一、测量前准备与设备校准
声速标定在 10 米距离处放置标准反射板(反射率≥95%),进入设备菜单的 "校准模式",连续测量 3 次声速值。若实测声速与理论值(v=331.4+0.6T,T 为环境温度℃)的偏差超过 0.5%,需手动输入温度值进行声速修正。校准后需记录校准系数 K(范围 0.995-1.005)。
传感器灵敏度测试对准 20 米处的直径 5cm 树杆,测量 3 次距离值,标准差应≤5mm。若超过阈值,需检查超声波发射窗是否有灰尘或水汽,使用镜头纸蘸无水乙醇擦拭后重新测试。
多杆阵列布设在树冠东西方向投影最远端各插入 1 根杆,杆间距需大于树高的 1.2 倍。对于不规则树冠,增加南北方向杆形成十字阵列,杆连线需通过树干基部中心,使用全站仪校准杆位置,确保定位误差≤10cm。
AI 辅助边缘识别(选装功能)启动设备的 "智能扫描" 模式,通过内置摄像头拍摄树冠全景,AI 算法自动识别冠幅边缘并标记虚拟杆。该功能在叶密度>70% 的场景下,边缘识别准确率达 92%,可替代传统物理杆。
东侧测量流程
瞄准东侧树杆顶部,长按测量键 2 秒启动超声波扫描,设备自动记录水平距离 D1(精度 ±3mm)、仰角 α1(精度 ±0.1°)及声速修正后的时间戳。
若测量值闪烁超过 3 次,需重新瞄准,避免枝叶遮挡导致的声波散射误差。
西侧测量校准旋转设备 180° 对准西侧树杆,重复测量获取 D2 与 α2。冠幅计算公式为:
扇形扫描模式启动 "3D 冠幅" 功能,以测站为中心,按 10° 间隔从 - 45° 至 + 45° 水平旋转设备,自动采集 10 组超声波数据。设备内置算法将点云数据拟合成椭球体模型,直接输出冠幅长轴、短轴及投影面积。
多层扫描技术对高度>25 米的树木,采用分层测量法:将树冠分为下(0-1/3 树高)、中(1/3-2/3)、上(2/3 - 树顶)三层,每层进行扇形扫描,最终合成三维冠幅模型,该方法在松树测量中误差比传统方法降低 67%。
温度湿度修正当环境湿度>70% 时,声速需按公式
vh=v×(1+0.0002⋅RH)修正(RH 为相对湿度 %)。某湿地松林实测显示,未修正湿度时冠幅误差达 4.3%,修正后降至 0.9%。
多径效应抑制设备内置的脉冲压缩技术可识别主反射波与回波干扰,当回波时间差<0.5ms 时自动剔除杂波。在竹林等复杂场景中,该功能使有效测量率从 58% 提升至 89%。
坡地三角修正法若测站存在 θ° 坡度,通过双轴倾角传感器获取坡面角,将斜距转换为水平距:
海拔高程补偿海拔每升高 1000 米,声速降低 0.6m/s。在高原地区测量时,需在设备菜单中输入海拔值,系统自动计算修正系数,确保在 4000 米海拔处测量精度仍≤±2%。
重复测量检验对同一树冠连续测量 3 次,取均值作为最终结果。若单次测量差值超过 2%,需检查杆位置或重新校准设备。某果园实测数据显示,三次测量的标准差控制在 1.2% 以内。
多方法比对验证每 100 株树木中抽取 5% 样本,同时采用无人机摄影测量进行比对。当冠幅>10 米时,两种方法的偏差应<3%,否则需重新检查测量全流程。
穿透式测量技术在叶密度>80% 的场景,启用设备的 "强穿透" 模式,将超声波频率从 40kHz 降至 25kHz,穿透深度增加 30%。配合 AI 滤波算法,可识别被枝叶遮挡的树干边缘。
接力测量法对于被周围树木遮挡的目标树,在 50 米范围内设置 2 个辅助测站,通过三角测量法计算冠幅,该方法在郁闭度>0.7 的林区测量误差<4%。
高温环境操作气温>35℃时,每测量 30 分钟需停机 5 分钟散热,同时启用设备的 "高温保护" 模式,将测量间隔延长至 10 秒,避免传感器过热漂移。
低温环境校准在 - 10℃以下使用时,需提前 30 分钟将设备置于保温箱(温度保持 5℃),测量时采用锂电池保温套,每小时检查电池电量,低于 30% 时立即更换。
云端同步流程通过蓝牙 5.1 将测量数据同步至 Haglöf Forest Cloud 平台,支持离线存储 5000 组数据。在无网络环境下,可通过北斗卫星模块(选装)定时传输数据,传输延迟≤1 小时。
AI 分析模块平台内置冠幅生长模型,输入测量时间与树种参数后,自动生成冠幅生长曲线。例如,苹果树的冠幅年增长模型为
Wt=W0⋅e0.21−0.0015T(T 为树龄),预测准确率达 87%。
基础报告生成设备配套软件自动生成包含以下内容的 PDF 报告:
测量日期、测站坐标及环境参数
冠幅长轴、短轴及投影面积(精度至 0.01㎡)
误差分析表(包含系统误差与随机误差分量)
符合 CJT 34-1991 标准的验收结论
三维可视化输出可选装 Haglöf 3D Viewer 软件,将冠幅点云数据转换为 STL 模型,支持在 GIS 系统中叠加显示,用于森林资源三维建模与碳汇估算。
传感器保养每次使用后用软毛刷清理超声波发射窗,若接触水汽需用镜头纸蘸异丙醇擦拭。每月检查传感器密封圈,发现老化及时更换,确保 IP67 防护等级。
电池管理使用专用充电器充电,避免过充(充电至 90% 停止)。长期存放时保持电量在 40-60%,每 3 个月进行一次充放电循环,防止锂电池记忆效应。
年度全面校准每年返回 Haglöf 授权服务中心进行:
超声波传感器灵敏度校准(费用约 1000 元)
倾角传感器线性度测试
声速校准模块标定校准后可获得 ISO 17025 认证的校准证书,确保测量数据可追溯。
使用中故障处理当出现以下情况时需专业维修:
测量值持续偏差>5% 且无法校准
超声波发射异常(无回波信号)
显示屏显示错误代码(如 E01-E05)
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