，多个所述光线传感器803沿着杆体801方向单排等距排布，所述杆体801的底面固定连接有数据处理单元802，数据处理单元802记录每一个光线传感器803接收光线的时间，并计算得出森林区域郁闭度。
[0076]
所述移动底座1的底部且靠近四角位置固定连接有四组支撑杆101，四组所述支撑杆101的底端均固定连接有行走轮102。
[0077]
所述工具箱2包括：
[0078]
箱体201，所述箱体201的一侧面设置为开口，所述箱体201的内顶面且靠近开口位置开设有台阶锁孔203，且大孔靠近箱体201的内侧；
[0079]
合页门202，所述合页门202通过销轴件活动连接在开口的内侧；
[0080]
框型卡座204，所述框型卡座204的卡口向下，所述框型卡座204位于台阶锁孔203打孔的内部，所述框型卡座204靠近外侧的卡脚设置有斜角2041；
[0081]
弹性块207，所述弹性块207的底端与框型卡座204的顶面固定连接，所述弹性块207的顶端与台阶锁孔203的台阶面固定连接；
[0082]
槽形滑杆205，所述槽形滑杆205位于台阶锁孔203的内部，所述槽形滑杆205的底端与框型卡座204的顶面固定连接，所述槽形滑杆205的顶部伸出台阶锁孔203，所述槽形滑杆205的顶部固定连接有把手206。
[0083]
所述弹性块207的数量设置为两个，两个所述弹性块207分布在槽形滑杆205的两侧。
[0084]
所述伸缩杆4包括：
[0085]
下杆筒401，所述下杆筒401的底端伸进连接盘3的内部，所述下杆筒401的底端固定连接有卡块407，所述下杆筒401的侧面开设有滑动槽口403；
[0086]
上滑动杆402，所述上滑动杆402的底端伸进下杆筒401的内部，所述上滑动杆402的侧面且位于滑动槽口403的内部螺纹连接有紧固钉404，所述紧固钉404的外端部位于下杆筒401的外侧，所述上滑动杆402的顶端开设有电机安装口405，所述上滑动杆402的侧面设置有螺纹部406，所述螺纹部406靠近上滑动杆402的顶端。
[0087]
所述支撑台5包括：
[0088]
环形座501，所述环形座501的内圈侧面设置有螺纹，与螺纹部406螺纹连接；
[0089]
支撑环503，所述支撑环503的内圈侧面与环形座501的外圈侧面固定连接；
[0090]
竖杆502，所述竖杆502的顶端固定连接在环形座501的底面，所述竖杆502的数量设置有多个，多个所述竖杆502环形阵列排布。
[0091]
根据权利要求6所述的森林区域郁闭度信息采集装置，其特征在于，所述传动盘6包括：盘体601，所述盘体601设置有中心环602，小型电机9的输出轴位于中心环602的内部，所述盘体601的侧面设置有插孔603；
[0092]
所述连接件7包括：半圆形连接块701，所述半圆形连接块701一侧面固定连接有插块704，所述插块704与插孔603相匹配，所述半圆形连接块701背离插块704的一侧面设置有活动口702，所述活动口702的内部固定连接有连接轴703，所述杆体801的侧面且靠近端部设置有连接孔，连接轴703插进连接孔的内部。
[0093]
森林区域郁闭度信息采集装置的测量方法，包括以下步骤：
[0094]
步骤一、将移动底座1推至多棵树的中间部位，使移动底座1距任意一棵树的距离都大于测量杆8的长度，并调节装置为使用状态；
[0095]
步骤二、启动小型电机9匀速转动，带动传动盘6转动，进而带动测量杆8转动一周，转动过程中数据处理单元802记录每一个光线传感器803的接受光的时间t1、t2、t3........t
n
，其中n为光线传感器803的数量；
[0096]
步骤三、数据处理单元802将得到的时间t1、t2、t3........t
n
带入到公式得到森林区域郁闭度；
[0097]
公式为：
[0098][0099]
其中，t
i
为光线传感器803的接受光的时间，r
i
为对应的光线传感器803所在位置距小型电机9的距离，t为小型电机9匀速旋转一周所需要的时间，r为测量杆8的长度，a为光线传感器803沿测量杆8长度方向的长度。
[0100]
所述使用状态为：伸缩杆4安装在连接盘3上，且伸缩杆4处于伸长状态，且支撑台5的顶部与传动盘6的底部平齐，且测量杆8处于安装状态，且测量杆8处于水平状态。
[0101]
将测量杆8安装在单旋翼无人机的机翼上进行测量森林区域郁闭度。
[0102]
工作原理：使用的时候将移动底座1移动到多棵树木的中心位置，使其距离障碍物(包括树干、树枝)的距离大于测量杆8的长度，对于底层具有植被遮挡的，通过调节伸缩杆4的高度，使上滑动杆402的顶端高于底层的植被，调节支撑台5的高度，使支撑台5的顶部与连接件7的底部平齐(也就是测量杆8底部压在支撑台5上的时候，使测量杆处于水平位置)，这时候启动小型电机9，带动传动盘6转动，然后带动连接件7与测量杆8匀速转动一周；
[0103]
转动一周为测量杆8测量一次，得到一个结构，为了使结构更加的准确，匀速转动多圈，取多组测量结果的平均值为测量结构；
[0104]
对公式的解释：如图9所述每一个所述光线传感器9转动一周都形成一个圆环，对于光线传感器9距离圆心的距离不同，其所呈现的圆环面积不同，面积s
圆弧
＝2raπ；接受光线的时间t与旋转一周的时间t之间的比值与s
圆弧
＝2raπ的乘积能够表达光线传感器9检测到
光线的面积；
[0105]
多个光线传感器9检测的面积之和与测量杆9旋转所经过的面积r2π之比就能够反应森林区域郁闭度信息。
[0106]
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。