La altura del árbol es la distancia vertical entre la base del árbol y la punta de la rama más alta del árbol, y es difícil de medir con precisión. No es lo mismo que el largo del tronco. [nota 1] Si un árbol está inclinado, la longitud del tronco puede ser mayor que la altura del árbol. La base del árbol es donde la proyección de la médula (centro) del árbol se cruza con la superficie de soporte existente sobre la cual crece el árbol o donde brotó la semilla. [1] [2] Si el árbol crece al lado de un acantilado, la base del árbol está en el punto donde la médula se cruzaría con el lado del acantilado. Las raíces que se extienden hacia abajo desde ese punto no aumentarían la altura del árbol. En una pendiente, este punto base se considera a medio camino entre el nivel del suelo en los lados superior e inferior del árbol. La altura de los árboles se puede medir de varias formas con distintos grados de precisión.
La altura de los árboles es uno de los parámetros comúnmente medidos como parte de varios programas de árboles campeones y esfuerzos de documentación. Otros parámetros comúnmente utilizados, descritos en Medición de árboles , incluyen la altura, la circunferencia, la extensión de la copa y el volumen. En los enlaces adjuntos se presentan detalles adicionales sobre la metodología de medición de la circunferencia de los árboles , la medición de la copa de los árboles y la medición del volumen de los árboles . American Forests, por ejemplo, utiliza una fórmula para calcular Big Tree Points como parte de su Big Tree Program [3] que otorga a un árbol 1 punto por cada pie de altura, 1 punto por cada pulgada (2,54 cm) de circunferencia y ¼ punto por cada pie de extensión de la corona. El árbol cuyo total de puntos sea el más alto para esa especie es coronado como campeón en su registro. El otro parámetro comúnmente medido, además de la información sobre especies y ubicación, es el volumen de madera. En el artículo Medición de árboles se proporciona un resumen general de las medidas de los árboles , con instrucciones más detalladas para tomar estas medidas básicas en "Las pautas de medición de árboles de la Eastern Native Tree Society" de Will Blozan. [4] [5]
El árbol más alto del mundo es una secuoya costera ( Sequoia sempervirens ) que crece en el norte de California y que ha recibido el nombre de Hyperion. En septiembre de 2012, medía 115,72 metros (379,7 pies) de altura. [6] Se sabe que hay otras siete secuoyas costeras que miden más de 112 metros (367 pies) de altura y 222 especímenes que miden más de 105 metros (344 pies). [7] Sólo se sabe que cinco especies crecen más de 91 metros (299 pies) de altura en todo el mundo. [8]
Hay relatos históricos de árboles extremadamente altos y grandes. En el noreste de Estados Unidos, por ejemplo, son frecuentes las historias publicadas en periódicos y revistas que datan del siglo XIX que hablan de pinos blancos extremadamente altos ( Pinus strobus ). [9] Un relato extraordinario en el Weekly Transcript, North Adams, Mass., jueves 12 de julio de 1849 dice: "Un árbol grande. --- El Sr. DE Hawks, de Charlemont, cortó un pino hace poco tiempo, de las siguientes dimensiones. Estaba a 7 pies [2,1 m] a 10 pies [3,0 m] del tocón, y a 5 pies [1,5 m] a 50 pies [15 m] del tocón. Se tomaron veintidós troncos del tocón. árbol, cuya longitud promedio era de 12 pies [3,7 m]. Catorce pies [4,3 m] del árbol se estropearon al caer. La longitud extrema del árbol desde el tocón hasta las ramas superiores fue de 300 pies (91 m)] ---- Gaceta Greenfield." En 1995, Robert Leverett y Will Blozan midieron el pino Boogerman, un pino blanco en el Parque Nacional Great Smokey Mountains, a una altura de 207 pies en 1995 utilizando métodos de triangulación cruzada terrestres. [10] Esta es la medida más precisa obtenida para cualquier árbol en el este de los Estados Unidos en los tiempos modernos. La copa del árbol se perdió durante el huracán Opal en 1995 y actualmente tiene poco menos de 58 m [190 pies] de altura. [11] Es posible que algunos pinos blancos en el pasado alcanzaran alturas de más de 200 pies [61 m] dada la superficie mucho mayor de bosque primario antes del auge maderero en el siglo XIX; sin embargo, basándose en lo que crece hoy, Es muy poco probable que alguna vez alcanzaran las alturas en algunos de estos relatos históricos. Es probable que estas alturas reportadas sean solo una mezcla de bravuconería personal y comercial por parte de los madereros de la época.
De los diversos métodos para aproximar la altura de los árboles, las mejores opciones, que requieren sólo una cantidad mínima de equipo, son el método de la varilla y el método de la cinta y el clinómetro (tangente). Para obtener mediciones precisas con cualquiera de los métodos, se debe tener cuidado. Primero intente ver el árbol desde varios ángulos diferentes para ver dónde se encuentra la copa real del árbol. Utilice ese punto para las medidas. Esto eliminará el mayor potencial de error.
El método del palo requiere una cinta métrica y un palo o regla y utiliza el principio de triángulos semejantes para estimar la altura de los árboles. Hay tres variaciones principales del método del palo. [12]
A) Método de rotación de palo o método de lápiz para árboles en terreno nivelado y con la parte superior vertical sobre la base: 1) agarre el extremo de un palo y sosténgalo con el brazo extendido con el extremo libre apuntando hacia arriba; 2) moverse hacia adelante y hacia atrás hacia o alejándose del árbol a medir hasta que la base del árbol se alinee visualmente con la parte superior de la mano en la base del palo y la parte superior del árbol esté alineada con la parte superior del palo; 3) sin mover el brazo hacia arriba o hacia abajo, gire el palo hasta que quede paralelo al suelo. La base del palo aún debe estar alineada con la base del árbol. 4) Si tiene un asistente, pídale que se aleje de la base del árbol en ángulo recto con respecto a su posición hasta que llegue al punto en el suelo que se alinea con la parte superior del palo. Si está solo, elija un punto distintivo en el suelo para marcar este punto. La distancia desde la base del árbol hasta este punto es igual a la altura del árbol. [13] [ se necesita una mejor fuente ] Nuevamente, este método supone que la copa del árbol está verticalmente sobre la base.
B) Método estándar del palo: 1) Busque un palo recto o una regla; 2) Sostenga el palo verticalmente con el brazo extendido, asegurándose de que la longitud del palo sobre su mano sea igual a la distancia desde su mano hasta su ojo. 3) Camine hacia atrás alejándose del árbol. Detente cuando el palo sobre tu mano enmascare exactamente el árbol. 4) Mida la distancia en línea recta desde su ojo hasta la base del árbol. Registre esa medida como la altura del árbol al pie más cercano. [3] Al igual que con A, si la parte superior no está verticalmente sobre la base, este método generará un error.
C) El método avanzado del palo utiliza el mismo procedimiento descrito anteriormente con la adición de algunas medidas y algunas multiplicaciones básicas. Este método no requiere que la longitud de la vara de medir sea la misma que la distancia desde la mano inferior hasta el ojo, por lo que se puede utilizar en entornos más variados para obtener una medida de altura: 1) sosteniendo la vara como se describe arriba, Alinea tanto la base del árbol con la parte superior de tu mano que sostiene el palo como la parte superior del árbol con la parte superior del palo. Puede hacerlo acercándose o alejándose del árbol, ajustando la longitud del palo y moviendo el brazo hacia arriba y hacia abajo; 2) una vez alineado, mida la distancia desde la parte superior de su mano agarrando la base del palo hasta su ojo; 3) mida la distancia desde la parte superior de su mano hasta la parte superior del palo; 4) mide la distancia desde tu ojo hasta la base del árbol. Mientras la vara de medir se mantenga recta hacia arriba y hacia abajo y la copa del árbol esté verticalmente sobre la base, las distintas medidas siguen siendo proporcionales y luego se puede calcular la altura del árbol usando una fórmula simple:
(longitud del palo x distancia al árbol) / (distancia al ojo) = altura del árbol
Usando esta fórmula, la altura del árbol se puede calcular sin importar en qué ángulo sostenga el brazo y sin importar la longitud de la vara de medir que se extiende por encima de su mano. Esto tiene una gran ventaja si estás midiendo un árbol en un terreno irregular o si solo puedes medir el árbol desde un único ángulo. Un problema que también suele ocurrir es el de poder ver la copa del árbol; el topógrafo debe estar más lejos del árbol de lo posible utilizando una longitud de medida de 23 a 25 pulgadas (58 a 64 centímetros) (longitud promedio del brazo al ojo). Usando la fórmula simple anterior, se puede usar una longitud más pequeña de palo, lo que permite al topógrafo ver realmente la copa del árbol. [14] Al igual que con A. y B. anteriores, este método supone que la copa del árbol está verticalmente sobre la base. Si se viola esta suposición, los triángulos no serán similares y no se aplicará la relación de razón y proporción de los lados de triángulos similares.
D) Haga una "regla de árbol" rápida y sucia.
Simplemente tome un lápiz, una regla o cualquier palo (regla) y un marcador, como un Sharpie Ultra-fine.
Vaya a su patio de juegos local y camine a una distancia conveniente del aro de baloncesto, aproximadamente una distancia aproximadamente igual a la altura de cualquier árbol que desee medir, 10, 30 o 100 pasos.
Sostenga la regla verticalmente con el brazo extendido.
Alinee la punta de la regla con el aro; desliza la uña del pulgar hasta que quede alineada con la base del poste. Marque esto en la regla; eso es 10'. Haga más marcas para indicar 15, 30, etc., según desee.
Ahora tiene una "regla de árbol" que puede usarse, en un terreno aproximadamente nivelado, para estimar la altura de los árboles.
El método del clinómetro y la cinta, o método de la tangente, se utiliza comúnmente en la industria forestal para medir la longitud de los troncos. [15] [16] Algunos clinómetros son dispositivos portátiles que se utilizan para medir ángulos de pendientes. El usuario puede observar la copa de un árbol usando un clinómetro de este tipo y leer el ángulo hasta la cima usando una escala en el instrumento. Los niveles topográficos de Abney están calibrados de modo que cuando se leen a una distancia de 66 pies (20 m) del árbol, la altura del árbol por encima del nivel de los ojos se puede leer directamente en la escala. Muchos clinómetros y niveles de Abney tienen una escala de porcentaje que da 100 veces la tangente del ángulo. Esta escala proporciona la altura del árbol en pies directamente cuando se mide a una distancia de 100 pies (30 m) del árbol.
En general, el clinómetro se usa para medir el ángulo Θ desde el ojo hasta la copa del árbol, y luego se mide la distancia horizontal al árbol al nivel de los ojos usando una cinta. La altura sobre el nivel de los ojos se calcula utilizando la función tangente :
distancia horizontal al nivel de los ojos al árbol x tangente Θ = altura sobre el nivel de los ojos
Se utiliza el mismo proceso para medir la altura de la base del árbol por encima o por debajo del nivel de los ojos. Si la base del árbol está por debajo del nivel de los ojos, entonces la altura del árbol por debajo del nivel de los ojos se suma a la altura por encima del nivel de los ojos. Si la base del árbol está por encima del nivel de los ojos, entonces la altura de la base del árbol por encima del nivel de los ojos se resta de la altura de la copa del árbol por encima del nivel de los ojos. Puede resultar difícil medir directamente la distancia horizontal al nivel de los ojos si esa distancia está a gran altura del suelo o si la base del árbol está por encima del nivel de los ojos. En estos casos, la distancia a la base del árbol se puede medir usando la cinta a lo largo de la pendiente desde el nivel de los ojos hasta la base del árbol y anotando el ángulo de la pendiente Θ. En este caso, la altura de la base del árbol por encima o por debajo del nivel de los ojos es igual a (sen Θ x distancia inclinada) y la distancia horizontal al árbol es (cos Θ x distancia inclinada).
Errores asociados con el método del palo y el método del clinómetro y la cinta: aparte de los errores obvios asociados con malas mediciones de distancias o lecturas erróneas de los ángulos con el clinómetro, existen varias fuentes de error menos aparentes que pueden comprometer la precisión de los cálculos de la altura de los árboles. . Con el método del palo, si el palo no se sostiene verticalmente, el triángulo similar quedará mal formado. Este posible error se puede compensar fijando una cuerda con un pequeño peso suspendido en la parte superior del palo para que el palo pueda alinearse con la cuerda ponderada y asegurar que se sostenga verticalmente. Se produce un error más pernicioso en ambos métodos cuando 1) la copa del árbol está desplazada de la base del árbol, o 2) cuando la copa del árbol ha sido identificada erróneamente. A excepción de las coníferas jóvenes cultivadas en plantaciones, la copa del árbol rara vez está directamente sobre la base; por lo tanto, no se está formando realmente un triángulo rectángulo utilizado como base para el cálculo de la altura. Un análisis de los datos recopilados por la Native Tree Society (NTS) de más de 1800 árboles maduros encontró que, en promedio, la copa del árbol estaba desplazada desde la perspectiva del topógrafo en una distancia de 8,3 pies (2,5 m), y por lo tanto estaba desplazado desde la base del árbol alrededor de 13 pies (4,0 m). [17] Las coníferas tendían a tener compensaciones menores que el promedio y las maderas duras grandes y con dosel ancho tendían a tener compensaciones más altas. Por lo tanto, la parte superior del árbol tiene una longitud de referencia diferente a la de la parte inferior del árbol, lo que genera errores de altura:
(distancia de compensación de arriba a abajo x tan Θ) = error de altura
El error casi siempre suma incorrectamente la altura del árbol. Por ejemplo, si se mide un árbol en un ángulo de 64 grados, dado un desplazamiento promedio de 8,3 pies (2,5 m) en la dirección del medidor, la altura del árbol se sobreestimaría en 17 pies (5,2 m). Este tipo de error estará presente en todas las lecturas usando el método tangente, excepto en los casos donde el punto más alto del árbol en realidad está ubicado directamente encima de la base del árbol, y excepto en este caso inusual, el resultado no es repetible ya que se obtendría una lectura de altura diferente dependiendo de la dirección y posición desde la que se tomó la medición.
Cuando se identifica erróneamente la copa del árbol y se confunde una rama inclinada hacia adelante con la copa del árbol, los errores de medición de la altura son aún mayores debido al error mayor en la línea base de medición. Es extremadamente difícil identificar la rama superior real desde el suelo. Incluso las personas experimentadas suelen elegir la ramita equivocada entre las varias que podrían ser la copa del árbol. Caminar alrededor del árbol y observarlo desde diferentes ángulos a menudo ayudará al observador a distinguir la copa real de otras ramas, pero esto no siempre es práctico o posible. Los errores de altura importantes han aparecido en las listas de árboles grandes incluso después de cierto grado de investigación y, a menudo, se repiten erróneamente como alturas válidas para muchas especies de árboles. Una lista compilada por el NTS [18] muestra la magnitud de algunos de estos errores: el nogal acuático figura como 148 pies (45 m), en realidad 128 pies (39 m); nogal pignut listado a 190 pies (58 m), en realidad 123 pies (37 m); el roble rojo figura como 175 pies (53 m), en realidad 136 pies (41 m); El arce rojo figura en 179 pies (55 m), en realidad 119 pies (36 m), y estos son solo algunos de los ejemplos enumerados. Estos errores no se pueden corregir mediante análisis estadístico, ya que son unidireccionales y de magnitud aleatoria. Una revisión de relatos históricos de árboles grandes y comparaciones con mediciones de ejemplos que aún viven [19] encontró muchos ejemplos adicionales de errores de altura de árboles grandes en relatos publicados.
Muchas de las limitaciones y errores asociados con el método del bastón y el método tangente pueden superarse utilizando un telémetro láser junto con un clinómetro o un hipsómetro, que incorpora ambos dispositivos en una sola unidad. [4] [5] Un telémetro láser es un dispositivo que utiliza un rayo láser para determinar la distancia a un objeto. El telémetro láser envía un pulso láser en un haz estrecho hacia el objeto y mide el tiempo que tarda el pulso en reflejarse en el objetivo y regresar al emisor. Diferentes instrumentos tienen diferentes grados de exactitud y precisión. [2]
El desarrollo de los telémetros láser supuso un avance significativo en la capacidad humana para medir de forma rápida y precisa la altura de los árboles. Poco después de la introducción de los telémetros láser, varios grandes cazadores de árboles reconocieron y adoptaron de forma independiente su utilidad para medir árboles y utilizar cálculos de altura basados en senos. [20] Robert Van Pelt [21] comenzó a utilizar un láser Criterion 400 alrededor de 1994 en el noroeste del Pacífico de América del Norte. El instrumento tenía una rutina de altura de árbol preprogramada basada en el método tangente, pero utilizó el modo alternativo de Distancia Vertical (VD), esencialmente el método sinusoidal sin adornos para medir las alturas de los árboles. Comenzó a utilizar un telémetro óptico y un clinómetro Suunto alrededor de 1993-94 utilizando el método sinusoidal. Aproximadamente un año después, compró un telémetro láser Bushnell Lytespeed 400 y comenzó a utilizarlo para medir árboles. Robert T. Leverett [22] comenzó a utilizar telémetros láser en el este de los Estados Unidos en 1996. Él y Will Blozan [22] habían estado utilizando previamente métodos de triangulación cruzada para medir la altura de los árboles antes de adoptar las técnicas de telémetro láser. La primera publicación que describe el proceso fue en el libro "Stalking the Forest Monarchs - A Guide to Measurement Champion Trees", publicado por Will Blozan, Jack Sobon y Robert Leverett a principios de 1997 [23] [24] . La técnica pronto fue adoptada por otros grandes topógrafos de árboles en otras zonas del mundo. Brett Mifsud (2002) escribe: "En este estudio se utilizaron nuevas técnicas para medir árboles altos. Inicialmente, se utilizó un telémetro láser Bushnell '500 Yardage Pro' junto con un clinómetro Suunto para estimar las alturas de los árboles en todas las regiones. El anterior- El método usado de 'bronceado simple' para medir árboles altos fue descartado en favor del método 'seno'". [25] Actualmente, este método está siendo utilizado por investigadores y estudios de árboles en Asia, África, Europa y América del Sur.
Utilizando el telémetro y el clinómetro, sólo se necesitan cuatro números para completar el cálculo de la altura del árbol, y no es necesaria cinta adhesiva ni contacto directo con el árbol. [2] [4] [5] Las lecturas son 1) la distancia a la copa del árbol medida con el telémetro láser, 2) el ángulo a la copa del árbol medido con el clinómetro, 3) la distancia a la base del árbol medido con el telémetro láser, y 4) el ángulo con la base del árbol medido con el clinómetro. Los cálculos implican algo de trigonometría básica, pero se pueden realizar fácilmente con cualquier calculadora científica económica.
Las situaciones en las que la copa del árbol que se está midiendo está por encima del nivel de los ojos y la base del árbol que se está midiendo está por debajo del nivel de los ojos es la situación más común que se encuentra en el campo. Los otros dos casos son aquellos en los que tanto la copa como la base del árbol están por encima del nivel de los ojos, y donde tanto la copa como la base del árbol están situadas por debajo del nivel de los ojos. En la primera situación, si D1 es la distancia hasta la copa del árbol medida con un telémetro láser, y (a) es el ángulo hasta la copa del árbol medido con un clinómetro, entonces esto forma la hipotenusa de un triángulo rectángulo. con la base del triángulo a la altura de los ojos. La altura del árbol por encima del nivel de los ojos es [h1 = sin(a) x D1]. Se utiliza el mismo proceso para medir la altura o extensión de la base del árbol por encima o por debajo del nivel de los ojos, donde D1 es la distancia a la base del árbol y (b) es el ángulo a la base del árbol. Por lo tanto, la distancia vertical a la base del árbol por encima o por debajo del nivel de los ojos es [h2 = sin(b) x D2]. El sentido común debe prevalecer al sumar h1 y h2. Si la base del árbol está por debajo del nivel de los ojos, la distancia que se extiende por debajo del nivel de los ojos se suma a la altura del árbol por encima del nivel de los ojos para calcular la altura total del árbol. Si la base del árbol está por encima del nivel, esta altura se resta de la altura hasta la copa del árbol. Matemáticamente como el seno de un ángulo negativo es negativo, siempre obtenemos la siguiente fórmula:
altura = pecado(a) x (D1) – pecado(b) x (D2)
Hay algunos errores asociados con el método seno superior/seno inferior. En primer lugar, la resolución del telémetro láser puede variar desde una pulgada (2,54 cm) o menos hasta media yarda (46 cm) o más, según el modelo que se utilice. Al verificar las características del láser a través de un procedimiento de calibración y tomar mediciones solo en los puntos de clic donde los números cambian de un valor al siguiente más alto, se puede obtener una precisión mucho mayor del instrumento. [2] Un clinómetro portátil sólo se puede leer con una precisión de aproximadamente ¼ de grado, lo que genera otra fuente de error. Sin embargo, al realizar múltiples disparos a la cima desde diferentes posiciones y disparar a los puntos de clic, se pueden obtener alturas precisas desde el suelo hasta menos de un pie de la altura real del árbol. Además, las mediciones múltiples permiten identificar y eliminar del conjunto de mediciones valores erróneos en los que el clinómetro se leyó mal. También pueden ocurrir problemas cuando la base del árbol queda oscurecida por la maleza; en estas situaciones se puede usar una combinación del método tangente y los métodos sinusoidales. Si la base del árbol no está muy por debajo del nivel de los ojos, se puede medir la distancia horizontal al tronco del árbol con el telémetro láser y el ángulo a la base con el clinómetro. El desplazamiento vertical desde la base del árbol hasta la horizontal se puede determinar utilizando el método tangente para el triángulo inferior, donde [H2 = tan(A2) x D2]. En estos casos donde el árbol es bastante vertical y la distancia vertical desde la base del árbol hasta el nivel de los ojos es pequeña, cualquier error al usar el método tangente para la base es mínimo.
Existen ventajas considerables al utilizar este método sobre el clinómetro básico y el método de cinta tangente. Con esta metodología, ya no importa si la copa del árbol está desplazada de la base del árbol, lo que elimina una fuente importante de error presente en el método tangente. Un segundo beneficio de la tecnología del telémetro láser es que el láser se puede utilizar para escanear las partes superiores del árbol y encontrar cuál es en realidad la verdadera copa del árbol. Como regla general, si hay varias lecturas de diferentes copas del árbol en o cerca de la misma inclinación, la que está más alejada representa la copa más alta del grupo. Esta capacidad de buscar el punto más alto ayuda a eliminar la segunda fuente importante de error causada por la identificación errónea de una rama inclinada hacia adelante o la parte superior incorrecta. Además, aparte de errores graves resultantes de una mala lectura del instrumento, los resultados no exagerarán la altura del árbol. La altura aún puede estar subestimada si no se identifica correctamente la verdadera copa del árbol. El método seno superior/seno inferior permite medir la altura de los árboles que están completamente por encima o por debajo del nivel de los ojos del topógrafo, así como en terreno nivelado. Un árbol también se puede medir en segmentos donde la parte superior e inferior del árbol no son visibles desde un solo lugar. Una sola medición de altura toma solo unos minutos usando un telémetro láser y un clinómetro separados o menos cuando se usan instrumentos con un clinómetro electrónico incorporado. Las mediciones realizadas utilizando estas técnicas, mediante el promedio de múltiples disparos, generalmente están dentro de un pie o menos de las cintas métricas desplegadas por el escalador.
Algunos hipsómetros láser tienen una función de medición de altura incorporada. Antes de utilizar esta función, el usuario debe leer las instrucciones sobre cómo funciona. En algunas implementaciones calcula las alturas de los árboles usando el método de la tangente defectuosa, mientras que en otras le permite usar el mejor método de seno superior/seno inferior. El método seno superior/seno inferior puede denominarse función de distancia vertical o método de dos puntos. Por ejemplo, la Nikon Forestry 550 implementa únicamente el método seno superior/seno inferior, mientras que su sucesora, la Forestry Pro, tiene una función de medición de dos puntos y de tres puntos. La función de medición de tres puntos utiliza el método tangente, mientras que el método de dos puntos utiliza el método seno superior/seno inferior. Los triángulos superior e inferior se miden automáticamente utilizando la función de dos puntos y se suman, dando una medición de altura precisa.
Se puede encontrar una discusión más detallada sobre el método sinusoidal del telémetro láser/clinómetro en Blozan [4] [5] y Frank [2] y en discusiones en el sitio web de Native Tree Society y BBS. [26] [27]
El Dr. Don Bragg, investigador forestal estadounidense, ha publicado reseñas del método de los senos. [28] [29] Escribe: "Cuando las alturas se midieron correctamente y en circunstancias favorables, los resultados obtenidos por los métodos tangente y seno diferían sólo en aproximadamente un 2 por ciento. Sin embargo, en condiciones más desafiantes, los errores oscilaron entre el 8 y el 42 por ciento. Estos ejemplos también resaltan una serie de ventajas distintivas del uso del método de los senos, especialmente cuando se requiere la altura exacta de los árboles. y En circunstancias típicas, el método de los senos es el medio más confiable actualmente disponible para determinar la altura de los árboles en pie, en gran parte porque es relativamente "Es insensible a algunos de los supuestos subyacentes del método tangente. Desafortunadamente, sólo recientemente la tecnología ha permitido el uso del método sinusoidal, mientras que el método tangente ha estado arraigado en los procedimientos y la instrumentación durante muchas décadas".
Las alturas de los árboles se pueden medir directamente usando un poste para árboles más bajos, o trepando a un árbol más grande y midiendo la altura con una cinta métrica larga. Las mediciones con postes [30] [31] funcionan bien para árboles pequeños, eliminando la necesidad de trigonometría que involucra múltiples triángulos, y para árboles de menor alcance que el alcance mínimo para los telémetros láser. Colby Rucker escribe: "Para los árboles más pequeños, una regla plegable de carpintero de seis pies funciona bien. Por encima del alcance de la regla, se necesita una pértiga. Una pértiga de pintor de aluminio se extiende hasta casi doce pies (3,7 m) y funciona bastante bien. Se puede ajustar a la altura de un árbol pequeño, y medir el poste con una cinta de acero enganchada a un extremo. Se puede elevar a la copa de un árbol un poco más alto, y medir la distancia al suelo con una regla de carpintero. Para un alcance adicional, se pueden hacer dos extensiones de aluminio que encajen una dentro de la otra y ambas encajen dentro del bastón. Utilicé un bastón de esquí de aluminio resistente para la pieza superior. Eso extiende el bastón hasta unos veinte pies (6,1 m), lo que es conveniente para la mayoría de los trabajos. Ocasionalmente, se necesita altura adicional y se pueden agregar longitudes adicionales, pero el poste se vuelve difícil de manejar a estas alturas mayores. Se pueden usar secciones estándar de diez pies de tubería de PVC para los postes, pero tienden a volverse más flexibles a medida que aumentan. longitud."
La altura de los árboles también puede ser medida directamente por un trepador de árboles. [4] [32] El escalador accede a la copa del árbol encontrando una posición lo más cerca de la copa que pueda alcanzar con seguridad. Una vez anclado de forma segura desde esa posición, el escalador encuentra un camino despejado y deja caer una línea con peso al suelo. Se fija una cinta al final de la línea de caída y se tira hacia arriba siguiendo el recorrido de la línea ponderada. El punto de referencia inferior es la posición media de la pendiente del tronco al nivel del suelo. La altura total del árbol hasta la posición del escalador se lee directamente en la cinta. Las cintas de fibra de vidrio se utilizan generalmente para estas mediciones debido a su peso ligero, su estiramiento insignificante y porque no necesitan calibrarse para su uso a diferentes temperaturas. Si la cinta se va a utilizar más adelante como referencia fija para mediciones posteriores del volumen del maletero, la parte superior se fija en su lugar con varias chinchetas. Esto mantiene la cinta en su posición durante las mediciones de volumen, pero aún se puede sacar desde abajo cuando termine.
Generalmente se utiliza un poste para medir la altura restante del árbol. El escalador levanta un palo extensible y lo utiliza para llegar a la copa del árbol desde el punto en el extremo superior de la cinta. Si no es vertical, se mide la pendiente del poste inclinado y se mide la longitud del poste. La distancia vertical agregada por el poste a la longitud de la cinta es (sen Θ x longitud del poste).
Existen varios métodos adicionales que se pueden utilizar para medir la altura de los árboles desde una distancia que pueden producir resultados razonablemente precisos. Estos incluyen métodos topográficos tradicionales que utilizan un teodolito , triangulación cruzada, el método de línea de base extendida, el método de paralaje y el método del triángulo.
Se pueden utilizar técnicas topográficas estándar para medir la altura de los árboles. Un teodolito con medición de distancia electrónica (función EDM0 o estación total) puede proporcionar alturas precisas porque se puede elegir y "disparar" consistentemente un punto específico en la copa del árbol a través de una lente de gran aumento con una cruz montada en un trípode que estabiliza aún más el dispositivo. Las desventajas son el costo prohibitivo del instrumento para los usuarios promedio y la necesidad de un corredor bien cortado para la medición de distancias horizontales que debe ser eliminado para cada medición, y la falta general de fácil portabilidad [33] .
Se pueden utilizar métodos de triangulación cruzada. [4] [5] [23] La copa del árbol se ve desde una posición y se marca la línea a lo largo del suelo desde el espectador hacia la copa del árbol. Luego se ubica la copa del árbol desde una segunda posición de observación, idealmente a unos 90 grados alrededor del árbol desde la primera ubicación, y se marca nuevamente la línea a lo largo del suelo hacia la copa del árbol. La intersección de estas dos líneas debe ubicarse en el suelo directamente debajo de la copa del árbol. Una vez conocida esta posición, la altura de la copa del árbol sobre este punto se puede medir utilizando el método tangente sin necesidad de un telémetro láser. Luego se puede medir la altura relativa de este punto con respecto a la base del árbol y determinar la altura total del árbol. Un equipo de dos personas facilitará este proceso. Los inconvenientes de este método incluyen, entre otros: 1) dificultad para identificar correctamente la copa real del árbol desde el suelo, 2) poder localizar la misma copa desde ambas posiciones, y 3) es un proceso que requiere mucho tiempo.
El método de línea de base externa desarrollado por Robert T. Leverett [34] [35] [36] se basa en la idea de que habrá una diferencia en el ángulo con la parte superior de un objeto si se ve desde dos distancias diferentes a lo largo de una línea de base común. La altura del árbol sobre una línea de base nivelada se puede determinar midiendo el ángulo con la parte superior del árbol desde dos posiciones diferentes, una más alejada que la otra a lo largo de la misma línea de base y plano horizontal, si se conoce la distancia entre estos dos puntos de medición. .
Midiendo con precisión las diferencias entre los ángulos y la distancia al objeto desde la posición más cercana, se puede calcular la altura del objeto. El proceso requiere una medición de ángulo muy precisa. Para utilizar el método tanto para la parte superior como para la base, se requieren ocho mediciones y el uso de tres fórmulas separadas. El conjunto de fórmulas se aplica una vez para la parte superior del árbol y otra para la parte inferior. Si la línea de base no puede estar nivelada, se debe realizar un cálculo más complejo que tenga en cuenta la pendiente de la línea de base. Se ha desarrollado una hoja de cálculo de Excel que automatiza los cálculos y está disponible en el sitio web de ENTS BBS. Cubre los métodos comunes basados en tangentes e incluye análisis de errores. Hay una serie de variaciones para otros escenarios donde los puntos de observación no están a la misma elevación o no están a lo largo de la misma línea de base.
El método de paralaje 3-D [37] [38] es una técnica de estudio para medir la altura de los árboles indirectamente desarrollada por Michael Taylor. El método de paralaje implica encontrar dos vistas diferentes de la copa del árbol, el diferencial del nivel del suelo y los ángulos de barrido horizontal entre la copa y las dos vistas. Estos valores se pueden utilizar en una ecuación algebraica para determinar la altura de la copa del árbol por encima de las estaciones. En el método de paralaje no se toman medidas directas hasta el tronco o la copa del árbol.
El método de las tres verticales (anteriormente método del triángulo) es una modificación del método de paralaje más simple. [39] Es posible medir la altura de un árbol indirectamente sin tomar ningún ángulo de barrido horizontal, lo que puede ser difícil de obtener con precisión en el campo. Con este método, encuentre tres vistas abiertas en cualquier espacio hasta la copa del árbol. Lo ideal es que estos puntos estén a la vista unos de otros para evitar encuestas indirectas. Una vez que el topógrafo ha tomado los tres ángulos verticales hasta la copa del árbol, se toman las distancias de pendiente y los ángulos entre las tres estaciones de observación. Luego, la altura de la copa del árbol se puede derivar mediante una serie de ecuaciones, que requieren una solución numérica iterativa y el uso de una computadora. La técnica del triángulo, las ecuaciones, los diagramas de medición y las derivaciones fueron desarrollados por Michael Taylor y están disponibles en su sitio web. El programa de software para los cálculos está escrito en básico y también se puede descargar desde su sitio web. [40]
LiDAR , acrónimo de LightDetection and Ranging, es una tecnología óptica de detección remota que puede medir la distancia a los objetos. Los datos LiDAR están disponibles públicamente para muchas áreas [42] y estos conjuntos de datos se pueden utilizar para mostrar las alturas de los árboles presentes en cualquiera de estas ubicaciones. Las alturas se determinan midiendo la distancia al suelo desde el aire, la distancia a las copas de los árboles y mostrando la diferencia entre los dos valores. Un informe del USGS [43] comparó mediciones terrestres realizadas utilizando una estación total en dos sitios diferentes, uno dominado por abeto Douglas ( Pseudotsuga menziesii ) y otro dominado por pino ponderosa ( Pinus ponderosa ), con resultados obtenidos a partir de datos LiDAR. Descubrieron que las mediciones de altura obtenidas con LiDAR de haz estrecho (0,33 m) y alta densidad (6 puntos/m2) eran más precisas (error medio i: SD = -0,73 + 0,43 m) que las obtenidas con haz ancho (0,8 m). ) LiDAR (-1,12 0,56 m). Las mediciones de altura derivadas de LiDAR fueron más precisas para el pino ponderosa (-0,43 i: 0,13 m) que para el abeto Douglas (-1,05 i: 0,41 m) en la configuración de haz estrecho. Las alturas de los árboles adquiridas utilizando técnicas de campo convencionales (-0,27 ± 0,27 m) fueron más precisas que las obtenidas utilizando LiDAR (-0,73 i: 0,43 m para un ajuste de haz estrecho).
Kelly y col. [44] encontraron que LiDAR con un tamaño de celda de 20 pies (6,1 m) para el área objetivo en Carolina del Norte no tenía suficiente detalle para medir árboles individuales, pero era suficiente para identificar los mejores sitios de crecimiento con bosques maduros y los más altos. árboles. Descubrieron que las superficies altamente reflectantes, como el agua y los techos de las casas, a veces aparecían erróneamente como árboles altos en los mapas de datos y recomiendan que el uso de LiDAR se coordine con mapas topográficos para identificar estos posibles resultados falsos. Se encontraron subestimaciones de las alturas reales de los árboles individuales para algunas de las ubicaciones de árboles altos ubicadas en los mapas LiDAR y se atribuyeron a la falla del LiDAR en esa resolución que no parece detectar todas las ramitas en el dosel del bosque. Escriben: "Además de utilizar LiDAR para localizar árboles altos, el uso de LiDAR para localizar bosques antiguos es muy prometedor. Al comparar los sitios conocidos de crecimiento antiguo con los de segundo crecimiento en LiDAR, los bosques antiguos tienen una textura mucho más texturizada. dosel debido a los frecuentes y a menudo espaciados espacios de caída de árboles notablemente uniformes. Encontrar ecuaciones que puedan predecir bosques antiguos de varios tipos utilizando LiDAR y otras fuentes de datos es un área importante de investigación científica que podría promover la conservación de los bosques antiguos ".
Michael Lefsky desarrolló mapas de las alturas globales del dosel utilizando LiDAR en 2010 [45] y los actualizó un año después por un equipo dirigido por Marc Simard del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA. [46] Se puede encontrar una versión más pequeña del mapa en el sitio web del Observatorio de la Tierra de la NASA. [47]
Los miembros del NTS han utilizado con frecuencia LiDAR para buscar sitios de árboles altos y para localizar áreas dentro de un sitio con el mayor potencial para encontrar árboles altos. Han descubierto que LiDAR es una herramienta útil para explorar ubicaciones antes de las visitas, pero los valores deben verificarse sobre el terreno para mayor precisión. Michael Taylor escribe: "En áreas planas como el Parque Estatal Humboldt Redwoods, el LiDAR generalmente tenía una precisión de 3 pies (91 cm) y tendía a ser conservador. Para áreas de colinas empinadas, el LIDAR a menudo se sobreestimaba en 20 pies (6,1 m) más debido al hecho de que las secuoyas tienden a inclinarse cuesta abajo en los cañones de muesca mientras buscan áreas abiertas para obtener más luz. Si el árbol crece cerca de un barranco, esta sobreestimación de LiDAR fue más la norma que la excepción. Solo el 50% de los árboles de la lista de resultados LiDAR del Parque Nacional Redwood eran en realidad árboles de más de 350 pies (110 m). Del Parque Estatal Humboldt Redwoods, casi el 100% de los retornos LiDAR que resultaron con más de 350 pies (110 m) eran en realidad árboles de más de 350 pies (110 m) cuando se confirma desde el suelo o la cinta desplegada por el escalador. Depende del terreno y de qué tan bien se capturó la interfaz suelo/tronco. Para copas de árboles empinadas y densas, la determinación del terreno es un gran desafío. [48] " Paul Jost escribió una descripción general del uso de LiDAR para la medición de árboles en el sitio web de NTS. [49] Los datos de gran parte de los Estados Unidos se pueden descargar del USGS [42] o de varias agencias estatales. Hay varios visores de datos diferentes disponibles. Isenburg y Sewchuk han desarrollado un software para visualizar LiDAR en Google Earth. [50] Otro visor se llama Fusion, una herramienta de software de análisis y visualización LiDAR desarrollada por el Equipo de Silvicultura y Modelos Forestales, Rama de Investigación del Servicio Forestal de EE. UU. Steve Galehouse [51] [52] proporciona una guía paso a paso para usar el software Fusion para complementar las instrucciones en el sitio web de Fusion.
En 2012, Google Earth comenzó a ofrecer modelos 3D de algunas ciudades importantes utilizando estereofotogrametría [53] , que permite a los usuarios medir la altura de edificios y árboles ajustando la altitud de un polígono en 3D, o utilizar la función Regla para medir la altura de un objeto. en un camino 3D en Google Earth Pro. [54] Existen otras técnicas para aproximar la altura de los árboles en Google Earth. Con Street View se puede ajustar la altitud de una nueva marca de posición para alinearla con la parte superior de un árbol o edificio, y otros métodos incluyen estimar la altura total del edificio o árbol a partir de la longitud de la sombra en una fotografía aérea 2D o una imagen de satélite. [55]
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J. Aplica.
Para.
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En Proc., 15ª Conferencia Central de Bosques de Madera Dura, Buckley, DS y WK Clatterbuck (eds.).
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