以光学元件为主要部件，以测定树干上部直径为主要测定用途的间接测树工具。分光叉式、短基线视距仪式和轮尺式三大类。这三类光学测树仪又可彼此结合构成综合式仪器。光学测树仪需要安装放大光学系统；且由于林内光线阴暗、树冠枝叶密集，使树干上部所能测定的高度受到限制，为测定或标定所测上部直径的位置，又必须具有测高器，甚至视距装置。因而其结构较复杂，体积较笨重。应用较多的有如下几种：

具有带读数游标的全圆竖角度盘和12倍放大率、光路转折45°能呈正象、用以测径的分画板视距常数为100的弯管望远镜的罗盘仪。属于光叉式测树仪。其外形与分画板如图1。各测树有关计算公式为：

水平距离： L=100cos²β （竖尺视距时）

L=1001cosβ （横尺视距时）

全高： H=L（tgα—tgβ）

任意高： Hn=L（tgαn—tgβ）

光学测树仪

树干中央高所对应的俯仰角的正切函数：

光学测树仪

树干直径： D=a·n

式中 仰角α为正值，俯角β为负值，并已改算在式中；α为格值，是所用观测距离的0.1%；n为格数。此测树罗盘仪为中国张绍良与杜丽雁所研制、南通光学仪器厂生产（1981），用于森林调查较为方便，精度亦较高。但不便标定一定高度位置的直径；各测树因子均须计算求得结果。该厂生产的还有DQL-1A型测树罗盘仪（其望远镜为直管，当仰角过大时应用不够方便）和DQL-2型测树罗盘仪（没有安装水平度盘）。

1962年罗比森（D.W.Robison）推荐的由格里（W.Gurley）和格里（L.E.Gurley）设计的专用林业经纬仪是一种操作容易而精确的光叉式测树仪。它不仅具有带读数游标的全圆竖角度盘，而且有12～18倍放大率的可变放大目镜。但仪器重近8磅，连三脚架约20磅，使用不方便。

由五棱镜对构成的光学轮尺。简称惠勒轮尺或五棱镜轮尺。是一种手持式轻便光学测树仪（图2）。通过定五棱镜上缘直视树干左侧，同时左右滑动五棱镜使在定五棱镜中见到由动五棱镜反射树干右侧的虚象与实际树干左侧相吻合，此时两五棱镜中动镜入射面的中点到定镜出射面的中点间的垂直距离即树干测点直径。用等腰直角三棱镜代替五棱镜，亦可构成光学轮尺。1962年惠勒（P.R.Wheeler）采用五棱镜的根据是：五棱镜尾部为45°，顶角90°，其余两个角均为112.5°的四棱镜截去尾部所构成，其光学性能可使光线在其入射面上偏折90°，而且不受入射光线与镜面是否垂直的影响。为了在测径的同时测定树高，惠勒在定镜一端的尺身头边安上桑托测斜器，对轮尺进行了改进。

图2 惠勒五棱镜轮尺

以五棱镜对和可调双圆光楔为主要元件，兼有轮尺式与光叉式的光学测树仪。测径光路如图3。1976年河南农学院园林系等研制。基尺长300毫米。视窗能安上2.4倍的望远镜。光楔圈位于定五棱镜的前方，分为前光楔圈与后光楔圈，安在圈座（角度圈）上可自由旋转。两块顶角相同的圆光楔安在圈中。圈上刻画为双圆光楔构成的偏向角的正切函数即光楔常数K。共刻画K=1/10，1/20，1/25，1/30，1/50，1/100，1/200及∞诸数的分母作为代号。当光楔圈的∞同时与圈座的0°对准，则两光楔构成了平面玻璃。在定五棱镜的左侧安装有偏重度轮测高器。使用时既可手持，又可安在三脚架上。当取双圆光楔的∞对0°时，则与惠勒轮尺使用相同。最大直径量程为300毫米。当被测树干大于此数，就需使用光楔扩大量程，即同步异向转动两光楔圈使某K值（如1/50）同时对准0°。通过如此组合的光楔进行观测，可把待测直径分为位移量Z与位移余量C两部分，再分别观测求和（图4）。具体应用方法有二：①等K分段观察法。测Z时，内光楔圈向右、外光楔圈向左作同步异向转动，到某一K值如1/50，此时拨动动五棱镜便成光楔顶角在左方，读数为Z值。而后与前者相反，即内光楔圈向左，外光楔圈向右作同步异向转动仍到K=1/50处，再拨动动五棱镜便成光楔顶角在右方，读数为C值。因为等K观测Z与C的最大值为300毫米，则等K分段测法最大测径量程为600毫米。②当大于600毫米时，应采取不等K值法分段观测，即测C时所用K值为测Z时的n倍（K′=nK）。例如K=1/50，K′=1/25时，测出Z后乘以2再加上用K′光楔所测Z求和。其最大量程可达900毫米。余类推。这种测树仪可利用短光学轮尺测得大于基尺（n+1）倍长的直径，但利用光叉与距离有关。直径过粗，观测距越远，不易看清测准。一般测定600毫米能保证精度。有了双圆光楔，用测Z值除以K的办法，可得无标尺视距。

图4 TGC-300型光学测树仪的视距与扩大基尺测径量程

图3 TGC-300型光学测树仪光路

一种短基线无标尺的视距仪式测树仪（图5）。为英国的巴尔—斯特劳德（Barr and Stroud）公司制造，故常叫巴尔与斯特劳德测树仪。基线长20.3厘米，望远镜放大倍数5.5，能在相距11～110米范围内观测，测距范围11～620米，测径范围3.8～500厘米，俯仰角可达-60°～+60°。仪器净重2.3公斤，测量精度相当高（见表）。测量距离与直径时，对准目标，拧动仪器调节头，从目镜中见到树干分离虚象呈左方同侧上下吻合（真吻合）时，在显微读数镜中读得第一读数；当下方树干虚象的右侧与上方的树干虚象左侧相吻合时（假吻合），读出第二读数。以此两次读数查表或电算得距离或直径。测量树高时，先用测角器对准所选倾斜角的正弦值，或看清树干的适当位置来选定倾斜角，然后用测微器进行调正，直到水准器的气泡居中时，读出正弦值并乘以距离即得树高。

图5 FP-15型测树仪

FP-15型测树仪测量精度数值表