基于無線傳感網(wǎng)的森林環(huán)境因子監(jiān)測.pdf

1、在全球溫室效應(yīng)的大背景下，森林環(huán)境系統(tǒng)在整個(gè)氣候變化中扮演著相當(dāng)重要的角色。起初，學(xué)者將更多的精力都投放在地上植被的研究上，忽視地下土壤在整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中扮演的重要角色。隨著科學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展，學(xué)者發(fā)現(xiàn)作為完整的生態(tài)系統(tǒng)，地上地下部分都是及其重要的，所以本文應(yīng)用無線傳感網(wǎng)來監(jiān)測森林的環(huán)境因子，即包括地上林木部分的環(huán)境因子也包括地下土壤的環(huán)境因子。
　　自從確定將森林環(huán)境因子監(jiān)測分為地上林木和地下土壤兩部分，相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)也從這個(gè)思路出

2、發(fā)。針對地下土壤環(huán)境的監(jiān)測，已經(jīng)有微氣象學(xué)法、靜態(tài)箱法、動(dòng)態(tài)箱法等技術(shù)，但這些技術(shù)都或多或少的存在著弊端，并不適合長期、連續(xù)、多點(diǎn)的監(jiān)測，而本文使用的監(jiān)測儀造價(jià)低，并能通過無線傳感網(wǎng)自動(dòng)組網(wǎng)進(jìn)行大范圍的布點(diǎn)監(jiān)測，但是精度上有欠缺，所以本文設(shè)計(jì)了基于kalman濾波的信息融合算法來提高土壤呼吸監(jiān)測儀的精度。此外，針對地上林木的監(jiān)測，目前應(yīng)用最多的是通量塔，其在監(jiān)測大范圍生態(tài)環(huán)境變化中有很好的表現(xiàn)，配合渦度相關(guān)法等方法的應(yīng)用，通量塔已經(jīng)成為

3、森林監(jiān)測重要手段。然而，通量塔的搭建造價(jià)較昂貴，且只能定點(diǎn)監(jiān)測，缺乏機(jī)動(dòng)性。因此本文設(shè)計(jì)了一套基于無線傳感網(wǎng)的樹冠監(jiān)測系統(tǒng)來進(jìn)行監(jiān)測，并對獨(dú)立的林木布設(shè)了大量的傳感器進(jìn)行探測。
　　實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明:1、基于fick定律的土壤碳通量監(jiān)測儀可行，能實(shí)現(xiàn)野外長時(shí)間不間斷的實(shí)時(shí)監(jiān)測土壤呼吸情況，并通過基于kalman濾波算法的并聯(lián)信息融合算法和序貫濾波信息融合算法兩種信息融合算法的優(yōu)化，儀器的誤差穩(wěn)定在8％左右，能成功捕捉土壤呼吸動(dòng)態(tài)情

4、況;2、林木無線傳感網(wǎng)捕捉到樹冠周圍溫度、濕度、光輻射這3類氣候因子在樟樹冠層內(nèi)都存在較大的時(shí)空變化，樹冠頂部6～7層的太陽輻射強(qiáng)度最大，其次為底部1～2層，中間3～5層最小;3、氣溫隨冠層高度變化趨勢與太陽輻射強(qiáng)度變化趨勢基本一致，但頂層與中間層的差異相對于太陽輻射強(qiáng)度的差異要小;4、相對濕度的變化趨勢與氣溫保持完全相反的趨勢。對時(shí)間上動(dòng)態(tài)變化，氣溫和相對濕度在白天的波動(dòng)幅度要大于頂層太陽輻射的波動(dòng)幅度，這可能是受到白天樹冠葉片的蒸騰