不同含水率的草原可燃物高光谱特征及其影响因子分析

发布时间：2020-09-17 18:33

　　草原火灾对草原资源危害极大。草原火灾的发生严重影响畜牧业的发展,造成大量的人畜伤亡,不仅造成巨大的经济损失,而且影响人类的正常生活,同时对于草地生态系统的平衡也产生不可估量的影响。而含水率作为草原可燃物的重要理化特征之一,与草原火有着密切的关系。因此,含水率的研究对于草原火灾意义重大,并为风险评价与监测预警提供基础。本文主要分析不同含水率的可燃物高光谱特征,进而针对影响草原可燃物含水率的影响因子进行分析,为草原可燃物含水率的大面积遥感监测提供依据。文中对不同含水率的可燃物进行高光谱测定,得到不同含水率的可燃物的光谱曲线,对曲线进行去除包络线的处理,得到去除包络线后的曲线,通过对光谱曲线的分析发现在1850nm~2050nm范围内,能够反映可燃物的水分情况,有明显的吸收谷,光谱特征明显,因此,选择此处吸收谷进行光谱吸收特征分析。选取吸收谷面积、周长、深度和吸收指数,并对各草种的含水率与光谱指数进行相关分析,得出各草种含水率与吸收谷面积相关性最高,碱蒿含水率与吸收谷面积的相关系数为0.768,羊草含水率与吸收谷面积的相关系数为0.911,虎尾草含水率与吸收谷面积的相关系数为0.693,芦苇的含水率与吸收谷面积相关系数为0.977,建立各草种含水率与吸收谷面积的模型。因此选取吸收谷面积建立模型进行显著性检验,结果十分显著。在此基础上,本文进一步分析草原可燃物含水率的影响因子,并选取其中主要的两个因子:温度和风速,设计室内实验研究这两个因子对草原可燃物含水率的影响。得出结论:温度在0℃以上时,随温度的升高含水率逐渐减小,20℃时变化速率较小,30℃、40℃时变化较为明显,50℃以后速率较缓慢;温度在0℃以下时,温度对于可燃物含水率的影响均较小。风速对于含水率的影响试验中得出结论:风速越大可燃物含水率越小,失水过程刚开始时,含水率的变化率较大,而当时间达到一定后,可燃物表面的水分蒸发完全,这时风速如果继续增大,含水率也不再发生改变。研究结果对于草原火灾的监测预警、风险评价以及火灾扑救工作都有着重要的意义。不同含水率的可燃物高光谱特征的研究,对于利用遥感技术监测草原有着重大意义。对于可燃物含水率影响因子的分析也为大面积、无破坏、实施快速的遥感监测提供理论依据。国内外草原火灾的预警系统中必不可缺的一个参数就是含水率,本文的研究为预警系统的准确预测提供了理论基础。
【学位单位】：东北师范大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：S812.6
【部分图文】：

技术路线图,虎尾草,光谱特征,芦苇

图 2-1 技术路线图Fig 2-1 Technical route点采用收获法采集羊草、芦苇、碱蒿和虎尾草，分别装入野外采集的草样放入烘干箱中烘干至恒重。将样品浸泡在出样品沥净表面水分。草、芦苇、碱蒿和虎尾草，将样品放入 65℃的电热恒温一次，测其重量，计算含水率，对不同含水率状态下的可谱数据分析，找到对水分比较敏感的波段，选取光谱特征参水率的相关性，选取相关性最高的光谱特征参数建立模

点位图,点位,野外观测,长岭

东北师范大学硕士学位论文3 不同含水率的可燃物高光谱特征分析品准备实验旨在研究不同含水率的可燃物高光谱特征。野外采集“东北师范大学北方草地生态系统长岭站野外观测站”内优势草种，野外观测并将样品密。外实验区位于吉林省松嫩平原南部长岭县腰井子草原区（东北师范大学生方草地生态系统长岭站野外观测站），如图 3-1 所示。东经 123°31′～1240′～44°35′，海拔 120m～180m，地势平坦。优势种主要有羊草、芦苇、等。

光谱曲线,含水率,草种,光谱特征

以这五个光谱的平均值作为该草样该含水率下的光谱反射率值。获取的各草样各含水率下的光谱曲线如图3-2 所示。四种草样的光谱特征整体基本一致，形态上出现了比较明显的三峰四谷，含水率越低反射率越高。但是在不同波段该特点并不一致。图 3-2 各草种在不同含水率状态下的光谱特征（左上：虎尾草，右上：碱蒿，左下：芦苇，右下：羊草） Fig 3-2 Spectral characteristics of each grass species under different moisture status图 3-2，左上为虎尾草在不同含水率状态下的光谱曲线。由图可知，在 350nm~500nm之间有明显的光谱交叉，含水率较低的草样本光谱在 350nm 处的反射率较低，但是反

【参考文献】