基于無(wú)線傳感網(wǎng)的森林環(huán)境因子監(jiān)測(cè).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(wú)線傳感網(wǎng)來(lái)監(jiān)測(cè)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(cè)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(duì)地下土壤環(huán)境的監(jiān)測(cè)，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(zhǎng)期、連續(xù)、多點(diǎn)的監(jiān)測(cè)，而本文使用的監(jiān)測(cè)儀造價(jià)低，并能通過(guò)無(wú)線傳感網(wǎng)自動(dòng)組網(wǎng)進(jìn)行大范圍的布點(diǎn)監(jiān)測(cè)，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(lái)提高土壤呼吸監(jiān)測(cè)儀的精度。此外，針對(duì)地上林木的監(jiān)測(cè)，目前應(yīng)用最多的是通量塔，其在監(jiān)測(cè)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(cè)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(cè)，缺乏機(jī)動(dòng)性。因此本文設(shè)計(jì)了一套基于無(wú)線傳感網(wǎng)的樹(shù)冠監(jiān)測(cè)系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并對(duì)獨(dú)立的林木布設(shè)了大量的傳感器進(jìn)行探測(cè)。
　　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(cè)儀可行，能實(shí)現(xiàn)野外長(zhǎng)時(shí)間不間斷的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)土壤呼吸情況，并通過(guò)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(wú)線傳感網(wǎng)捕捉到樹(shù)冠周?chē)鷾囟?、濕度、光輻射這3類(lèi)氣候因子在樟樹(shù)冠層內(nèi)都存在較大的時(shí)空變化，樹(shù)冠頂部6～7層的太陽(yáng)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(shì)與太陽(yáng)輻射強(qiáng)度變化趨勢(shì)基本一致，但頂層與中間層的差異相對(duì)于太陽(yáng)輻射強(qiáng)度的差異要小;4、相對(duì)濕度的變化趨勢(shì)與氣溫保持完全相反的趨勢(shì)。對(duì)時(shí)間上動(dòng)態(tài)變化，氣溫和相對(duì)濕度在白天的波動(dòng)幅度要大于頂層太陽(yáng)輻射的波動(dòng)幅度，這可能是受到白天樹(shù)冠葉片的蒸騰