[發明專利]基于高光譜技術的葉面降塵量測定方法

有效

• 申請號: 201310359336.2
• 申請日: 2013-08-16
• 公開（公告）號: CN103411846A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發明（設計）人: 彭杰;向紅英;王家強
• 申請（專利權）人: 塔里木大學
• 主分類號: G01N5/04
• 分類號: G01N5/04
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 龔燮英

技術領域

本發明涉及環境監測與評價技術領域，尤其涉及一種基于高光譜技術的葉面降塵量測定方法。

背景技術

沙塵暴是我國北方干旱、半干旱地區一種常見的災害性天氣。沙塵暴爆發時，在空氣中產生大量的浮塵，浮塵經沉降后在植物葉片表面形成明顯的降塵，通常稱之為葉面降塵，葉面降塵量是反映沙塵暴強度的一個重要指標，也是衡量一個地區空氣質量好壞、生態環境質量優劣的一個主要因子,同時還是一個沙塵暴災害強度的指示因子。有研究表明葉面降塵對植物的生長發育有明顯的危害作用，同時也有學者指出葉面降塵能影響植物葉片的組織結構，造成葉片柵欄組織呈現不規則排列。因此，通過測定葉面降塵量能有效反映出該地區環境質量的優劣，也可以為沙塵暴對植物的危害程度監測與評估提供基礎數據與評價依據。

如何對沙塵爆發區的沙塵暴強度進行大面積、快速、準確的監測，從而為沙塵暴的災害評估、環境質量的監測及評價提供基礎數據和評價依據，一直是一個難點，也是目前眾多學者的研究熱點。傳統的沙塵暴地面監測方法，由于制約因素諸多，無法有效地刻畫沙塵暴的動態過程。隨著遙感技術的出現與發展，為沙塵暴的監測提供了一種新的先進手段。關于沙塵暴遙感監測的研究，最早始于20世紀70年代。Shenk等利用可見光或紅外通道數據研究了水面和陸面上空沙塵暴的監測方法；Griggs利用ERTS-1的可見光數據研究了水面上空大氣懸浮顆粒光學厚度的測量方法；Carlson利用衛星觀測的亮度資料確定了撒哈拉地區沙塵的爆發及其相應的大氣擾動。但20世紀90年代以前的沙塵暴研究工作僅局限于單通道信息的處理和分析。近年來，已經發展為多通道遙感數據監測，甚至多源遙感數據融合監測。鄭新江等人利用氣象衛星多通道信息監測沙塵暴。羅敬寧等利用NOAA?KLM和FY-1C/D衛星遙感數據對沙塵暴強度監測進行了研究。肖繼東等利用EOS/MODIS數據，構建了提取沙塵暴區域范圍和強度等級信息的沙塵暴衛星遙感監測指數。海全勝等針對MODI數據建立了一個穩定判識沙塵強度的沙塵指數模型。前人眾多的對沙塵暴遙感監測的研究結果，為后續的進一步深入研究提供了很好的借鑒并奠定了基礎.

雖然已有大量的關于沙塵暴遙感監測的報道，但大多數的研究都集中于對沙塵暴爆發過程的遙感監測，如沙塵暴的起源、擴散及沉降過程等，而針對于沙塵暴沉降后對沉降區環境、植被等危害的定量監測方面的研究甚少。另外，當前沙塵暴強度監測的主要指標為光學厚度，該指標雖然能有效的反映出大氣中浮塵的數量，而大氣浮塵具有明顯的移動性和擴散性，因此無法反映出沙塵暴對其影響區域的實際危害程度，但葉面降塵量這個指標可以真實有效的反映出沙塵暴在該區域的影響強度和實際危害程度。最后，關于高光譜遙感在該方面應用的報道鮮見。

鑒于以上原因，本發明以沙塵暴頻發且強度大的南疆為研究區域，以地面遙感獲取的高光譜數據和室內測定的葉面降塵量數據為基礎，探討葉面降塵量高光譜遙感定量監測的可行性，為高光譜遙感在沙塵暴監測方面的應用提供理論依據和技術支持，最終為沙塵暴的災害評估和環境監測及評價提供新的思路與方法。

發明內容

本發明是為了解決現有針對于沙塵暴沉降后對沉降區環境、植被等危害的定量監測方面的研究方法無法反映出沙塵暴對其影響區域的影響強度和實際危害程度等問題而提出一種通過測定葉面降塵量來真實有效的反映出沙塵暴在該區域的影響強度和實際危害程度的基于高光譜技術的葉面降塵量測定方法。

本發明是通過以下技術方案實現的：

上述的基于高光譜技術的葉面降塵量測定方法，其包括以下步驟：

（1）試驗材料的選擇及采集

先選擇降塵區具有較強滯塵能力的樹種，接著對每棵樹種采集3～5片健康、無病斑和蟲害并具有一定葉面降塵的葉片；

（2）光譜測試與處理

先將上述步驟（1）中的葉片放于黑色棉布上，再將光譜輻射儀的探頭保持垂直向下并距離葉片一定距離，然后在每個葉片上采集5個不同部位樣點分別進行光譜測定，最后以5個樣點測定的平均值作為該葉片的光譜反射率；

（3）葉面降塵量測定

先將測完光譜的葉片剪除葉柄并測定其葉面積，測完葉面積后，放入預熱至105℃殺青30分鐘，然后在80℃下烘干至恒重并進行第一次稱重，接著將第一次稱重后的葉片放入蒸餾水中浸泡20～30分鐘,待葉片變軟后，用軟毛刷將其正面的降塵洗凈，經蒸餾水沖洗后，再次于80℃烘干至恒重，進行第二次稱重；

（4）葉面降塵的去除