[發明專利]一種云南松地表可燃物含水率確定方法及系統

有效

• 申請號: 202011108614.3
• 申請日: 2020-10-16
• 公開（公告）號: CN112213230B
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發明（設計）人: 高仲亮;舒立福;李智;龍騰騰;王秋華;周汝良;刁建鵬;程承;劉德穩;王宏潤;崔飛;魏建珩;楊竹蔚;馬澤楠;王何晨陽
• 申請（專利權）人: 西南林業大學
• 主分類號: G01N5/04
• 分類號: G01N5/04;G01D21/02;G06Q10/04;G06F17/18
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 張夢澤

1.一種云南松地表可燃物含水率確定方法，其特征在于，包括：

選取設定數量樣地，并從所述樣地中選取可燃物樣本；

在設定時間內分別對所述樣地的相關數據進行記錄和整理，得到整理后的數據，所述整理后的數據包括因變量和自變量；

根據所述因變量和所述自變量采用多元逐步回歸分析法，構建云南松地表可燃物含水率預測模型；

結合誤差分析和數據歸一化處理結果確定調整系數；

根據所述調整系數對所述云南松地表可燃物含水率預測模型進行調整，確定云南松地表最終可燃物含水率預測模型；

根據所述云南松地表最終可燃物含水率預測模型，預測云南松地表可燃物含水率；

所述根據所述因變量和所述自變量采用多元逐步回歸分析法，構建云南松地表可燃物含水率預測模型，具體包括：

應用多元逐步回歸分析法，以所述可燃物樣本含水率為因變量，以林內溫度、空氣濕度、風速為自變量，構建云南松地表可燃物含水率預測模型：

y＝a+b*x₁+c*x₂+d*x₃

其中，y表示可燃物的含水率，x₁、x₂、x₃分別表示溫度、濕度、風速，a、b、c、d分別表示常數項、溫度系數、濕度系數、風速系數；

所述結合誤差分析和數據歸一化處理結果確定調整系數，具體包括：

調整系數k＝1±MRE×x^*；式中，MRE為平均相對誤差，x^*為歸一化系數或坡向系數，正負由相關性確定，正相關為正，反之為負；歸一化系數式中，max、min分別為樣本數據中一屬性的最大值及最小值；x為需歸一化處理值；所述屬性包括坡向、坡度、海拔和郁閉度；由于坡向、坡度、海拔和郁閉度也會對可燃物含水率造成影響，因此需要對預測值進行調整；可燃物含水率預測模型調整如下：Y＝k₁×k₂×k₃×k₄×y；式中，k₁、k₂、k₃、k₄分別表示坡向、坡度、海拔和郁閉度對應的調整系數。

2.根據權利要求1所述的云南松地表可燃物含水率確定方法，其特征在于，所述選取設定數量樣地，并從所述樣地中選取可燃物樣本，具體包括：

綜合考慮地形、林型、郁閉度因子選取了25個20m×20m樣地；

在各所述樣地對腳線兩個頂端和中間位置各選取0.5m*0.5m的可燃物樣本，所述可燃物樣本為18個云南松林、1個櫟樹林或6個云南松與櫟樹混交林。

3.根據權利要求1所述的云南松地表可燃物含水率確定方法，其特征在于，所述在設定時間內分別對所述樣地的相關數據進行記錄和整理，得到整理后的數據，所述整理后的數據包括因變量和自變量，具體包括：

在設定時間內對設定數量的可燃物樣本輪流進行植被類型、海拔、坡度、坡向、坡形、坡位、郁閉度或蓋度及經緯度的記錄；

分別采取200g左右樹枝、松針、灌木枯草樣品分別置于網兜，于10:00--17:30，每隔30分鐘記錄其鮮重，并記錄其對應的實時林內氣溫、空氣濕度及風速，每日結束后將采取的樣品帶回實驗室測量其干重，最后通過含水率計算公式計算實驗樣品含水率，并記錄，得到收集數據；

采用Excel及MATLAB數據處理軟件，對所述收集數據進行整理分析，得到整理后的數據。

4.根據權利要求1所述的云南松地表可燃物含水率確定方法，其特征在于，所述方法還包括：

對所述云南松地表可燃物含水率預測模型通過決定系數、剩余標準差、回歸系數的顯著性檢驗和假設檢驗的方法進行評價。

5.根據權利要求1所述的云南松地表可燃物含水率確定方法，其特征在于，所述方法還包括：

對所述云南松地表可燃物含水率預測模型選用平均絕對誤差、平均相對誤差和卡方檢驗進行驗證。

6.一種云南松地表可燃物含水率確定系統，其特征在于，包括：

可燃物樣本確定模塊，用于選取設定數量樣地，并從所述樣地中選取可燃物樣本；

記錄整理模塊，用于在設定時間內分別對所述樣地的相關數據進行記錄和整理，得到整理后的數據，所述整理后的數據包括因變量和自變量；

云南松地表可燃物含水率預測模型構建模塊，用于根據所述因變量和所述自變量采用多元逐步回歸分析法，構建云南松地表可燃物含水率預測模型；

調整系數確定模塊，用于結合誤差分析和數據歸一化處理結果確定調整系數；

云南松地表最終可燃物含水率預測模型確定模塊，用于根據所述調整系數對所述云南松地表可燃物含水率預測模型進行調整，確定云南松地表最終可燃物含水率預測模型；

含水率預測模塊，用于根據所述云南松地表最終可燃物含水率預測模型，預測云南松地表可燃物含水率；

所述根據所述因變量和所述自變量采用多元逐步回歸分析法，構建云南松地表可燃物含水率預測模型，具體包括：

應用多元逐步回歸分析法，以所述可燃物樣本含水率為因變量，以林內溫度、空氣濕度、風速為自變量，構建云南松地表可燃物含水率預測模型：

y＝a+b*x₁+c*x₂+d*x₃

其中，y表示可燃物的含水率，x₁、x₂、x₃分別表示溫度、濕度、風速，a、b、c、d分別表示常數項、溫度系數、濕度系數、風速系數；

所述結合誤差分析和數據歸一化處理結果確定調整系數，具體包括：

調整系數k＝1±MRE×x^*；式中，MRE為平均相對誤差，x^*為歸一化系數或坡向系數，正負由相關性確定，正相關為正，反之為負；歸一化系數式中，max、min分別為樣本數據中一屬性的最大值及最小值；x為需歸一化處理值；所述屬性包括坡向、坡度、海拔和郁閉度；由于坡向、坡度、海拔和郁閉度也會對可燃物含水率造成影響，因此需要對預測值進行調整；可燃物含水率預測模型調整如下：Y＝k₁×k₂×k₃×k₄×y；式中，k₁、k₂、k₃、k₄分別表示坡向、坡度、海拔和郁閉度對應的調整系數。