趣味几何学
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7.林业人员的测高工具

图11 森林工作者所用测高仪的使用法

下面介绍林业工作者平时用的一样测高工具。虽然测高工具有很多种,不过我只讲其中一种的变形,目的是为了方便读者自己制作。图11即为该测高仪的构造原理,它是由硬纸板或木板加工而成的,是标有abcd标注的方形装置。测量者需手握它,顺着ab延长线去看,调整方板的倾斜度来让树梢同ab边位于同一条直线。于b绑一根细绳,并在它的末端绑上小重物q,细绳与dc交点为n,此时△bBC∽△bnc。根据这些条件可知∠bBC=∠bnc,于是有:

因而

因为bC、nc和bc的长度很容易测量出来,所以,仅用CD(测高仪与地面的间距)与前面求出的BC相加即可得出树木高度。

假设我们令bc=10cm,并在dc上标注出厘米的单位长度,这意味着nc和bc的比值可用分数代替,即能直观地看出BC占bC的比例。我们以实例来说明,悬锤在刻度7(nc=7cm)的位置,那么,树木位于瞳孔高度之上的高度就为观察者到树干距离的

另外一个经改动的地方就是测者的观察方法,为了沿ab这条线观察起来方便些,不妨于纸板上面角的部位制作两个正方形,分别穿大小不同的两个孔,小孔放在眼睛前面,借助大孔观察树梢,见图12。

图12 林业人员所用的测高工具

图12中,测高仪和实物的尺寸基本一致,是更实用的测高工具。制作这样的测高仪并不难,无须高深的技巧,耗时也短。它能在你旅行时帮你测物体的高度,比如树、电线杆及建筑等的高(这个简易装置也是作者研制出的成套的“户外几何学”测具中的一种),并且体积并不大。

那么,可不可以用我们上面介绍的测高仪,来测量不能接触的大树的高度呢?方法是怎样的呢?

如图13所示,用测高仪上的A和A′两点分别对准树梢上的B点。如果我们在点A测得BC=0.9AC,在点A′测得BC=0.4A′C,那么有:

于是:

于是可得

可见,只要测得两个观察点的间距AA′,我们就可借助确定的比例求出无法靠近的大树的高度。

图13 不便靠近的大树的测量法