Classificazione degli ipsometri

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1 Strumenti per la misurazione dell altezza delle piante su piante abbattute nastro metrico su piante in piedi (di modesta altezza) per misurazioni precise rilievo diretto con canne metriche su piante in piedi misurazioni indirette mediante Ipsometri (ipsos- uyos altezza ) meno precisi degli strumenti topografici, ma più economici; si usano senza supporto e senza messa in stazione (quindi risparmio di tempo) 1 Classificazione degli ipsometri 1.ipsometri che richiedono la conoscenza della distanza che intercorre fra l operatore e la pianta di cui si vuol conoscere l altezza: Blume- Leiss, Haga, relascopio di Bitterlich, Suunto 2.ipsometri che non richiedono la conoscenza della distanza fra operatore e pianta: Christen, Suunto clinometro, Vertex, clinometro Haglöf, Criterion, Forest pro laser 2 1

2 Ipsometri che richiedono la conoscenza della distanza operatore - pianta Ipsometro di Blume-Leiss: con e senza distanziometro ottico (telemetro) ipsometro, stadia (per misura indiretta distanze) e succhiello per appendere stadia su pianta da misurare (circa 1000 e 550 Euro con e senza distanziometro) 3 4 2

3 Ipsometri che richiedono la conoscenza della distanza operatore- pianta Ipsometro di Blume Leiss (segue) Foro oculare (O) e foro obbiettivo (O ) Pendolo a coltello (P) sbloccato da pulsante laterale B in fase di lettura e bloccato da pulsante frontale G dopo aver traguardato la cima e la base della pianta. Il pendolo funge da indice di lettura di h e di inclinazione 4 scale ipsometriche corrispondenti alle distanze 15, 20, 30 e 40 m Scala delle inclinazioni (gradazione sessagesimale da -30 a + 60 ) Diottra o telemetro da usare con stadia per determinazione indiretta distanza (dipende dal modello) O O G B P telemetro O 5 Ipsometri che richiedono la conoscenza della distanza Ipsometro di Blume Leiss (segue) 1. Fissata la stadia alla base della pianta da misurare si compiono un numero di passi pari all altezza stimata della pianta 2. Traguardando la stadia con il telemetro si ha una visione di due stadie spostate (di un angolo a tale che tga = 0,03) 3. Si compiono piccoli spostamenti in avanti o indietro fino a quando la tacca dello 0 non coincide con quella della distanza prescelta 6 3

4 Ipsometri che richiedono la conoscenza della distanza Ipsometro di Blume-Leiss (segue) Principio di funzionamento trigonometrico: in un triangolo rettangolo un cateto è uguale all altro cateto per la tangente dell angolo opposto tre casi possibili 1) piano visivo sullo stesso livello della ceppaia In questo caso traguardando alla ceppaia la lettura è 0 sulla scala distanziometrica prescelta pendolo Blume-Leiss risolve direttamente d * tga h = d * tga 7 Ipsometri che richiedono la conoscenza della distanza Ipsometro di Blume-Leiss (segue) 2) piano visivo al di sopra del livello della ceppaia h = h 1 + h 2 = d * (tga 1 + tga 2 ) In questo caso h 1 viene letto a destra e h 2 a sinistra dello 0 della scala distanziometrica prescelta. Quindi h corrisponde a somma delle due letture 8 4

5 Ipsometri che richiedono la conoscenza della distanza operatore- pianta Ipsometro di Blume-Leiss (segue) 3) piano visivo al di sotto del livello della ceppaia h = h 1 h 2 = d * (tga 1 tga 2 ) In questo caso le letture h 1 e h 2 cadono a destra dello 0 della scala distanziometrica prescelta. Quindi h corrisponde a differenza fra due letture 9 Ipsometri che richiedono la conoscenza della distanza Ipsometro di Blume-Leiss (segue) se si opera su terreni acclivi e distanza fra operatore e pianta viene determinata con distanziometro ottico (e stadia) viene misurata distanza reale e non topografica (cioè ridotta all orizzonte) h corr = h * cos 2 a siccome lo strumento presenta la tabellina dei valori di sen 2 a o cos 2 a per i valori dell angolo a e siccome sen 2 a + cos 2 a = 1 h corr = h * (1 - sen 2 a) il valore dell angolo è ottenuto mediante lettura al centro della stadia 10 5

6 Ipsometri che richiedono conoscenza distanza Fattore di correzione (cos 2 a) (nell esempio: 0,93 per un angolo di 15 ) 11 Ipsometri che richiedono la conoscenza della distanza Ipsometro di Blume-Leiss (segue) perché si applica il fattore di correzione cos 2 a Quando la mira (tacca centrale stadia) è vista sotto un angolo a, la lunghezza reale della stadia (CD) è parzialmente intercettata e corrisponde a C D (più piccola e perpendicolare all asse della visuale). Per cui C D = CD cosa distanza OB misurata obliquamente, quindi OA<OB, per cui: OA = OB cosa 12 6

7 Ipsometri che richiedono la conoscenza della distanza Ipsometro di Blume-Leiss (segue) se distanza fra pianta e operatore su terreno in pendìo misurata con rotella metrica e non con distanziometro ottico h corr = h cosa Il valore dell angolo è quello che si legge traguardando all orizzonte per ovviare a questo calcolo conviene prendere la distanza topografica con il metodo della coltellazione 13 Distanza reale (inclinata) e topografica 14 7

8 Coltellazione A-A1 = differenza di quota = (Dh 1 +Dh 2 + Dh n ) A1-B = distanza topografica (orizzontale)= 3 m x 5+Dl A1 15 Calcolo della pendenza media Rapporto tra dislivello A-A1 e distanza orizzontale A1-B Viene espressa: In % In gradi Per convertire pendenza % in gradi Per convertire gradi in pendenza 16 8

9 Ipsometri che richiedono la conoscenza della distanza Ipsometro di Blume-Leiss (segue) Se non possiamo misurare l altezza da una distanza strumentale, allora scegliamo una distanza (D ) prossima a una riportata sullo strumento (D s ) D" h h' D s dove h è l altezza letta sullo strumento e D /D s rappresenta il fattore di correzione distanza (su ipsometro Blume-Leiss BL9 è riportata scala con fattore di correzione) Se D è un multiplo intero di D s, allora basta dividere la lettura dell altezza per due Esempio: in bosco giovane mi metto a 10 m di distanza, faccio letture h su scala distanziometrica 20 e le divido per due 17 Ipsometri che richiedono la conoscenza della distanza Ipsometro di Blume-Leiss (segue) Sensibile all umidità Visore diottrico a visuale ridotta Pendolo molto sensibile Impossibile effettuare lettura diretta dell altezza Le oscillazioni del pendolo vengono controllate dall operatore grazie ad una piccola ruota dentata in plastica di colore giallo e nero visibile attraverso il foro oculare Controllare respirazione in fase di misurazione e non fare oscillare il pendolo quando si preme il pulsante di bloccaggio Al fondo di ciascuna scala distanziometrica la graduazione si infittisce, quindi: Non sottendere mai angoli molto ampi, vale a dire porsi ad una distanza ad h (a piccole oscillazione del pendolo corrispondono letture di h molto diverse) 18 9

10 Ipsometri che richiedono la conoscenza della distanza Ipsometro di Haga scale distanziometriche 15, 20, 25 e 30 m che si selezionano con manopola anteriore (A) che ruota intorno al proprio asse, pendenze in % e non in gradi (quindi funziona da clisimetro) Se da una qualsiasi distanza (D) traguardo la base (p ) e la vetta della pianta (p ) con lettura sulla scala delle pendenze: h = D*(p +p ) A A 19 Ipsometri che non richiedono la conoscenza della distanza Ipsometro di Christen (annesso a ceduometro) si basa sul principio geometrico dei triangoli simili riga graduata: 30 cm che termina con due alette (a e b nella figura) stadia: lunghezza imposta dall ipsometro (30 cm = 2 m) Quando base (B) e vetta pianta (A) comprese fra due alette (a e b), si legge h su riga graduata traguardando estremità superiore stadia (oc) AB : ab = CB : cb h pianta: distanza alette = h stadia: lettura su riga AB = h = CB (ab/cb) a Triangoli simili oab e oab ocb e ocb b 20 10

11 Ipsometri che non richiedono la conoscenza della distanza Ipsometro di Christen (annesso a ceduometro) 21 Ipsometri che non richiedono la conoscenza della distanza Ipsometro di Suunto piccola scatola metallica (lega di alluminio anodizzato) a forma di prisma retto 22 11

12 Ipsometri che non richiedono la conoscenza della distanza Ipsometro di Suunto (segue) Disco graduato si muove fra due supporti a rubini Racchiuso in contenitore in plastica sigillato e immerso in liquido ammortizzatore (la scala non subisce vibrazioni) Liquido non gela (è costruito in Finlandia) Versione con luce al trizio incorporata Non richiede manutenzione 23 Suunto: modelli 24 12

13 Ipsometro di Suunto (segue) due scale distanziometriche 15 e 20 m (le prime due a sinistra) e scala delle pendenze in % (a destra) versione con telemetro e stadia (uguale a Blume-Leiss) versione senza telemetro che necessita di rotella metrica le versioni che non richiedono la conoscenza della distanza fra operatore e pianta solo scale gradi sessagesimali (0-90 ) e pendenze in % (0-150%) sia + che - lettura di angoli da distanze non prefissate. Va bene in boschi densi quando non si riesce a traguardare la base e la cima della pianta 25 Ipsometro di Suunto (segue) come si opera con il clinometro 1. stabilire punto da cui si osserva bene la vetta e la base della pianta 2. determinare la distanza topografica fra pianta e operatore (rotella metrica e coltellazione) 3. misurare angoli traguardando la base e la cima della pianta (entrambi gli occhi devono essere tenuti aperti) h = d (tga 1 tga 2 ) occorre annotare il segno + o - di ogni angolo letto Se si elaborano i dati con Excel, la funzione trigonometrica tangente viene risolta esprimendo l angolo in radianti: moltiplicare l angolo espresso in gradi sessagesimali per /

14 Clisimetro di Suunto (segue) misurazioni alla base e alla vetta dell albero sommare i valori percentuali anche se di segno opposto quando visuale operatore al di sopra della ceppaia (quello alla base della pianta ha pendenza negativa) 1. Con visuale al di sopra della ceppaia H pianta =[(pend. vetta+pend. base)/100]*dist. topogr. 2. Con visuale al di sotto della ceppaia H pianta =[(pend. vetta-pend. base)/100]*dist. topogr. Pendenza letta alla base del fusto anche se + deve comunque essere sottratta alla pendenza della vetta 27 Ipsometro di Suunto (segue) come si opera con scale ipsometriche, distanziometro e stadia Utilizzare scale distanziometriche 15 e 20 m (se ci si pone a 30 e 40 m occorre raddoppiare il valore letto rispettivamente su 15 e 20 m) fissare la stadia sulla pianta (con faccia della distanza prescelta visibile) la stadia presenta 0, 15 e 30 su una faccia e 0, 20 e 40 sull altra mettersi ad un numero di passi corrispondenti alla distanza prescelta 28 14

15 Ipsometro di Suunto (segue) : come si opera con scale ipsometriche, distanziometro e stadia con distanziometro (faccia con scritta SUUNTO) vicino ad un occhio spostarsi in avanti e indietro, si può anche ruotare lo strumento, fino a quando lo zero della stadia coincide con il segno di distanza prescelta procedere a letture alla vetta e alla base della pianta per misurare pendenze ricordarsi che il numero letto deve essere moltiplicato per 10 per pendenze espresse in gradi sessagesimali lettura su scala 20 m e conversione in gradi mediante tabellina di conversione posta su faccia retro strumento 29 Ipsometro di Suunto Tandem Per misurare pendenza o inclinazione della pendice su cui si opera, porre clinometro su cartellina o su cavalletto dendrometrico, poggiati e paralleli a piano di campagna, e leggere angolo su finestra laterale 30 15

16 Ipsometro Vertex IV (Euro 1800) Composto da due unità: 1. Ipsometro che funge da ricettore di ultrasuoni 2. Transponder o mira che funge da emettitore di ultrasuoni che deve essere posizionato sull albero (a 1,30 m di h) La versione ultrasuoni e laser (in questo caso non necessita di transponder) è più costosa (Vertex Laser Euro 2745) 31 Ipsometri che non richiedono conoscenza distanza Ipsometro Vertex IV Misura di: Altezze Distanze Inclinazione fra punti Vertex IV bip audibile quando si acquisiscono dati Trasferimento dati in bluetooth 32 16

17 Ipsometro Vertex IV Misura distanze (DME), altezze, inclinazioni, angoli e temperatura Misura con ultrasuoni anche in presenza di ostacoli (altri alberi o strato arbustivo) Possibilità di effettuare AdS circolari Possibilità di utilizzarlo come relascopio (BAF) anche in presenza di ostacoli 33 Ipsometro Vertex III Vista posteriore Vista frontale 34 17

18 Ipsometri che non richiedono conoscenza distanza Ipsometro Vertex I pulsanti triangolari permettono di avanzare nel Menù Il pulsante arancione permettere di accendere lo strumento e conferma ordini La pressione simultanea sui due pulsanti triangolari permette di spegnere lo strumento, altrimenti lo spegnimento automatico avviene dopo 25 secondi di non uso 35 Il menu Vertex III 36 18

19 Ipsometro Vertex IV Velocità del suono nell aria funzione dell umidità, della temperatura e dei rumori circostanti (sourrounding noise) Sensore di temperatura serve a compensare variazioni di T Distanza max come ipsometro funzione di T (da meno di 30 a 40 m e oltre) Calibrazione ultrasonica a T ambiente (attendere prima di compiere misura) Come ipsometro strumento in posizione verticale 37 Strumenti per la misurazione delle altezze Criterion ha la maggiore precisione nella misura dell altezza secondo la classifica stilata da Brack e Wood ( Costo elevato: Euro 38 19

20 Errori nella misurazione delle altezze Piante con fusto in posizione verticale h = distanza tga l altezza della pianta è funzione della distanza e della tangente degli angoli che le visuali condotte per la vetta e la base della pianta formano con l orizzontale La tangente di un angolo è sempre crescente ed è uguale ad 1 per a = 45 poi cresce velocemente per tendere a per a = 90 quindi con Blume Leiss leggere angoli non superiori a disporsi ad una distanza superiore o al massimo uguale all altezza della pianta stimata ad occhio 39 Misurazione delle altezze di piante inclinate Piante con fusto in posizione non verticale se si riesce ad individuare sul terreno la proiezione della vetta della pianta inclinata verso operatore e parte opposta operatore h h dapprima misuro h 1 = d 1 * tga (con l ipsometro) per conoscere l altezza inclinata (h) applico teorema Pitagora in entrambi i casi: h 2 2 h 1 d

21 Misurazione delle altezze di piante inclinate Piante con fusto in posizione non verticale Se riusciamo a individuare sul terreno il punto di proiezione della vetta B: 1) misuro AC con rotella metrica, 2) determino distanza OA e 3) misuro h pianta pari ad AB se la misura avviene su un piano ortogonale a quello che comprende la pianta inclinata CB h AB 2 AC 2 41 Misurazione delle altezze di piante inclinate Piante con fusto in posizione non verticale In bosco raramente si rende necessaria la misurazione delle altezze delle piante con fusto lontano dalla verticale. Infatti queste piante rappresentano l eccezione piuttosto che la regola e quindi si escludono sempre dal novero delle misurazioni campionarie Questo caso ricorre, piuttosto, in ambito urbano dove per le analisi di stabilità biomeccanica occorre misurare con precisione l altezza totale della pianta inclinata, il diametro a 1,30 m di altezza, e l angolo di inclinazione del fusto Queste misurazioni a volte si rendono necessarie quando la pianta è stata sradicata da eventi meteorici eccezionali (?), ricorrendo ad analisi ex post Strumenti da utilizzare: Cavalletto dendrometrico Ipsometro + bussola Distanziometro Street view di Google Maps Goniometro trasparente 42 21