MET SÄNTUTKIMUSLA ITOS Metsäteknologian tutkimusosasto 3/1972. PINOMITTAUKSEN KEHITTÄMISTUTKIMUS I Kylkitiheydestä ja sen mittaamisesta. Kirjallisuuskatsaus Heikki Nikkilä ja. Veijo Heiskanen Helsinki 1972 Sisällysluettelo Sivu 1. Johdanto 1 2. Pinotiheyden ja kylkitiheyden suhde 2 3. Kylkitiheyden pinon sisäinen hajonta 5 4. Kylkitiheyden mittaaminen 7 41 . Yleistä 7 42. Kylkitiheysnäytteet 7 43. Kylkitiheysmittarit 9 44. Yhteenveto kylkitiheyden mittaamisesta 11 KIR JALLI SUU SIUETTELO 12 LIITTEET 1. Pinon kyljestä otettavan kuvan oikaisumenetelmä (Pentti Nisula) 2. Laskijalevyllä varustettu kylkitiheysmittari (Pentti Nisula) 3. Laskijanauhalla varustettu kylkitiheysmittari (Pentti Nisula) 4. Kylkitiheyskiila m/Bitterlich 5. Kylkitiheysmittari m/Kajaani Oy 1 1. JOHDANTO Pinomittausta on yleensä pidetty käytännöllisyytensä vuoksi ja. myös tarkkuutensa puolesta varsin sopivana kuitupuun mittaus menetelmänä. Viime vuosina ovat kuitenkin korjuumenetelmien kehit tyessä sekä puutavaran että pinon laatu muuttuneet siinä määrin, että pinomitan käytössä on ilmeisiä puutteita.. Pinossa olevan puun suhteellinen määrä, jota kuvaa pinotiheysluku (k-m3/p-m3), on nykyään entisestään pienentynyt ja ainakin vaihtelee aikaisempaa huomatta vasti enemmän. Syinä ovat puutavaran laatuvaatimusten ja työstö asteen alentuminen sekä koneellinen ladonta, joka lisäksi tekee varsinkin ilman alus- ja pääpuita. olevan pinon ulottuvuuksien mää rittämisen vaikeaksi. Pinomittaus on toisin sanoen muuttunut en tistä epätarkemmaksi ja epäluotettavammaksi mittaustavaksi. Tässä valheessa onkin tärkeää kehittää pinomittausta paremmin käytäntöön sopivaksi. Päämäärä on tällöin olevan pinomittaustulok sen saaminen riittävällä tarkkuudella kiintomittana., kuten Pino mittauksen kehittämisryhmä on tehtävänsä määritellyt. Pinomitan kiintomitaksi muuntamisessa tulevat kysymykseen joko kiintomitan arviointi pinon ominaisuuksien perusteella tai pinotiheyden välitön tahi välillinen mittaaminen. Lisäksi voidaan muuntamisessa, käyttää keskimääräisiä pinotiheyslukuja. Pinotiheyden välillinen mittaus perustuu siihen, että pinon kyljestä mitataan jokaisen pölkyn läpimitta ja niiden pinta-alan ja pinon kyljen pinta-alan suhteena lasketaan ns. kylkitiheys. Tut kimuksin selvitettävien muuntolukujen avulla muunnetaan kylkitiheys pinotiheydeksi. Näin menetellen saataisiin keskimääräisiä pinoti heyslukuja. tarkempi tiheysluku ja. tarkempi kiintomitta jokaiselle mitattavalle pinolle. Tällaista tapaa,kylkitiheysmenetelmää, käyte tään jossakin määrin Kanadassa ja. Yhdysvalloissa. Sitä on myös meillä käsitelty paljon ammattilehdissä erityisesti 1960-luvun alus sa, jolloin V. Keltikangas ja. Makkonen vaihtoivat mielipiteitä asiasta. Laajat perustutkimukset kuitenkin puuttuvat, minkä vuoksi ei ole myöskään päästy käytännön sovellutuksiin. Kyllcitiheysmenetelmä tarjoaa kuitenkin erään teoreettisen mahdollisuuden pinomitan kiintomitaksi muuntamiseksi, minkä vuoksi se on otettu tutkittavaksi pinomittauksen kehittämisryhmässä. Esillä olevan tutkielman tarkoitus on selvittää kirjallisuudeen avulla mitä mahdollisuuksia, on tällaisin kylkitiheysmenetelmin määrittää pinotiheys ja sitä kautta kiintomitta suomalaisissa olo suhteissa. Selvityksen tavoitteet voidaan jakaa, kolmeen osaan: 2 1. Kylkitiheyden ja pinotiheyden välinen riippuvuus. 2. Pinosta otettavien erilaisten kylkitiheysnäytteiden ja keskimääräisen kylkitiheyden välinen riippuvuus eli toisin sanoen kylkitiheyden pinon sisäinen hajonta. 3. Erilaisten kylkitiheysmittaus ten vaatima aika ja käytän nölliset soveltamismahdollisuudet. Saatavien tulosten perusteella tehdään päätelmiä kylkitiheyttä koskevien jatkotutkimusten tarpeellisuudesta. 2. PINOTIHEYDEN JA KYLKITIHEYDEN SUHDE Kylkitiheyden ja pinotiheyden välisestä riippuvuudesta löyde tään kirjallisuudesta seuraavia tietoja. Pino tiheys ja pinon kylkitiheys - samoin kuin vastaavat kuutio määrät - poikkeavat toisistaan systemaattisesti ja ovat vain tietyis sä rajatapauksissa samansuuruisia. Ne ovat yhtä suuria vain silloin kun pölkyt ovat katkaistun panboloidin muotoisia.. Kylkitiheyden ja pinotiheyden erot ovat lisäksi eri tavaralajeilla ja eri pölkynpi tuuksilla erilaisia. Käytännössä yleisimmällä pino tav aralla. (2 m) kylkitiheys lienee nollasta muutamaan prosenttiin suurempi kuin pinotiheys (V. Keltikangas 1961 a). M a. k k o n e n (1961 a.) on esittänyt seuraavia määritelmiä. Pinon pölkkyjen tyvi- ja. latvakuutioiden keskiarvon suhde pino tilavuuteen on sama kuin pölkyn päiden pinta-alojen suhde kyljen pint n-ai aan. Pölkky jen tarkan todellisen kuution ja. tyvi- ja latva kuution keskiarvon suhde on luku, jolla kylkitiheys on kerrottava, jotta päästäisiin pinotiheyteen. Hän on myös esittänyt taulukon Simpsonin kaavalla, lasketun kuution sekä tyvi- ja latvakuution ero tuksista. Sen mukaan lasketut kertoimet kylkitiheyden muuntamiseksi pinotiheydeksi ovat seuraavat. D 1 Ka.p. Pölkyn pituus, m cm/ m 2 4 Kerroin 6 5 1 0.983 0.934 0.913 9 1 0.994 0.977 0.958 13 1 0.997 0.989 0.976 5 2 0.940 0.892 0.846 9 2 0.975 0.943 0.909 13 2 0.989 0.966 0.940 3 Taulukko koskee vain katkaistun kartion muotoisia pölkkyjä. Sen mukaan tyvi- ja. latvakuution keskiarvo poikkeaa oikeasta kuuti osta (ja kylkitiheys pinotiheydestä) sitä enemmän, mitä pienempi on pölkyn läpimitta, mitä nopeammin pölkyt kapenevat ja, mitä pitem piä ne ovat. Mitä enemmän pölkkyjen muoto poikkeaa paraboloidin muodosta, sitä enemmän poikkeavat pino- ja kylkitiheys toisistaan. Mainittujen tunnusten poikkeamiseen toisistaan vaikuttavat voimakkaimmin juuren niska ja. tyvilaaj enema, kuten H i s u 1 a (1963) on esittänyt (vrt. Ma k k o n e n 1961 b). Hän on laskenut taulukon, jossa vertaillaan tyvilaajenemaltaan erilaisten pölkkyjen kylki- ja pino tiheyksiä toisiinsa. Niiden pölkkyjen kylkitiheys-pinotiheyssuhde, joiden tyvipohjapinta-alaan tyvilaajenema ei ollenkaan vaikuta, on saanut taulukossa, suhteellisen arvon 100. Pölkky on tällöin oletet tu paraboloidiksi. Taulukon perusteella on laskettu seuraavat pino tiheyden suhteet kylkitiheyteen. Huorn. 6 m:n pölkky on ajateltu katkaistuksi 3, 2 ja. 1 m:n pölkyiksi. Taulukosta voidaan päätellä, että juurenniskan esiintymistihey den ja sen vaikutuksen kasvaessa kylkitiheys poikkeaa yhä enemmän pinotiheydestä. Kaatokohdan alentaminen suurentaa poikkeamaa. Korjauskertoimen (kylkitiheys pinotiheydelcsi) suuruus vaihte lee käytännössä 0.85 - 1.00. Korjauskertoimen suuruutta indikoivat käytännössä parhaiten tyvipölkkyjen esiintymisrunsaus (esim. °/> to dellisesta. kiintomitasta) sekä puutavaran pituus ja keskiläpimitta. Tutkimustuloksia tyvi- ja latvakuution sekä Simpsonin kaavalla, lasketun kuution suhteesta., joka. vastaa kylkitiheyden ja pinotihey den suhdetta, on saatavissa mm. seuraavista julkaisuista. L, m Juurenniskan vaikutus 6 m:n pölkyn tyven poikkileikkaus- pinnan suurenemiseen c/o 0 10 o KA O C\J Pino tiheys °/ 'o kylkitiheydestä 1 100 99 98 96 2 100 98 95 93 3 100 96 93 91 6 100 93 CO Co CO a t cm 16.9 17.8 18.5 19.3 4 Tuovisen (1948) mukaan on Simpsonin kaavalla lasket tu kuutio prosentteina tyvi-latvakuutiosta eri tavaralajeilla seu raava. Pertovaara. (1960) on saanut hieman pienempiä poik keamia. M a kko sen (1958) mukaan ksylometrikuutio oli 2 m kuorellisilla koivupaperipuixla. 3.4 i° pienempi kuin tyvi- ja latva läpimitan keskiarvoon perustuva Luutio. (vrt. Makkonen 1960) Pertovaaran (1964) mukaan Simpsonin kaavalla, laskettu kuutio on 3 m:n ja 4-5 m:n kuusipaperipuulla Pohjois-Suomessa 94.8 ja 95.0 io tyvi- ja latvakuution keskiarvosta. Vastaava luku 4 m:n mäntypaperipuulla on 97.3. 2 m:n kuusella, vastaava prosentti on 99.0...99.4 riippuen siitä onko kyseessä runko- vai latvustavara, 2 m:n männyllä vastaavat luvut ovat 96.2...99-8. Esitetyillä luvuil la on ainoastaan kuriositeettiarvo, sillä tyvipölkkyjä ei ole mitat tu pölkyn päästä va.an tyvilaajeneman ulkopuolelta. Todellisuudessa erot ovat suuremmat, mutta, lienevät 2 m:n tavaralla hyvin lähellä tässä esitettyjä. He liman (1959) ja Saarinen( Makkosen 1961 c mukaan) ovat saaneet kylkitiheyden mittareita, käyttäen sitä suuremmaksi, mitä suurempi oli pölkkyjen pituus. Nisula, (1967 a) totesi 2.2 m koivupinot av aralla kylkiti heyden olevan keskimäärin 106 c/o pinotiheydestä, variaaatiokerroin oli 4.52 ia. Tämä merkitsee, että pinotiheys on n. 94 i» kylkitihey destä. Saman lähteen mukaan kylkikuutio on likimain yhtä monta pro senttia. keskuskuutiosta kuin kylkitiheys pinotiheydestä (vrt. M a. k k o n e n 1961 a, Nisula 1963). Hajontaan vaikutti tyvipölk kyjen muoto ja esiintymisrunsaus. Sorvipölkyille Nisula (1967 b) sai saman suhteen kuin edellä eli siis 106 $ (pinotiheys kylkitiheydestä 94 i°) * Variaatio kerroin oli 2.26 io (pölkyn pituus 1.65 m). Yksittäisillä pölkyillä oli kylkikuution ja keskuskuution suhde seuraava,. Sulkuihin on mer kitty vastaavat käänteisluvut. 4 m kuor. 6 m kuor. 4 m kuor. 6 m kuor k up k up mäp mäp Dyvipölkyt 93.6 7 91 .8 90.3 taut 99.3 99.0 101 .7 102.0 keskimäärin 95.2 93.7 93.1 91.2 5 Kylkitiheys ja. pinotiheys poikkeaisivat toisistaan melko vähän, jos pinoissa olisi vain muita kuin tyvipölkkyjä. Kylkitiheyden ja pinotiheyden riippuvuudesta on M a. k k o - n e n (1959) todennut, että Bitterlichin pinotiheyskiilan ja Snellmanin pinotiheysmittarin antamien pinotiheyslukujen ja oikei den pinotiheyslukujen välillä ei ole merkittävää korrelaatiota. Tässä on kuitenkin kysymys ko. mittareiden antamien kylkitiheys näytteiden tarkkuudesta. Kokonaisia pinoja koskevia, tutkimustulok sia ei asiasta ole julkaistu. Kylkitiheyden hajonta on pienempi kuin pinotiheyden (II i s u - 1 a 1967 a), mikä onkin luonnollista koska pölkyn muoto ja pituus eivät vaikuta siihen juuri lainkaan. Yhteenvetona, voidaan todeta, että k y 1 k i. t i h e y s on yleensä suurempi kuin pinotiheys. Ero on lyhyessä pino tav arassa keskimäärin huomattavasti alle 10 °/o, mutta vaihtelee tavaran ominaisuuksista riippuen hyvin paljon. T-y v i p ö 1k k y j e n suuri määrä, tyvipai suman suuruus( kannon lyhyys) ja. pölkyn pi tuus lisäävät kylkitiheyden ja pino tiheyden välistä eroa. Tutkimustuloksista ei kuitenkaan ilmene vallitseeko kylkitiheyden ja. pinotiheyden välillä keskimäärin korrelaatiota siten, että kylkitiheyden avulla voitai siin määritellä pinotiheys. Korrelaation olemassa 010 vaikuttaa kuitenkin hyvin todennäköiseltä mm. kanadalaisten ja. yhdysvaltalais ten käytännön sovellutusten pohjalta.. Ennen tutkimuksen jatkamista onkin selvitettävä kylkitiheyden ja pinotiheyden välinen riippuvuus. 3. KYLKITIHEYDEN PINON SISÄINEN HAJONTA Kylkitiheyden pinojen välinen hajonta on pienempi kuin pinoti heyden, kuten edellä mainittiin. Tärkeintä on kuitenkin tarkastella kylkitiheyden pinon sisäistä hajontaa., joka joudutaan ottamaan huo mioon pyrittäessä näytteenottomenetelmien tai mittarein määrittä mään kylkitiheyden likiarvo. Aluksi todettakoon, että tämän hajonnan suuruus riippuu näytteen koosta. Mitä suurempia näytteitä pinon kyl jestä otetaan, sitä pienempi on hajonta. Laji n. s ui' tide vaihteluväli ;yvipölkyt 158 kpl 1.136 (0.865) 95 - ■ 151 °I° (105 - 66 iuut pölky rt 342 kpl 1.019 (0.981) 83 - ■ 114 °/° (120 - 88 6 Kirjallisuudessa tätä, erittäin tärkeää. Icy Iki tiheyden käyttö mahdollisuuksiin vaikuttavaa, seikkaa, on käsitelty vain vähän. Kel tikankaan ja. Makkosen keskustelussa asiasta asiaa ainoastaan si vuttiin lyhyesti. Makkonen (1961 b) tosin mainitsee Ahosen ilmoittaneen, että m/Keltikangas-Ahonen-mittarilla päästään + 1 s:n tarkkuuteen muutamalla tusinalla näytteellä (a few dozen measuring observations ). Nisulan (1967 a) tutkimuksen mukaan oli 2.2 m koivupape ripuulla kylkitiheyden pinoittainen hajonta 5.5...17.5 i° kun näyt- O teen koko oli 714 cm (17 x 42). Keskimäärin hajonta oli 10.8 fo. Nisula laski tiettyyn tarkkuuteen vaadittavien näytteiden lukumää riä kaavalla: Jos hajonta on keskimäärin edellämainitun 10.8 °/o suuruinen, tulee mitata 78 mainitun suuruista näytettä, jotta virhe olisi 95 1° to dennäköisyydellä alle 3 joka. on mittauksissa yleisesti käytetty virheraja. Nisula toteaa edelleen, että hajonta on keskimäärin laa jaa ja oikukkaasti vaihtelevaa, (vrt. Nisula 1963). Jos pyri tään siihen, että kaikkien pinojen tai vaikkapa vain määräosankin kylkitiheydet saadaan sanotulla tarkkuudella, vaatii ainakin Nisulan käyttämä systeemi kohtuuttoman paljon näytealoja. Hajonnan oikukkuu desta johtuen tultaisiin joissakin pinoissa toimeen suhteellisen vaatimattomalla näytteellä (esim. v io 5.5, näytteitä 20 kpl), mutta toiset vaativat paljon näytteitä (esim. v yo 17.5, näytteitä 204 kpl). Kylkitiheyden suureen pinon sisäiseen hajontaan viittaavat myös jo mainitut Ma k k o sen (1959) tulokset kylkimittareiden antaman tuloksen ja oikean pinotiheyden vähäisestä riippuvuudesta. On kuitenkin ilmeistä, että kylkitiheyden hajonta on koivupinoissa, joita Nisulan tulokset koskevat, suurempi kuin havupuupinoissa.. Toisaalta konepinoissa hajonta muodostuu suuremmaksi kuin käsipi noissa, joten ongelma, saattaa, olla nykyisin vielä vaikeampi kuin aiemmin. Yhteenvetona, onkin todettava, että kylkitiheyden pinon sisäinen ha. jonta on varsin suu r i. Yleispäteviä tutkimustuloksia ei ole saatavissa. ——= + p ($) missä n = näytteiden lukumäärä n v ('/O = variaatiokerroin p ( c/o) = riski io 7 Jos kylkitiheyden ja. pino tiheyden välinen korrelaatio osoit tautuu jatkotutkimuksissa, riittäväksi käytännön sovellutuksia, sil mälläpitäen, onkin seuraavana tutkimustehtävänä otettava esille kylkitiheyden pinon sisäisen hajonnan selvittäminen eri suuruisia näytteitä käytettäes 4. KYLKITIHEYDEN MITTAAMINEN 4.1 Yleistä Kylkitiheyden mittaamisessa tulee kyseeseen joko totaalinen mittaus tai otanta. Edellistä käytettäessä mitataan pinon kyljen tai kylkien kaikkien pölkkyjen läpimitat (poikkileikka.uspinta-a.lat), Jälkimmäisessä taa.s suoritetaan mittaukset vain osasta pölkkyjä. Totaaliseen mittaukseen ei sisälly teoreettisia pulmia. Käy tännölliset vaikeudet, nimenomaan työn vaatimat kustannukset, ovat kuitenkin niin suuria, että menetelmää ei voida soveltaa käytännön mittauksissa. Kuitenkin on mahdollista silmäva.raisesti arvioida koko pinon kylkitiheys (esim. Nisula 1963). Otantamenetelmissä pyritään ottamaan kylkitiheysnäyte, jonka avulla saataisiin selville koko pinon kylkitiheyden luotettava, likiarvo. Näytteen ottoa varten on rakennettu myös kylkitiheysmit tareita. Näytteenottomenetelmät ja kylkitiheysmittarit perustavat lähin nä neljälle periaatteelle: - määräalalta, mitattujen pölkynpäiden pinta-alojen suhteeseen ko. määräalaan (pinta-a.laotanta ) - pölkyn päihin ja tyhjään tilaan sattuvien pisteiden suhtei siin (esim. m/Keltikangas - Ahonen) - ympyrän kehältä mitatun puun ja tyhjän tilan suhteeseen (esim. m/Pöyhtäri) - suoralta, viivalta tai janalta mitatun puun ja tyhjän tilan suhteeseen (esim. m/Snellman). 4.2 Kylkitiheysnäytteet Kylkitiheysnäytteiden ottamisessa kyseeseen tuleville menetel mille voidaan asettaa, seuraavat vaatimukset. - Menetelmän tulee olla. helposti käytäntöön sovellettavissa, myös sellaisissa pinoissa, jotka ovat pölkyn päiden osalta epätasai sia. 8 - Menetelmän tulee olla objektiivinen, s.o. sillä pitää pystyä erottamaan puun ja tyhjän tilan välinen raja. mahdollisimman tarkoin. - Menetelmää sovellettaessa tulisi voida muuttaa näytteen kokoa tarpeen mukaan pinon ominaisuuksien asettamien vaatimusten perusteella. - Menetelmän edellyttämien apuvälineiden tulee olla riittävän halpoja . Tältä pohjalta tarkastellaan seuraavassa eri näytteenottomene telmiä, joita, käytännössä on sovellettu tai kirjallisuudessa esi telty . Kana dai aine n v aiokuva usme n t e lmä. Hem m i (1972) kuvaa, menetelmän seuraavasti: Polaroid-kameralla ja salamavalolla oteta.an pinosta, kylkikuva, joka. valmistuu kamerassa parissa minuutissa. Kuva asetetaan laatikkoon, jossa siihen pistetään säännöllinen reiästö. Pölkkyjen päihin ja tyhjään tilaan sattuvien reikien suh teellisista osuuksista päästään kylkitiheyteen. Yleisesti käytössä tehtailla Kanadassa. Kuvauskohta. arvotaan. Kymmenelle pinolle keskiarvon keskivirhe on 95 1° todennäköisyydellä + 2.4 i°. Kameran ja tarvikkeiden hinta on 800 mk ja. kuvien 1 .50 mk/kpl. Sopii huo nosti maastoon ja ajoneuvopinoihin, joissa, puu on pitkittäin. Reikiä laskettaessa, rajatapaukset ovat hankalia ja epävarmoja,. Valokuvausmenetelmien tarkkuus huononee, kun pölkyn pituudet vaihtelevat yhä enemmän ja pölkyn päät ovat hyvin eri tasoissa pinossa, jolloin joidenkin pölkkyjen päät peittävät toisia. N i s u 1 a. n (13670 ) valokuvausmenetelmä. Pinon ky 1j e stä otetaan diakuvia.. Kyljen taso ja kuvataso saadaan samaksi tarkoi tusta varten rakennetulla, kartiokehikolla. (Liite 1). Kuvista otetaan 17 x 42 cm:n määräaloja. Kullekin määräalalle piirretään 10 viivaa, joilta mitataan puun ja tyhjän tilan osuus. Yhtä tarkka kuin tapa, jossa vastaavat viivat mitataan pinon kyljestä edellyttäen, että kuvissa, pölkyt eivät peitä toisiaan. Mittauksessa voidaan käyttää apuna vuosilustojen mittauslaitetta. Värikuvista, saadaan tarkempi tulos kuin mustavalkoisista.. Pinta-alaotanta. Pinon kyljestä mitataan tietyltä alalta (suorakaide tai ympyrä) niiden pölkkyjen läpimitat, joiden ydin sattuu mitattavalle alalle. Läpimittojen avulla, saadaan pölkkyjen päiden pinta-ala ko. määräalalla. Voidaan rekisteröidä mittauksen yhteydessä tyvien lukumäärä ja ehkä muitakin tunnuksia kylkitiheyden ja pinotiheyden välisen muuntokertoimen määrittämistä varten. Mene telmän käytöstä ei ole kokemuksia. 9 Silmävarainen kylkitiheyden arviointi. H o rn m i (1972) toteaa tästä menetelmästä seuraavaa: Tiheys arvioidaan joko suoraan tai osatekijöitä apuna. käyttäen. Subjektiivinen menetelmä, joka tuskin sopii meidän mittausoloihimme. Kis u 1 a (1963) on käyttänyt silmävaraista arviointia valokuvista ja todennut sillä päästyn ver raten hyviin tuloksiin. Tämä menetelmä tulee kuitenkin erikseen tarkasteltavaksi pinomittauksen kehittämistutkimuksen toisissa osissa, joten se jätetään tässä yhteydessä käsittelemättä. 4.3 Kylkitiheysmittarit Kylkitiheysmittareista. esitetään seuraavat tiedot. Puikkomittari m/Keltikanga.s - Ahonen. Toiminta on sähkömekaa ninen. Kylkitiheyslukernat perustuvat pölkyn päihin ja tyhjään ti laan sattuvien puikkojen suhteelliseen osuuteen. V. K e 1 t i - k an k a a n (1961 b) mukaan kylkitiheys muunnetaan ta.varala.jeit taisia kertoimia, käyttäen suoraan mittariasteikolla pinotiheydeksi. Soveltuisi käyttöön nopeakäyttöisenä tasapäisissä pinoissa,. Käyttö lienee hyvin hankalaa nykyisin yleisesti epätasaisissa pinoissa, koska puikot eivät ehkä lainkaan ulotu kaikkiin pölkkyihin ja saat tavat horjahdella sivuun pölkyn päistä, H e mm i epäileekin lait teen käytäntöön soveltamisen olevan mahdotonta. Neulakehikko (kanadalainen) perustuu myös pölkyn päihin ja tyhjään tilaan sattuvien pisteiden suhteisiin. Kehikkoa käytettäessä luetaan erikseen ne neulat, jotka, sattuvat pinon rakoihin ja erik seen ne jotka sattuvat pölkyn päihin. Ei vaadi suurta, tilaa pinon sivulla.. On tarkka, mutta hidas menetelmä. Välineet ovat halvat. Riippuu neulojen pituudesta ja jäykkyydestä, kuinka, hyvin laite sopii nykyisiin epätasaisiin pinoihin. (Hem m i 1972). Hiusviivaristikko (kanadalainen), joka asetetaan pinon kylkeen ja jolta, kauemmas pinosta asetetulla, kiikarilla luetaan tyhjäänti laan ja. pölkyn päihin sattuvien viivaristeyksien osuudet. Soveltuu heikosti maastoon ja ajoneuvopinoihin joissa puut ovat pitkittäin. Välineet suhteellisen halvat. Rajatapauksien määrittäminen on han kalaa (H e min i 1972). Ky llcitiheysm.it tar i m/Heinonen perustuu pölkyn päiden ja tyhjän tilan kohdalle sattuvien pisteiden suhteelliseen osuuteen. Laittees sa (kolmeen osaan taitettava selluloidilevy ) on 100 kpl 0 1.5 cm:n täplää, joiden sattuminen policy n tai tyhjän tilan kohdalle luetaan 4...5 m:n päästä pinosta. Halpa menetelmä, jossa kuitenkin rajata- 10 paukset (tyhjän tilan ja pölkyn raja) ovat epävarmoja niinkuin kaikissa subjektiivisesti rekisteröivissä mittareissa. (Aro et ai. 1958) Kylkiti heysmillari m/Pöyht är i. Teoriassa, esitetty ratkaisu perustuu ympyrän kehälle sattuvan puun ja rakojen suhteelliseen osuuteen (harpin kärjessä pyörivä rulla). Käytäntöön soveltaminen lienee hyvin hankalaa (H e m m i 1972). laskijalevyllä varustettu kylkitiheysmittar i perustuu ympyrän kehältä mitatun puun ja aukkojen suhteelliseen osuuteen. Teoriassa esitetty ratkaisu. Tarkkuus ilmeisesti parempi kuin m/Pöyhtärillä, sillä tällä mittarilla, vinot pölkyn päät mitataan suorina, (II i s u -1 a 1972, liite 2). Käytäntöön soveltamisessa saattaa esiintyä suuria vaikeuksia. Kylkitiheysmittari m/Snellman perustuu janalta mitattavien pölkyn päiden ja tyhjän tilan suhteellisiin osuuksiin. Mittaus han kalaa ja epätarkkaa, koska mittariin ei sisälly tähtäyslaitetta. Ma k k o sen (1959) mukaan se ei sovellu lainkaan epätasaisille pinnoille, (esim. koivupaperipuu) jollaisia useimmat pinot ovat nykyään. Myös H e m m i (1972) epäilee laitteen käyttömahdolli suuksia . Laski janauhalla. varustettu kylkitiheysmitta.ri perustuu janalla, mitatun puun ja tyhjän tilan osuuteen (Liite 3). Optinen tähtäin parantaa tarkkuutta, joten se on ilmaisesti tarkempi kuin m/Snellman mittari. Nisulan (1972) teoriassa esittämä ratkaisu, jonka käyttöön liittyy samoja hankaluuksia kuin m/Snellman-mittarin käyt töön. Vastaavanlainen viiva- tai janamenetelmä voi tulla kyseeseen myös siten, että pinon kylkeen piirretään vastaava viiva, jolta, lasketaan pölkynpäiden ja välien osuudet. Bitterlichin kylkitiheyskiila toimii relaskoopin periaatteella (Liite 4). Äajapuut voidaan tarkistaa mittaamalla läpimitta ja etäisyys. Käyttö joutuisaa ja. vaivatonta, jos kiinnityspiikki on riittävän pitkä, jolloin mittaria voidaan siirtää pölkyn pituuden suunnassa pölkyn päiden tason vaihdellessa (M ak k o n e n 1959). Kylkitiheyskiila saattaa, soveltua, edelleenkin käytäntöön, ja se onkin syytä ottaa mukaan mahdollisiin jatkokokeisiin. Optinen piirturi (kanadalainen) laskee pinon kyljestä pölkyn päiden ja tyhjän tilan osuuden. Laite on tarkka mutta kallis (n. 25 000 mk). Sopii keskitettyihin mittauksiin esim. tehtailla, kun mitataan poikittaisia ajoneuvopinoja (H em m i 1972). 11 4.4 Yhteenveto kylkitiheyden mittaamisesta Yhteenvetona on todettavissa, että inistään tunnetuista näyt teenottomenetelmistä tai mittareista ei ole saatavissa, sellaisia tietoja, joista selviäisi niiden antaman arvion tarkkuus (mittaril la saatu kylkitiheys - totaalinen kylkitiheys) erisuuruisilla näyt teillä. Samasta, syystä menetelmien .ja mittarien täsmällinen keski näinen vertailu ei ole mahdollista. Kustannus- ja. ajanmenekkitieto ja on myös hyvin niukasti saatavissa. Taloudellinen vertailu ei siten ole mahdollista. Voidaan kuitenkin todeta, että kaikkien mittareiden ja useim pien näytteenottomenetelmien käyttö hankaloituu tai tulee mahdotto maksi, kun siirrytään käyttämään niitä huonosti ladotuissa, ja pöl kyn päiden osalta epätasaisissa pinoissa. Tässä vaiheessa onkin jatkotutkimuksiin, joissa, selvitetään kylki Itiheyden pinon sisäistä hajontaa, syytä ottaa vain yksi mene talmä seuraavista ryhmistä (vrt. s. 7). 1. Pinta-alanäyte (pinta-alaotanta) 2. Viiva- tai jananäyte Kylkitiheyskiila. Vasta tämän selvityksen jälkeen tai mahdollisesti yhtä aikaa sen kanssa lähdetään tarkastelemaan yksityiskohtaisesti mittareiden ja näytteenottomenetelmien käyttömahdollisuuksia. 12 KIRJALLISUUSLUETTELO Aro, Paavo, Korpela, Tapio, Nisula, Pentti. 1958. Tutki muksia kuusiohutpuun ja koivupaperipuun kuorimishäviöstä. Met säntutkimuslaitoksen julkaisu 50.2. Hell m a n, Eino. 1959. Paperipuun keskiläpimitan ja. pinotiheyd.cn suhde. Suomen Puutalous n:o 9. H e m m i, Lauri, 1972. Pinon kylkitiheyden mittausmenetelmiä. Moniste. Keltikangas, Valter. 1961 a. Pinon tiheyden ja pinon kylki tiheyden mittaamisesta. Metsätaloudellinen Aikakauslehti n:o 4. - " - 1961 b. Sähkömekaanisesta puikkomittarista m/Keltikangas - Ahonen. Metsätaloudellinen Aikakauslehti n:o 6-7. Makkonen, Olli. 1958. Pinotiheystutkimuksia. Metsätehon julkai su n:o 39. _ » _ 1959. Mittauskokeita. pinot iheyski ilalla. ja pinotiheysmittarilla m/Snellman. Metsätehon tiedotus 156. - " - 1960. Kuorimattomien 2.4 m:n koivupaperipuiden ja. 2 m:n koivu polttorankojen pinotihcysmittauksia. Metsätehon tiedotus 173. - " - 1961 a.. Pinot ihey smittarei ta käytettäessä huomioon otettavia, seikkoja. Metsätaloudellinen Aikakauslehti n:o 3. - " - 1961 b. Jatkopuheenvuoro pinotiheysmittareiden käyttöön liitty vistä kysymyksistä. Metsätaloudellinen Aikakauslehti n:o 5. - " - 1961 c. Loppupuheenvuoro pinotiheysmittareiden käyttöön liitty vistä seikoista. Metsätaloudellinen Aikakauslehti n:o 6-7. Nisula, Pentti. 1963. Pinotiheystutkimuksia. Pionpuualan Toimi kunnan Tiedotus n:o 97. - " - 1967 a. Koivuj)aperipuun pinotiheydestä ja. kuutiosuhteista . Metsäntutkimuslaitoksen julkaisuja 62.7. Eripainos. 13 Nisula, Pentti. 1967 b. Halonhakkuun yhteydessä saatujen sorvipölk kyjen kuutio- ja painosuhteet. Metsäntutkimuslaitoksen julkai su 63.1. - " - 1972. Pinon kylkitiheyden mittaamisesta. Monisteita. P e r t o v a a r a, Heikki. 1957. Pinotiheysmittari m/Snellman. Koe mittauksia. Uittotehon tiedotus 127. - " - 1960. Pitkän pinotavarcn pinotiheysmittauksia Pohjois-Suomessa. Uittotehon tiedotus 183. liovaniemi. -" - 1964. 'Tasapituisen paperipuun pinotiheys- 30 kuutiointimitta.uk sia Pohjois-Suomessa . Uittotehon tiedotus 209. T u o v i n e n, Arno. 1948, Tutkimuksia paperipuiden hankinnasta Pohjois-Suomessa. Metsätehon julkaisu 11. a. Liite 1 Pinon kyljestä otettavan kuvan oikaisumenetelmä Pinon kylkeen, pitkin pinon kylkitasoa 7 asetetaan tähtäys kehikko 2, jonka muodostaa ison lampun (katto) varjostimen tapai nen kartiokehikko, jonka pohjan keskipiste 3 merkitään pohjaan jännitettyjen, toisiaan vastaan kohtisuorien halkaisijalankojen avulla. Kun sitten kameran 6 tähtäysakseli 5 suunnataan kulkemaan pohjan keskipisteen 3 ja. kartiokehikon huipussa olevan tähtäys aukon 4 keskipisteen kautta on pinon kylkitaso kameran 6 kuvatason 8 suuntainen, jolloin valotus voidaan suorittaa. Kun menetelmää käytetään, saadaan kaikki pinon kyljestä otetut kuvat otetuksi pinoa vastaan kohtisuorasta, suunnasta. Jos tähtäys akseli on lisäksi kaikissa otetuissa kuvissa saman pituinen saadaan saman mittakaavaisia, kuvia, joista kylkitihcys voidaan määritellä. Menetelmä sopinee lähinnä käytettäväksi pinoissa, joissa pölk kyjen päät ovat lähimain samassa kylkitasossa,. Jos pölkkyjen päi den asema kovin paljon vaihtelee esim. + 30 cm, lienee menetelmän käyttökelpoisuus kyseenalaista, koska kuvissa useat pölkyt saatta vat joutua toistensa peittämiski. Liite 1 PINON KYLJESTÄ OIETTAVAN KUVAN OIKAISUMENETELMÄ Liite 2 Laskijalevyllä varustettu pinotiheysmittari Kuva 1 esittää pinotiheysmittarin sivulta katsottuna ja. Kuva 2 päältä katsottuna. Koje muodostuu laskijalevystä 3 ja liipottincsta 5- Laskijalevy on läpimitaltaan esim. 40 cm. Liipotin 5 voi ulottua, n. 10 cm laskijalevyn kehän ulkopuolelle. Laskijalevy 3 on laakeroitu kiin nitystappiin 2, jolla koje voidaan kiinnittää johonkin pinon pölk kyyn (Kuva 1). Laski j ale vyssä 3 on lukitsi ja 4? jolla, laski jalevy 3 voidaan lukita, mihin asentoon tahansa.. Liipotin 5 on laakeroitu kiinnitystappiin 2, jossa, on lukitus laite 6, jolla, se voidaan lukita, laskijalevyyn 3. Liipottimen 5 uloimmassa päässä on tähtäinvarsi 7, jossa, on jyvä 8 ja. hahlo 9. Toiminta: Laskijalevy 3 lyödään kiinnitystapillaan 2 mittavalla kohdalla, olevan pölkyn päähän. Liipotin 5 jätetään vapaasti riippumaan ilman lukitusta, jolloin se riippuu kohtisuoraan alas (Kuva 2). Tämän jälkeen laskijalevy 3 pyöräytetään 0-asentoon ja liipotin 5 luki taan laskijalevyyn 3 0-kohdalle. Tämän jälkeen alkaa mittaus, joka etenee pyörittämällä kojetta vastapäivään. Jos ensiksi on mitatta vana tyhjää tilaa (Kuva 2) pyöritetään laskijalevyä 3, siksi kunnes tähtäimet (jyvä 8 - hahlo 9) osoittavat eteentulevan pölkyn rajalle (Kuva 3). Tämän jälkeen laskijalevy 3 lukitaan kiinnitystappiinsa 2 ja. liipotinta, irrotetaan ja. siirretään seuraavalle rajapisteelle (Kuva. 4), jossa, liipotin 5 lukitaan laski jalevyyn 3. Tämän jälkeen tartutaan laski jalevyyn 3, jota. pyöritetään tyhjän paikan yli ja, lukitaan seuraavalle rajalle (Kuva 5)- ITäin jatketaan, kunnes pää dytään lähtöasemaan (Kuva, 6). Tämän jälkeen voidaan laski jalo vyltä lukea montako prosenttia kuljetusta kehästä (100-jakoinen) on aukkoa. Pinotiheys on siiloin esim. (100-31) - 0.69. LASKI JA LEVYLLÄ VARUSTETTU KYLKITIHEYSMITTARI Liite 3 Laski jan auhalla varustettu, pinotiheysmittari Kuva 1. Laitteisto päältä katsottuna Kuva 2. Laitteisto sivusto katsottuna Runko 2 kiinnitetään pinon pölkkyihin kiinnity s tapeilla 3 ja 4-. Kiinnitystappi 3 on kiinteä ja kiinnitystoppi 4 liukuu liukuhah lossa 5 jo se voidaan lukita paikalleen lukitusruuvilla 6. Rungon kuonassakin päässä on urapyörät 7. Urapyörion 7 yli on jännitetty päätön mittanauha. 8. Tähtäysprisma. 9 ja lukitussalpa 10 liukuvat omalla rungollaan liukuta.nkoo 11 pitkin. Toiminta: Mitattava alue 150 cm on jaettu sataan osaan. Son jälkeen kun laite on kiinnitetty pinon kylkeen kiinnitystapoina, 3 ja 4 nollataan päätön mittanauha alkuasentoonsa 12. Jos tähtäys prisma 9 on ra.j olio. jo. siitä oikoo, aukko, puristetaan lukitussalpa 10 kiinni päättömään mittonouhoon 8 jo. siirretään loitteistoo. 9-10 seuroavallc mitta.ro. jalle (seuraavan pölkyn alku). Tällöin päätön nauho. 8 on kulkenut mukana. Tämän jälkeen lukitussalpa 10 irrotetaan jo. laitteisto 9-10 siirretään pölkyn 1a ohi, minkä jälkeen mitta rajalla suoritetaan taas lukitus 10 jo. siirrytään pölkyn 1b mitta rajalle, jolloin päätön nauho. 8 siirtyy mukana.. II äin jatke taon loppuasentoon 13 saakko. Päättömältä nauhoita voidaan lukeo. paljon ko linjalla 12-13 on ollut o.ukkoo, josto voidaon päätellä linjollo. 12-13 oleva, kylkitiheys. O o Tähtäysprismona voitoneen käyttää esim. 90 tai 120 osteen prismaa hiusristikolla, vorustettuna toi sen sijallo peiliä tähtäys jyvineen tms. LASKI JANAUHALL A VARUSTETTU KY LKITIHEYSMITTARI Liite 4 KYLKITIHEYSKIILA LIITE 5 Kylkitiheysmittari, m/Kajaani Oy Mittarin toiminta perustuu TV-kameralla mitattavasta puu pinosta otettavaan kuvaan. Laitteen etsimelle johdetaan kuva, jota mittaaja kalibroi siten, että näkee etsijällä valkoisena ne mittauskohteen osat, joiden osuus koko kuvan alasta halutaan mitata. Kuvan muut osat ovat mustia. Laitteella voidaan ottaa huomioon pinon puiden vaaleuserot, kuoret, lahopuut, epätasaiset pinoamiset ym. seikat. Mittausoperaatio on kokonaisuudessaan seuraava; Mittaaja kytkee kupeella kannettavasta akkukotelosta virran mitta laitteeseen ja suuntaa laitteen kohteeseen. Etsijällä näkyy kohteesta tavanomainen TV-kuva, jonka mittaaja sää tää mahdol lis imman hyväksi (objektiivin aukko ja etäisyys). Tämän jälkeen mittaaja painaa laitteen pistoolimallisessa kantokahvassa olevaa liipaisinta, jolloin etsijällä oleva kuva muuttuu vain mustaa ja valkeaa ilman harmaan eri sä vyjä sisältäväksi kuvaksi. Mittaaja kiertää säätönappulaa, jolloin hän saa näkyviin kuvan mitattavat osat valkeana. Mittaaja painaa jälleen liipaisinta, jolloin kuvan päälle tulee näkyviin kaksinumeroinen luku, joka ilmoittaa kylki tiheyden prosentteina. Seuraava liipaisu hävittää lukeman ja etsijälle tulee jälleen näkyviin luonnollinen kuva mit tauskohteesta . Mittausoperaatio kestää n. 30 sek. Mittalaitteen paino on n. 2,5 kg. Akku painaa n. 3 kg. Sisällysluettelo 1. JOHDANTO 2. PINOTIHEYDEN JA KYLKITIHEYDEN SUHDE 3. KYLKITIHEYDEN PINON SISÄINEN HAJONTA 4. KYLKITIHEYDEN MITTAAMINEN 4.1 Yleistä 4.2 Kylkitiheysnäytteet 4.3 Kylkitiheysmittarit 4.4 Yhteenveto kylkitiheyden mittaamisesta KIRJALLISUUSLUETTELO Pinon kyljestä otettavan kuvan oikaisumenetelmä Liite 1 Laskijalevyllä varustettu pinotiheysmittari Liite 2 Laskijanauhalla varustettu, pinotiheysmittari Liite 3 KYLKITIHEYSKIILA Liite 4 Kylkitiheysmittari, m/Kajaani Oy LIITE 5