[發明專利]一種樹木葉面塵土量的確定方法及系統

有效

• 申請號: 201410525056.9
• 申請日: 2014-10-08
• 公開（公告）號: CN104374711A
• 公開（公告）日: 2015-02-25
• 發明（設計）人: 吳春燕;王雪峰
• 申請（專利權）人: 中國林業科學研究院資源信息研究所
• 主分類號: G01N21/25
• 分類號: G01N21/25
• 代理公司: 北京市商泰律師事務所 11255
• 代理人: 毛燕生

技術領域

本發明涉及一種樹木葉面塵土量的確定方法及系統，屬于測量和計算機技術領域。

背景技術

我國空氣質量在日益惡化，大氣顆粒物的污染程度明顯增加。近年來北京市霧霾天氣頻繁出現。霧霾天氣除了影響呼吸，對人們的健康造成危害外，給交通出行、植物生長等都造成了直接危害，因此粉塵污染得到了人們的高度重視。由此可見，空氣污染監測與防治已刻不容緩。

大葉黃楊是典型的城市綠化樹種之一，枝葉茂密，四季常青，葉色亮綠，各省普遍栽培，常供觀賞使用，優于其極耐修剪，是良好的綠籬材料^[3]。江蘇植物研究所試驗表明本種對二氧化硫抗性較強，而空氣降塵中含有這種化學元素，因此，就大葉黃楊反射光譜特征信息與葉面塵土量的關系研究是林業領域與城市綠化領域相結合的一個橋梁。

目前，國內在葉面塵與植物的相關性有一定程度的研究，田亦陳等通過研究大麻植物冠層光譜特征，探明了其遙感探測的各波段的光譜分辨率，為大區域范圍內的大麻植物遙感識別提供了理論基礎。王濤等(2012)研究了葉面塵對國道旁玉米反射光譜的影響，得到了較理想的結果，但只是在研究對象為玉米的時候才成立，不能推廣應用。Jin等(2013)在廣州市研究了小葉榕葉片表面的光譜特征與空氣降塵污染之間的相關關系。這些都取得了相應的結果，但其研究對象都是集中在農業方面，在對環境凈化作用更大的樹木或森林的林業方面的相關研究很少，并且其研究深入的程度還不夠，不能解決相應的環境污染治理等實際問題。

有關環境污染監測的技術手段已逐漸成熟，但其仍具有局限性。而隨著光譜技術的快速發展，許多學者通過監測植物光譜特征來反映環境污染對植物的影響。Troy等(2011)對城市環境中歷史悠久的城墻上的常春藤吸收的粉塵顆粒物進行研究，結果表明，粉塵對其葉片的反射光譜產生影響；Serpil等(2006)利用ICP-AES(等離子發射發射光譜法)測定了雪松葉片內Pb、Cu、Zn、Co、Cr、Cd、V的含量，Garty等(2001)研究了光合系統的生理參數與地衣Ramalina?lacera的元素含量的關系，兩者的結果均表明，不同粉塵對葉片的反射光譜具有不同影響；Holer等研究了受污染和未受污染的葉簇植物葉片的光譜特征，結果表明，污染對其葉片具有影響；Rock等對杉木林地進行遙感影像測定，得出污染程度與林區光譜反射率成負相關。這些研究均表明環境的污染對植物的反射光譜已經產生了不可忽視的影響。而隨著城市化的加快，這種大氣顆粒物對城市以及周邊植物的反射光譜影響越來越大。

從動態過程看，葉面塵與空氣顆粒物互為源匯，葉面塵可以表征一定時間、一定區域的空氣顆粒物的污染情況。因此，研究大葉黃楊葉片光譜特征與葉面塵之間的關系，只有通過建立大葉黃楊葉片各種反射光譜特征波段與葉面塵土量之間的相關關系，通過葉片光譜特征來反演葉面塵土量。

發明內容

為了克服現有技術結構的不足，本發明提供了一種樹木葉面塵土量的確定方法及系統，僅根據葉片反射光譜可以估測葉面塵土量。

一種樹木葉面塵土量的確定方法，包括以下步驟：

1)、建立預估方程并確定方程參數：

步驟1：采集葉片樣本；

步驟2、用萬分之一電子天平稱取葉片重量；

步驟3、用便捷式光譜儀測量葉片除塵前的反射光譜；

步驟4：用去離子水洗凈葉片表面塵土；

步驟5：稱取葉片除塵后的重量；

步驟6：用同樣的方法測量葉片除塵后的反射光譜；

步驟7、獲取光譜參數并建立光譜與葉面塵土量之間的關系

2)、利用光譜數據估計葉面塵土量

步驟8、獲取葉片反射光譜值；

步驟9、從葉片的反射光譜值中獲得光譜參數；

步驟10、根據光譜參數利用葉面塵土量預估模型確定葉面塵土量。

①計算初始塵土量y₀

②根據y₀按著分級原則確定虛擬變量k₁,k₂

③根據預估方程估計葉面塵土量，進一步，可以

進行污染評測分級

所述光譜參數包括：綠峰(x₁)、紅邊參數(x₂)、簡單比值指數(x₃)以及歸一化指數(x₄)。

所述葉面塵土量預估模型為：